Nghiên cứu và ứng dụng quá trình xử lý nước thải trong điều kiên tự nhiên bằng phương pháp hồ sinh học

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VÀ CẤU TẠO HỒ SINH HỌC CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HỒ SINH HỌC CHƯƠNG III 11 PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI HỒ SINH HỌC 11 CHƯƠNG IV 18 ĐỀ XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ 18 2.Ứng dụng thực tế hồ sinh học xử lý nước thải 21 CHƯƠNG V .26 KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 MỞ ĐẦU Việt Nam thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá - đại hoá, phát triển công nghiệp mũi nhọn ưu tiên, kèm theo trình đô thị hóa diễn với tốc độ cao Ở vài địa phương vấn đề ô nhiễm môi trường bị xem nhẹ Nghiêm trọng phải kể đến ô nhiễm thủy vực việc đổ trực tiếp nước thải chưa qua xử lý Nguyên nhân phần không đủ kinh phí để xây dựng công trình xử lý nước thải với công nghệ cao quy mô lớn Do đó, công trình xử lý với mức đầu tư thấp khả thi việc ứng dụng Thực tế xảy vùng nông thôn Khi mà nhận thức người dân chưa cao kinh phí cho việc cải thiện môi trường Một giải pháp cho vấn đề tận dụng lợi có sẵn địa phương để xử lý Xử lý nước thải trình tự nhiên có lẽ xem phương pháp thích hợp điều kiện nước ta để đảm bảo vệ sinh môi trường, hệ thống làm việc đạt hiệu quả, khắc phục khó khăn yếu tố tự nhiên, xã hội, giảm tối đa chi phí đầu tư xây dựng Một lợi có sẵn địa phương hồ nước Hồ nguồn tài nguyên có nhiều nơi giới Việt Nam Ngoài khả điều hòa nước, di tích lịch sử, tạo cảnh quan-du lịch nuôi trồng thủy sản hồ có tác dụng quan trọng tiếp nhận xử lý nước thải Những nghiên cứu trình xử lý nước thải hồ sinh học tiến hành thu kết khả quan Với mục tiêu tìm hiểu, nghiên cứu cách hệ thống phương án áp dụng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải có đặc điểm công nghệ, chi phí, điều kiện vận hành, phù hợp với đa số đô thị Việt Nam Tận dụng nguồn lợi từ hồ Đồng thời, nhóm học viên thu nhận kiến thức từ môn học “Hồ Điều Hòa HT TNĐT” PGS.TS Mai Thị Liên Hương hướng dẫn chương trình Cao học chuyên ngành Cấp thoát nước trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội Trên sở đó, kết hợp số kiến thức thực tế trình làm việc công tác lĩnh vực tư vấn thiết kế cấp thoát nước môi trường Nhóm học viên thực nghiên cứu chuyên đề: “Nghiên cứu ứng dụng trình xử lý nước thải điều kiên tự nhiên phương pháp hồ sinh học” Việc tìm hiểu, nghiên cứu chuyên đề giúp nhóm nghiên cứu hiểu sâu công nghệ xử lý nước thải phương pháp sử dụng hồ sinh học Hỗ trợ tích cực thiết thực cho trình làm việc, tư vấn thiết kế học viên đơn vị công tác Được hướng dẫn mang tính gợi mở sâu sắc PGS.TS Mai Thị Liên Hương trình nghiên cứu, nhóm học viên xin trình bày số nội dung tìm hiểu, nghiên cứu sau: CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VÀ CẤU TẠO HỒ SINH HỌC Khái niệm hồ Hồ khối nước nằm nội địa có kích thước từ nhỏ, trung bình đến lớn, bề mặt hồ tiếp xúc với không khí Hồ hình thức lâu đời để xử lý nước thải phương pháp sinh học Hồ sinh học dùng để xử lý nguồn thải thứ cấp với chế phân hủy chất hữu xảy cách tự nhiên Các hồ sinh học hồ đơn thường kết hợp với phương pháp xử lý khác Hồ sinh học thuỷ vực tự nhiên nhân tạo mà diễn trình chuyển hoá chất bẩn Quá trình diễn tương tự trình tự làm hồ tự nhiên với vài trò chủ yếu loại vi khuẩn tảo Hồ sinh học ứng dụng rộng rãi cánh đồng lọc cánh đông tưới Ưu điểm lớn hồ sinh học chiếm diện tích nhỏ cánh đồng lọc sinh học Cấu tạo hồ sinh học Cấu tạo: Hồ sinh vật ao hồ có nguồn gốc tự nhiên nhân tạo, gọi hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn trình oxy hóa sinh hóa chất hữu nhờ loài vi khuẩn, tảo loại thủy sinh vật khác Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh từ rêu tảo trình quang