Trong nhiều biện pháp xử lý nước thải thì biện pháp sinh học được quan tâm nhiều nhất và cũng cho hiệu quả cao nhất. So với biện pháp vật lý, hóa học biện pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng về quy mô cũng như giá thành đầu tư do chi phí cho 1 đơn vị khối lượng chất khử là ít nhất. Xử lí nước thải là quá trình loại bỏ chất ô nhiễm ra khỏi nước thải thông qua các quá trình vật lý, hóa học, và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm để đưa chúng về các dạng chất khác nhau như chất lỏng không độc hại với môi trường.Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải.Tìm hiểu một số quá trình lọc sinh học để xử lý nước thảiCấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số phương phápƯu nhược, điểm của các phương pháp để từ đó đưa ra được lựa chọn phương pháp hợp lý.Xử lý các loại nước thải đạt hiệu quả.
Chủ đề: Xử lý nước thải phương pháp sinh học I Đặt vấn đề: • • • Trong nhiều biện pháp xử lý nước thải biện pháp sinh học quan tâm nhiều cho hiệu cao So với biện pháp vật lý, hóa học biện pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng quy mô giá thành đầu tư chi phí cho đơn vị khối lượng chất khử Xử lí nước thải trình loại bỏ chất ô nhiễm khỏi nước thải thông qua trình vật lý, hóa học, sinh học để loại bỏ chất ô nhiễm để đưa chúng dạng chất khác chất lỏng không độc hại với môi trường Xử lý nước thải phương pháp sinh học dựa hoạt động sống vi sinh vật, chủ yếu vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có nước thải II Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu số trình lọc sinh học để xử lý nước thải Cấu tạo nguyên lý hoạt động số phương pháp Ưu nhược, điểm phương pháp để từ đưa lựa chọn phương pháp hợp lý Xử lý loại nước thải đạt hiệu III Phân loại Xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí • • Là trình sử dụng vi sinh vật oxy hóa chất oxy hóa điều kiện có oxy Gồm tự nhiên nhân tạo * Quá trình xử lý hiếu khí gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Quá trình Oxy hoá chất hữu tạo thành CO2 H2O, phần lượng: C xH y O z + O2 => CO + H O + DH - Giai đoan 2: VSV tiến hành tổng hợp tế bào mới: C x H yO z +.NH3 + O => CO + H O + DH - Giai đoạn 3: Phân huỷ nội bào: C 5H NO + 5O 2=> 5CO + H 2O + NH ± DH Các trình xử lý sinh học phương pháp hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Phương pháp xử lý nhân tạo trình xử lý có tốc độ hiệu suất.cao nhiều 1.1 Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên 1.1.1 Ao hồ sinh học hiếu khí - Là loại ao nông 0,3 ÷ 0,5m có trình oxy hóa chất bẩn hữu chủ yếu nhờ VSV hiếu khí - Nguyên lý hoạt động: Oxy từ không khí dễ dàng khuyếch tán vào lớp nước phía ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải oxy 1.1.2 Cánh đồng tưới bãi lọc - Thường sử dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt chứa N:P:K = 5:1:2 phù hợp cho phát triển thực vật Nhằm xử lý nước thải đồng thời tận dụng nước thải làm nguồn phân bón Nguyên tắc hoạt động: dựa khả giữ cặn mặt đất, nước thấm qua đất qua lọc, đất chứa VSV hiếu khí với lượng oxy có lổ hỏng mao quản lớp đất mặt 1.2 Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo 1.2.1 Bể Aerotank - Là bể phản ứng sinh học làm hiếu khí cách thổi khí nén khuấy đảo học làm cho VSV tạo thành hạt bùn hoạt tính lơ lửng khắp pha lỏng * Đặc điểm nguyên lý làm việc - Là công trình bê tông cốt thép hình chữ nhật hình tròn Nước thải chảy qua suốt chiều dài bể sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan tăng cường trình oxy hóa chất bẩn hữu có nước Nguyên lý làm việc: trình oxy hóa gồm giai đoạn Gđ : Tốc độ oxh = tốc độ tiêu thụ oxy Ở giai đoạn bùn hoạt tính hình thành phát triển VSV sinh trưởng mạnh dẫn đến lượng oxy tăng cao - Gđ : VSV phát triển ổn định tốc độ tiêu thụ oxy gần thay đổi Chính giai đoạn chất bẩn hữu bị phân hủy - Gđ : Sau thời gian dài tốc độ oxy hoá cầm chừng có chiều hướng giảm, tốc độ tiêu thụ oxy tăng lên 1.2.4 Mương oxy hóa - Mương oxy hóa dạng cải tiến Aerotan khuấy trộn hoàn