hợp oxy hóa từ không khí để oxy hóa chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat nitrat amon sinh từ phân hủy, oxy hóa chất hữu vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không thấp 60 0C Theo trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật loại:hồ hiếu khí, hồ kỵ khí hồ tùy nghi Hồ sinh học dùng xử lý nước thải sinh học chủ yếu dựa vào trình làm hồ Ngoài hồ sinh học có tác dụng hữu ích sau:  Nuôi trồng thuỷ sản;  Cung cấp nước cho trồng trọt;  Điều hoà dòng chảy mùa mưa hệ thống thoát nước đô thị;  Không đòi chi phí cao;  Bảo trì, điều hành đơn giản CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HỒ SINH HỌC Cơ sở khoa học phương pháp xử lý nước thải hồ sinh học Các hoạt động diễn hồ sinh học kết cộng sinh phức tạp nấm tảo, giúp ổn định dòng nước làm giảm vi sinh vật gây bệnh Hồ sinh học dùng để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau: nước thải công nghiệp hay sinh hoạt phức tạp, điều kiện thời tiết khác Các trình diễn ao, hồ sinh học tương tự trình tự làm sông hồ tự nhiên Vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trình xử lý chất thải hữu 1.1 Hệ động thực vật hồ sinh học Hệ động thực vật hồ sinh học thường có vi sinh vật: vi sinh vật, nguyên sinh động vật, tảo, rêu, bèo Các vi sinh vật hồ vi sinh vật kỵ khí, yếm khí, hiếu khí hay tuỳ tiện interobacterium, streptococus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococus, pseu-domonas, bacillus, lactobacillus… Trong hồ sinh học loại thực vật đóng vai trò quan trọng việc ổn định chất lượng nước Chúng sử dụng chất dinh dưỡng (N,P), kim loại nặng (Cu, Cd, Hg, Zn) đồng hoá phát triển sinh khối Để tồn môi trường nước khác đồi hỏi loại vi khuẩn phải có tiến hoá, thích nghi cao Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà hình thành nên nhóm thực vật thuỷ sinh nhóm thực vật thuỷ sinh có số có tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm Thực vật thuỷ sinh dùng để xử lý nước thải chia làm ba nhóm lớn:  Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước: Đặc điểm quan trọng nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước chúng tiến hành trình quang hợp hay trao đổi chất diễn hoàn toàn lòng nước Chính nhóm thực vật thuỷ sinh phát triển tốt khoảng độ sâu định nước chiều sâu thường từ 50cm (tính từ bề mặt nước) trở lại chiều sau ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt Nhóm thực vật ngập nước gây nên tác hại làm tăng độ đục nước, ngăn cản khả khuếch tán ánh sáng vào nước Do loại thủy sinh không hiệu việc làm chất thải Nhóm bao gồm lạo rong Hydrilla Verticillata, Caratophyllum… hấp thụ chất dinh dưỡng nguyên tố cần thiết khác qua thân, lớp vỏ, trình lọc hấp thụ chất hòa tan Hiệu thu hồi chất dinh dưỡng nitơ loại thực vật từ 200-1560 kg/ha Thực vật ngập nước bậc cao đóng vai trò lớn việc cung cấp oxy cho vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu Tuy nhiên cần thiết thường xuyên thu hồi loại thực vật thực vật ngập nước khỏi hồ để tránh tượng nhiễm bẩn nước  Nhóm thực vật trôi nổi: Các loài thực vật phát triển bề mặt nước gồm hai phần: phần phần thân mềm mặt nước, phần nhận ánh sáng trực tiếp từ mặt trời, phần rễ, rễ loài thực vật rễ chùm Chúng phát triển lòng môi trường nước, nhận chất dinh dưỡng nước chuyển lên thực trình quang hợp Loài thực vật trôi nước theo gió dòng nước Khi chúng di chuyển kéo theo rễ quét lòng nước, chất dinh dưỡng thường xuyên tiếp xúc hấp thụ qua rễ Rễ loài thực vật giá thể cho loại vi khuẩn bám vào để phân hủy chất thải So với loài thực vật ngập nước, loài thực vật trôi có khả xử lý chất ô nhiễm cao Nhóm bao gồm loại bèo như: Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, Lục bình); spirodella; lema; Postia statiotes… Sinh khối bèo tăng nhanh điều kiện môi trường thuận lợi sau sáu ngày nuôi cấy chúng tăng sinh khối đến 250 kg chất khô/ha.ngày đêm (Theo O’ Bien 1981) Trong trình nghiên cứu bèo hồ sinh học, nhà khoa học nhận thấy rễ bèo nơi cư trú nhiều loài vi khuẩn đóng vai trò quan trọng việc chuyển hóa chất hữu tầng bề mặt nước Hiệu xử lý BOD đạt 95%; khả khử N-NH3, P đến 97% Ngoài bèo hồ sinh học có loại thực vật khác rau muống, họ sen súng Đây loại thực vật có khả chuyển hóa vật chất cao  Thực vật nửa ngập nước: Loại thực vật có rễ bám vào đất phần thân phát triển bề mặt nước Phần rễ bám đất ngập nước, nhận chất dinh dưỡng có đất, chuyển lên mặt nước để tiến hành trình quang hợp Loài thực vật làm môi trường chủ yếu phần lắng đáy lưu vực nước Dưới bảng thống kê số loại thực vật thủy sinh tiêu biểu: Nhóm Thực vật ngập nước Thực vật trôi Thực vật nửa ngập nước Tên thong thường Tên khoa học Hydrilla Hydrilla Verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aybertii Lục bình (water hyacinth) Eichhornia crassipes Bèo (duck week) wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Cattails Typha spp Cỏ lõi bấc (bulrush) Scirpus spp Sậy (reed) Phramites communis 1.2 Cơ sở khoa học phương pháp Các điều kiện nước thải để áp dụng phương pháp hồ sinh học Các loại nước thải: Nước thải sinh hoạt, nước thải số ngành công nghiệp (thực phẩm, chế biến thủy sản-nông sản, lò mổ, khu chăn nuôi, công nghiệp giấy) có đặc điểm: giàu chất hữu hòa tan hydratcacbon, protein sản phẩm phân hủy, hợp chất hữu chứa ni tơ, photpho, dạng chất béo số thành phần vô H S , sulfit, amoniac đưa vào xử lý sinh học Dựa vào khả tự làm nước, chủ yếu vi sinh vật thủy sinh khác, chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành chất khí nước Như vậy, trình làm trình hiếu khí mà có trình tùy tiện kị khí Các loại ao hồ sinh học áp dụng thích hợp nước ta diện tích mặt điều kiện khác cho phép Các ao hồ làm bậc nhiều bậc xử lý Chiều sâu hồ bậc sau thường sâu bậc trước Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu trúc thích hợp để phân phối hỗn hợp bùn nước toàn diện tích hồ Quá trình xử lý nước thải hồ sinh học phụ thuộc vào yếu tố tự nhiên Hiện chưa có tiêu thiết kế chung cho hồ sinh học Hầu hết hồ sinh học thiết kế, xây dựng sở kinh nghiệm nghiên cứu thực nghiệm loại nước thải cụ thể điều kiện cụ thể Chuỗi hồ sinh học Nguyên tắc xử lý nước thải hồ sinh học Khi nước thải vào hồ vận tốc nước chảy nhỏ, loại cặn lắng có tỷ trọng lớn lắng xuống đáy; chất bẩn hữu lại lơ lửng nước vi khuẩn hấp phụ oxy hoá Ở gần sát mặt nước tồn nhiều vi sinh vật hiếu khí; oxy cung cấp từ trình hoà tan từ không khí chuyển động sóng, gió Lượng oxy không nhiều ổn định; lượng oxy có tầng nước nhờ quang hợp tảo Nhờ có oxy trình chuyển hoá hiếu khí vi sinh vật xảy mạnh, chất hữu nhanh chóng bị phân huỷ thành sản phẩm sinh khối, CO2 , muối nitrat, nitrit, Khí CO2 hợp chất N, P lại tảo sử dụng trình quang hợp Trong trình giải phóng oxy, cung cấp cho trình oxy hoá chất hữu vi khuẩn Sự hoạt động rong tảo tạo điều kiện thuận lợi cho trình trao đổi chất vi khuẩn Như vi khuẩn hiếu khí tảo tạo vòng khép kín chuyển hoá vật chất Tuy nhiên trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo chuyển từ hình thức tự dưỡng sang dị dưỡng tham gia vào trình oxy hoá chất hữu Nấm, xạ khuẩn có nước thải thực vai trò tương tự Dưới Sơ đồ thể Thuyết hỗ sinh vi khuẩn tảo: Ở phần đáy hồ, chất hữu có tỷ trọng lớn lắng xuống thường chất khó phân huỷ; môi trường đáy hồ thiếu oxy nên phát triển vi sinh vật yếm khí Các vi sinh vật tham gia chuyển hoá chất hữu thành acid hữu cơ, rượu để vi sinh vật khác tiếp tục chuyển hoá thành khí CH , CO2 , H S , NH … Trong NH CO2 có ý nghĩ giúp rong tảo phát triển mạnh; ngược lại trình phát triển rong tảo tạo oxy yếu tố không thuận lợi cho phát triển vi sinh vật yếm khí Tuy nhiên rong tảo phát triển mạnh phần gần ánh sáng mặt trời nên phần oxy tạo bay vào không khí, phần vi sinh vật hiếu khí sử dụng nên ảnh hưởng đến vi sinh vật yếm khí không đáng kể; phần đáy hồ rong tảo chết xác chất dinh dưỡng cho vi sinh vật đáy hồ phát triển Như vậy, rong tảo tác dụng tích cực đến chuyển hoá vật chất (quá trình quang hợp) mà tác động tích cực vi sinh vật hiếu khí vi sinh vật yếm khí Như vi sinh vật, tảo, loại thực vật hồ có mối quan hệ thong qua oxy chất dinh dưỡng Oxy giúp phát triển sinh vật hiếu khí đồng thời yếu tố tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hồ Lượng oxy cung cấp cho hồ có chênh lệch ngày đêm; ban đêm lượng oxy không nhiều tập trung vùng bề mặt, vào ban đêm lượng oxy cao Điều chứng tỏ lượng oxy có hồ phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên trình quang hợp tảo thực vật Yếu tố đảm bảo trình chuyển hoá chất hữu hồ sinh học oxy nhiệt độ Ở tầng nước mặt có oxy khuếch tán từ không khí oxy quang hợp, trình oxy hoá chất hữu diễn mạnh, oxy hoá khử hồ giảm dần theo chiều sâu hồ Ở tầng nước sau, hàm lượng oxy hoà tan giảm tạo điều kiện yếm khí, vi khuẩn phải sử dụng oxy liên kết từ NO2− , NO3− , SO42− để oxy hoá chất hữu Trong lớp cặn đáy, chất hữu thường phân huỷ cách lên men, sản phẩm tạo CH , H S … Theo chiều chuyển động nước thải, hồ sinh học chia làm ba vùng khác nhau:  Vùng Polyxaprobe (P): Tại diễn trình phân huỷ chất hữu dễ bị oxy hoá sinh hoá, lên men cặn lắng nhờ vi khuẩn  Vùng ∀ -mezoxaprobe ( ∀ -m): Tại phân huỷ mạnh chất hữu cơ, hợp chất nitơ tồn dạng amoni Hàm lượng oxy hoà tan thấp, vi khuẩn tuỳ tiện phát triển mạnh  Vùng ∃ -mezoxaprobe ( ∃ -m): Đây vùng ổn định với BOD không cao Hàm lượng NO3− PO43− lớn, nguyên nhân gây nên tượng phú dưỡng Trong vùng xuất nhiều loại tảo lục đơn bào, động vật nguyên sinh Bên cạnh xử lý nước thải, hồ sinh học sử dụng với nhiều mục đích khác: • Nuôi bèo thực vật nước: Khi xem xét khả ứng dụng loại hồ sinh học Việt Nam, có ý kiến cho nên kết hợp việc xử lý nước thải hồ với việc nuôi bèo hồ bèo loài thực vực có khả ‘làm sạch” nước, đồng thời bèo phát triển làm thức ăn chăn nuôi làm nguyên liệu chế biến thành phân hữu Tuy nhiên nuôi bèo phải ý không để bèo phủ kín mặt nước làm cản trở nguồn ánh sáng, vùng nước phía thiếu ánh sáng làm giảm khả phát triển sinh vật có nước • Nuôi trồng tảo: Nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng thuận lợi cho phát triển tảo sinh vật khác Tảo phát triển mạnh hồ cung cấp oxy hoà tan cho sinh vật khác phát triển theo làm tăng nhanh trình phân huỷ chất ô nhiễm, chuyển hoá thành sinh khối Sinh khối tảo lại nguồn thức ăn tốt cho chăn nuôi nuôi trồng thuỷ sản Dưới đặc điểm số dạng tảo: 10 - Hồ nhân tạo hình thành tác động người nhằm mục đích hay mục đích khác, đắp chắn dòng sông ngăn lũ, lưu trữ nước cho nhà máy phát điện, cung ứng cho tưới tiêu chống hạn tạo hồ sinh thái khu vực thượng nguồn - Hồ trình đào đắp đất khai thác đất đá, khoáng sản tạo thàng hố sâu rộng, theo thời gian nước lấp đầy mưa tạo thành lòng hồ, làm môi trường sống cho loại động vật thuỷ sinh… Một dạng hồ sinh học nhân tạo Hồ kỵ khí - Hồ kỵ khí dùng để lắng phân hủy cặn lắng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa sở sống hoạt động vi sinh vật kỵ khí - Các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ hợp chất hữu dòng chảy, giải phóng khí CH4 CO2 - Có khả xử lý nước thải chứa hàm lượng hữu cao - Hồ kỵ khí làm giảm lượng N, P, K vi sinh vật gây bệnh cách tạo bùn giải phóng NH3 vào không khí 12 Hồ kỵ khí Hiệu hồ kỵ khí mô tả sau: - Chuyển đổi vật chất từ dạng vật liệu hòa tan thành dạng vật chất lắng đọng bùn đáy - Hòa tan dạng vật chất hữu khác - Phá vỡ trình phân hủy sinh học vật chất hữu - Chứa vật chất không hòa tan không phân hủy bùn đáy - Chứa vật chất không hấp thụ dạng vô định bùn đáy - Cho phép xử lý phần dòng chảy qua Hồ tùy tiện Có hai loại hồ tùy tiện:  Hồ tùy tiện nguyên thủy, tiếp nhận nguồn thải nguyên chất chưa qua xử lý;  Hồ tùy tiện thứ cấp, tiếp nhận nguồn thải qua xử lý (thường dòng thải từ hồ kỵ khí) Khi trình hoàn thành, hồ tùy tiện đáp ứng: - Tăng cường xử lý dòng thải vào từ xử lý kỵ khí thông qua việc phân chia, phân hủy tiêu hóa vật chất hữu - Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết dạng hữu lại gần bề mặt hồ - Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả gây bệnh Hồ hiếu khí - Quá trình oxy hóa chất hữu nhờ vi sinh vật hiếu khí Có thể phân loại hồ thành hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên hồ làm thoáng nhân tạo - Hồ hiếu khí thiết kế với tác dụng ngăn không cho tảo phát triển Điều 13 thực thông qua điều kiện • Sự trộn lẫn hiệu  tất sinh khối tình trạng lơ lửng, cung cấp độ đục cần thiết để làm giảm xâm nhập ánh sáng vào cột nước  thời gian lưu bùn cân với thời gian lưu nước • Thời gian lưu nước kiểm soát thời gian lưu bùn làm giảm phát triển tảo Bởi tảo bị ngăn chặn không cho phát triển, oxy cung cấp với nghĩa thụ động - Hồ thiết kế với nhiều mục tiêu khác nhau, bao gồm: • Chuyển hóa vật liệu hữu bị vi khuẩn làm cho thối rữa thông qua việc chuyển đổi thành sinh khối; • Sự ổn định vật chất hữu (bao gồm sinh khối tổng hợp) thông qua phân hủy hiếu khí, chuyển hóa sinh khối tổng hợp lắng đọng tự nhiên Một số hồ hiếu khí Hồ sinh học với tham gia thực vật nước - Hồ sinh học với tham gia thực vật nước (hồ thực vật) phương pháp xử lý xem lâu đời (trên 3.000 năm) có khả xử lý chất hữu cơ, nitơ, phospho - Việc áp dụng hồ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất nước thải: BOD, dinh dưỡng, chất độc hại, nhiệt độ nước thải; điều kiện khí hậu, thời tiết: nhiệt độ, xạ, tính chất nguồn nước tiếp nhận (hàm lượng muối, độ kiềm, độ cứng); - Thực vật nước có mặt hồ sinh học chủ yếu số loại tảo, phiêu sinh thực vật thực vật nổi: 14 • Pleustophyte (tăng trưởng mặt nước, bề mặt): Lục bình, cỏ vịt, rau muống, bèo hoa dâu, bèo tây, bèo nhật bản; • Heltophyte (rễ nằm ngập nước): Lau sậy, cỏ chỉ, Iris, cỏ năng, lác; • Hydrophytes (ngập nước): Elodea, cỏ thi; • Phiêu sinh thực vật (Phytoplankton): Tảo chlorella, Euglena, Scenedesmus Cơ chế hoạt động hồ sinh học với tham gia thực vật nước sau: Vi khuẩn phân hủy chất hữu tạo thành CO H2O; acid hữu điều kiện yếm khí; Tảo sử dụng lượng ánh sáng mặt trời, CO chất vô nước để tổng hợp nguyên sinh chất, giải phóng oxy; Oxy cung cấp cho vi khuẩn bổ sung từ nước (không khí, gió xáo động khuấy trộn nước hồ, nhiệt độ, hàm lượng muối ảnh hưởng đến oxy hòa tan) oxy nhân tạo; Hiện tượng lắng cặn xảy hồ sinh học có tham gia thực vật nước Hồ sinh học với tham gia thực vật nước Các vi sinh vật diện môi trường nước khác có vai trò hoạt động khác nhau: * Vi sinh vật hiếu khí - Giống với loài vi khuẩn diện hệ thống xử lý khác - Gồm có nhóm vi khuẩn tự do, nhóm vi khuẩn dạng khối nhóm vi khuẩn dạng sợi - Chức năng: phân hủy hợp chất hữu cơ, giải phóng CO2 tạo sinh khối 15 * Nhóm vi khuẩn tự - Có khả phân giải hợp chất hữu không lắng xuống đáy  bị theo dòng thải - Thường tồn môi trường có nồng độ hữu đầu vào cao nồng độ oxy nước thấp * Nhóm vi khuẩn dạng khối - Tăng trưởng gắn kết tạo thành khối lớn tạo thành polymer ngoại bào - Giúp đẩy nhanh tốc độ phân hủy BOD lắng đọng cuối trình  hạn chế lượng chất rắn lơ lửng thải * Nhóm vi khuẩn dạng sợi - Chỉ xuất trường hợp đặc biệt - Thường ảnh hưởng tiêu cực đến trình xử lý nước * Vi sinh vật kỵ khí Nhóm vi khuẩn tạo acid - Chuyển hóa sản phẩm protein, lipid, polysaccharide điều kiện kỵ khí thành alcohol, acid hữu acetic, propionic, butyric - Có khả thích nghi tốt điều kiện pH nhiệt độ khác Nhóm vi khuẩn tạo methane - Chuyển hóa sản phẩm acid formic, methanol, methylamine acid acetic điều kiện kỵ khí thành methane - Rất nhạy cảm với điều kiện môi trường thích nghi với khoảng pH hẹp: 6.5 – 7.5 nhiệt độ >140C Nhóm vi khuẩn khử sulfate - Là tác nhân cung cấp lượng, giúp chuyển hóa sulfate thành H2S - Chỉ xuất nước thải chứa BOD sulfate oxy - Đây nguyên nhân gây nên mùi khó chịu hồ xử lý * Vi sinh vật quang hợp - Xuất tất hồ phổ biến hồ hiếu khí - Vi khuẩn quang hợp chủ yếu nhóm vi khuẩn lưu huỳnh kỵ khí  oxy hóa hợp chất H2S thông qua lượng ánh sáng tạo thành S sulfate - Tảo loài hiếu khí có khả quang hợp sử dụng lượng ánh sáng số hợp chất đơn giản nitrate, sulfate … để tăng trưởng 16 * Động vật nguyên sinh - Có nhiều loài sinh vật bậc cao xuất hồ sinh học (động vật) động vật nguyên sinh động vật không xương sống, như: rotifers, daphnia, giun đốt, chironomids (ấu trùng muỗi vằn), ấu trùng muỗi (thường gọi zooplankton-thực vật nổi) * Hồ thực vật Sự diện phát triển loài vi sinh vật hồ thực vật điều kiện môi trường khác khác Khi tải trọng hữu cao phát triển loài: phytoplagenllata, Euglena cạnh tranh với phát triển vi khuẩn như: Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes Vi khuẩn E coli chết nhanh sản phẩm kháng sinh tảo loài vi khuẩn khác Đồng thời, xuất loài cillata giả túc như: colpidium, paramecium, glaucoma, protozoa, rotifer, sử dụng vi khuẩn làm nguồn thức ăn Khi tải trọng hữu thấp, phát triển loài Daphnia, Rotozoa 17 CHƯƠNG IV ĐỀ XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ Đề xuất dây chuyền công nghệ Ứng dụng Hồ sinh học công nghệ xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm công suất Q = 1000 m3/ngày đêm Hồ sinh học tiếp nhận nước thải sau trình xử lý hóa lý sinh học nước thải Ở hồ làm nhiệm vụ ổn định chất lượng nước sau trình xử lý, tiếp tục oxi hóa phần chất hữu lại nước thải nhờ trình sinh hóa quang hóa diễn hồ Hồ sinh học đóng vai trò chứa để cấp nước tuần hoàn lại cho trình sản xuất doanh nghiệp, cấp nước để rửa máy ép bùn nhu cầu vệ sinh khác doanh nghiệp, dự trữ nước chữa cháy cần thiết; hồ tạo môi trường cảnh quan cho khu vực Trong điều kiện nhiệt đới với nhiệt độ 20 0C, loại vi khuẩn gây bệnh lại nước thải sau trình xử lý hóa lý sinh học tiếp tục bị tiêu diệt tác động xạ ánh sáng mặt trời Hồ sinh học đóng vai trò hồ sinh thái ổn định nước thải, tạo cảnh quan khu vực dự trữ nước để cấp cho trình sản xuất sở tẩy nhuộm cụm công nghiệp,… Chuẩn bị H SO , H2O2, FeSO4, PAC Nước thải đầu vào Hoạt động theo mẻ Song chắn rác Bể lắng cát Chuẩn bị PAC Trạm bơm cấp I Bùn khô xử lý Bể phản ứng fenton Bể chứa nước sau fenton Bể chứa nước trước fenton Trường hợp COD độ màu cao Bể keo tụ Bể lắng sơ cấp Bể điều hòa kết hợp thổi khí sơ Chuẩn bịNaOH Cấp khí Máy ép bùn khung Bể nén bùn Cụm bể xử lý MBBR Cấp khí Bùn dư Cấp khí Đường nước thải Đường bùn Đường hóa chất Đường cấp khí Hồ sinh học Nước thải xả nguồn loại A (QCVN 13:2008 QCVN 40:2011) 18 19 Mặt công trình XLNT có sử dụng hồ sinh học Mặt công trình XLNT có sử dụng hồ sinh học 20 Ứng dụng thực tế hồ sinh học xử lý nước thải 2.1 Trên giới: Ứng dụng Hồ sinh học xử lý nước thải thực nhiều nơi giới Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng ngập nước sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau trạm xử lý nước thải đô thị với mục đích khử ni tơ, hiệu xử lý tổng photpho BOD cao Năm 1991, bãi lọc trồng dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt xây dựng NaUy Ngày nay, vùng nông thôn Na Uy, phương pháp trở nên phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt nhờ bãi lọc vận hành hiệu với hiệu suất cao chí vào mùa đông yêu cầu bảo dưỡng thấp Có thể xây dựng bãi lọc nhiều điều kiện vị trí Mô hình quy mô nhỏ áp dụng Na Uy hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳng đứng bãi lọc ngầm trồng dòng chảy ngang Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD thực trình nitrat hóa điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật ngủ vào mùa đông Tại Đan mạch, hướng dẫn thức gần xử lý chỗ nước thải sinh hoạt Bộ Môi trường Đan mạch công bố, áp dụng bắt buộc nhà riêng nông thôn Trong hướng dẫn người ta đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% nitrat hóa đạt 90 % Hệ thống bao gồm trình kết tủa hóa học để tách photpho bể phản ứng lắng cho phép loại bỏ 90% photpho Hồ Dandora Kenya; trạm xử lý nước thải Tây Melbourne Australia; Chappelle Thouaroult-Brittany, Ginebra-Colombia Tại Kenya, việc thi công hồ sinh học chia làm giai đoạn 21 Hồ sinh học Melbourne, Australia 22 Ngoài ưu điểm nghiên cứu, nghiên cứu khác Đức, Thái Lan, Thụy Sĩ, Bồ Đào Nha… cho thấy bãi lọc trồng loại bỏ vi sinh vật gây bệnh nước thải sinh hoạt nước thải đô thị; xử lý phân bùn bể phốt và xử lý nước thải công nghiệp, nước rỉ bãi rác… Không thế, thực vật từ bãi lọc trồng chế biến, sử dụng làm nguyên liệu thức ăn cho gia súc, phân bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu sản xuất thủ công mỹ nghệ nguồn lượng gần gũi, thân thiện với tự nhiên 2.2 Tại Việt Nam: Ứng dụng hồ sinh học vào xử lý nước thải Việt Nam: Phương pháp xử lý bãi lọc ngầm trồng mẻ, bước đầu số trung tâm công nghệ trường đại học áp dụng thử nghiệm Các đề tài nghiên cứu gần áp dụng phương pháp Việt Nam “Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam” Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); “Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì” trường Đại học Quốc Gia Hà Nội cho thấy hoàn toàn áp dụng phương pháp điều kiện Việt Nam Thành phố Ninh Bình xây dựng hệ thống xử lý nước thải ứng dụng công nghệ hồ sinh học hiếu khí hồ tùy nghi Công suất 15.000 m3/ngày Một số hình ảnh công trường: 23 a Xử lý nước thải cho khu chôn lấp rác Thanh Hóa b Trạm xử lý nước rác Hà Khẩu – Quảng Ninh 24 c Trạm xử lý nước rác Khánh Sơn – Đà Nẵng 25 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Kết luận Những nội dung chuyên đề phần giúp có cách nhìn tổng quan chế trình xử lý nước thải sinh học nói chung phương pháp sử dụng hồ sinh học xử lý nước thải nói riêng Nghiên cứu khả phạm vi áp dụng rộng rãi công trình xử lý nước thải có sử dụng hồ sinh học ưu nhược điểm dùng hồ sinh học để xử lý nước thải Những trình bày chuyên đề tiếp tục thảo luận nghiên cứu với nội dung rộng hơn, sâu khuôn khổ chuyên đề môn học Do thời gian trình độ có hạn, nhóm học viên không mong bao quát đủ tất nội dung vốn rộng có tính mở cần tiếp tục nghiên cứu Rất mong nhận thông cảm, chia sẻ thầy cô, anh chị bạn Tài liệu tham khảo Chất lượng nước sông hồ bảo vệ môi trường nước – PGS.TS Trần Đức Hạ, PGS.TS Nguyễn Xuân Nguyên – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Dự án biên soạn tài liêu giảng dạy vệ sinh chi phí thấp bền vững – CNDA: PGS.TS Nguyễn Việt Anh – Trường ĐHXD Công trình công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ - PGS.TS Trần Đức Hạ Tính toán thiết kế công trình Xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai – NXB Xây dựng Xử lý nước thải phương pháp sinh học – GS.TS Trần Hiếu Nhuệ Trường ĐHXD Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học – PGS.TS Lương Đức Phẩm – NXB Giáo dục Việt Nam 26 [...]... Hồ sinh học Nước thải xả ra nguồn loại A (QCVN 13:2008 và QCVN 40:2011) 18 19 Mặt bằng công trình XLNT có sử dụng hồ sinh học Mặt bằng công trình XLNT có sử dụng hồ sinh học 20 2 Ứng dụng thực tế của hồ sinh học trong xử lý nước thải 2.1 Trên thế giới: Ứng dụng Hồ sinh học trong xử lý nước thải đã được thực hiện ở nhiều nơi trên thế giới Tại miền Bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng. ..CHƯƠNG III PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI HỒ SINH HỌC Các loại công trình hồ sinh học và nguyên tắc hoạt động Các dạng hồ sinh học:  Hồ tự nhiên;  Hồ nhân tạo;  Hồ kỵ khí;  Hồ hiếu khí;  Hồ tùy tiện;  Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước 1 Hồ tự nhiên - Hồ được hình thành do quá trình kiến tạo bề mặt trái đất; - Hồ tự nhiên trước đây, khi chưa chịu tác động... tự nhiên 2.2 Tại Việt Nam: Ứng dụng hồ sinh học vào xử lý nước thải ở Việt Nam: Phương pháp xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây còn khá mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm công nghệ và trường đại học áp dụng thử nghiệm Các đề tài nghiên cứu gần đây áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng ứng trong điều kiện Việt Nam” của Trung... dụng vi khuẩn làm nguồn thức ăn Khi tải trọng hữu cơ thấp, phát triển các loài như Daphnia, Rotozoa 17 CHƯƠNG IV ĐỀ XUẤT VÀ ỨNG DỤNG THỰC TẾ 1 Đề xuất dây chuyền công nghệ Ứng dụng Hồ sinh học trong công nghệ xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm công suất Q = 1000 m3/ngày đêm Hồ sinh học tiếp nhận nước thải sau quá trình xử lý hóa lý và sinh học nước thải Ở đây hồ làm nhiệm vụ ổn định chất lượng nước. .. 23 a Xử lý nước thải cho khu chôn lấp rác ở Thanh Hóa b Trạm xử lý nước rác tại Hà Khẩu – Quảng Ninh 24 c Trạm xử lý nước rác Khánh Sơn – Đà Nẵng 25 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Kết luận Những nội dung của chuyên đề trên đây phần nào giúp chúng ta có được một cách nhìn tổng quan về cơ chế quá trình xử lý nước thải bằng sinh học nói chung và phương pháp sử dụng hồ sinh học xử lý nước thải. .. Nghiên cứu cũng chỉ ra những khả năng và phạm vi áp dụng rộng rãi của công trình xử lý nước thải có sử dụng hồ sinh học cũng như ưu nhược điểm khi chúng ta dùng hồ sinh học để xử lý nước thải Những trình bày ở chuyên đề có thể tiếp tục được thảo luận nghiên cứu với nội dung rộng hơn, sâu hơn ngoài khuôn khổ của một chuyên đề môn học Do thời gian và trình độ có hạn, nhóm học viên không mong sẽ bao quát... bền vững – CNDA: PGS.TS Nguyễn Việt Anh – Trường ĐHXD 3 Công trình và công nghệ xử lý nước thải quy mô nhỏ - PGS.TS Trần Đức Hạ 4 Tính toán thiết kế các công trình Xử lý nước thải – TS Trịnh Xuân Lai – NXB Xây dựng 5 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học – GS.TS Trần Hiếu Nhuệ Trường ĐHXD 6 Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học – PGS.TS Lương Đức Phẩm – NXB Giáo dục Việt Nam 26 ... hủy hiếu khí, và sự chuyển hóa của sinh khối tổng hợp do lắng đọng tự nhiên Một số hồ hiếu khí 6 Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước - Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước (hồ thực vật) là phương pháp xử lý được xem là lâu đời nhất (trên 3.000 năm) có khả năng xử lý các chất hữu cơ, nitơ, phospho - Việc áp dụng hồ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất nước thải: BOD, dinh... cảnh quan cho khu vực Trong điều kiện nhiệt đới với nhiệt độ trên 20 0C, các loại vi khuẩn gây bệnh còn lại trong nước thải sau quá trình xử lý hóa lý và sinh học tiếp tục bị tiêu diệt bởi tác động của bức xạ ánh sáng mặt trời Hồ sinh học còn đóng vai trò như một hồ sinh thái ổn định nước thải, tạo cảnh quan khu vực và dự trữ nước để cấp cho quá trình sản xuất các cơ sở tẩy nhuộm trong cụm công nghiệp,…... đô thị và khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); “Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì” của trường Đại học Quốc Gia Hà Nội đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này trong điều kiện tại Việt Nam Thành phố Ninh Bình xây dựng hệ thống xử lý nước thải ứng dụng công nghệ hồ sinh học hiếu khí và hồ tùy