chỉnh làm việc điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính - Thường sử dụng nước thải có độ ô nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000mg/l Xử lý nước thải phương pháp kỵ khí • Phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí trình sử dụng vi sinh vật kỵ khí môi trường oxi • Quá trình phân hủy kỵ khí trải qua giai đoạn: - Giai đoạn 1: trình thuỷ phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử Trong giai chất thải hữu chứa nhiều chất hữu cao phân tử protein, chất béo, celluloses, lignin,… chúng bị thuỷ phân, cắt mạch tạo thành phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ Các phản ứng thuỷ phân chuyển hoá protein thành amino axit, carbohydrates thành đường đơn, chất béo thành axid béo - Giai đoạn 2: axit hoá Trong giai đoạn này, chất hữu đơn giản lại phân giải chuyển hoá thành axit acetic , H2 CO2 Các axit béo dễ bay chủ yếu axit acetic axit propionic axit lactic Bên cạnh đó, CO2 H2O, methanol, rượu đơn giản.khác hình thành trình cắt mạch carbohydrates Vi sinh vật phân giải methane phân huỷ số loại chất định CO2 + H2, formate,acetate, methanol, CO - Giai đoạn 3: Acetate hoá - Giai đoạn 4: Methane hoá - Tuỳ theo trạng thái tồn bùn, chia trình xử lý kỵ khí thành: • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng trình tiếp xúc kỵ khí, trình xử lý bùn kỵ khí với dòng nước từ lên (UASB) • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám trình lọc kỵ khí Bể UASB 2.1 Xử lý kỵ khí nhân tạo: 2.1.1 Bể UASB: - Lớp bùn lắng có hoạt tính cao đáy chất thải đưa vào từ dáy bể phản ứng vào lớp bùn - Dưới tác dung vi sinh vật kị khí Chúng chuyển hoá thành mêtan cacbon dioxide - Chất khí phát sinh giữ cho lớp bùn trộn Một số hạt bị dẩy lên khỏi lớp bùn Khi “bẩy khí” chúng lắng xuống trở lại lớp bùn Bể UASB lăng trụ đứng * Ưu điểm: - Không tốn nhiều lượng - Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỷ thuật phức tạp Tạo lượng bùn có hoạt tính cao , lượng bùn không sản sinh không nhiều giảm chi phí xử lý Loại bỏ chất hữu với lượng lớn,hiệu - Xử lý BOD khoảng 600 -150000 mg/l đạt từ 80-95% Có thể xử lý số chất khó phân hủy Tạo khí có ích * Nhược điểm: - Diện tích cần dùng để xử lý chất thải lớn - Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian khó kiểm soát - Cần nhiệt độ cao 2.1.2 Lọc kỵ khí a Lọc kỵ khí với sinh trưởng gắn kết giá mang hữu cơ(ANAFIZ): * Vật liệu lọc: - - Chiều dày lớp vật liệu 2m Vật liệu lọc ở: + Dạng (chất dẻo) + Vật liệu rời hạt, hạt polyspiren có đường kính 3-5 mm * Nguyên tắc hoạt động: - - - Nước thải tiếp xúc với vật liệu - Sau 2-3 tháng làm việc xả bùn lần,thau rửa lọc Khi nước thải chảy qua lớp vật liệu lọc, vi khuẩn tạo thành màng vi sinh vật Chất hữu tiếp xúc với màng vsv bị hấp thụ phân hủy Bùn cặn giữ lại khe rỗng lớp lọc b Lọc kỵ khí với vật liệu giá lỏng trương nở(ANAFLUX): * Nguyên tắc hoạt động: - Nước thải bơm hướng lên qua lớp vật liệu lọc Vi sinh vật nước thải cố định lớp vật liệu hạt Lớp vật liệu không đặt cố định có khuynh hướng giản nở có dòng nước qua * Ưu,nhược điểm lọc kỵ khí - Ưu điểm: + Ít bị tắt nghẽn trình làm việc + Không tẩy trôi quần thể sinh học bám vật liệu - Nhược điểm: + Giữ lưu lượng – 10 m3/h để giữ cho lớp vật liệu trạng thái xốp – trương nở + Phải thu hồi hạt vật liệu theo dòng + Nếu muốn loại bỏ huyền phù cần phải đặt thêm thiết bị lắng + Trong nhiều trường hợp, phải thực axit hoá sơ 2.1.3 Phương pháp kỵ khí tiếp xúc - Công trình gồm bể phản ứng bể lắng riêng biệt với thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn Nguyên lí làm việc: Nước thải chưa xử lý khuấy trộn với vòng tuần hoàn sau phân hủy bể phản ứng kín không cho không khí vào Sau phân hủy, hỗn hợp bùn nước vào bể lắng: nước bùn lắng - Ưu điểm: + Có thể chuyển bùn từ bể sang bể khác cách dễ dàng + Lọc bỏ BOD5 tới 80 ÷ 95% COD từ 65 ÷ 90% ( tùy thuộc vào chất nước thải) xuống đáy 2.2 Xử lý kỵ khí tự nhiên * Ao hồ kỵ khí: - Ao hồ kỵ khí loại ao sâu, VSV kỵ khí hoạt động sống không cần oxy không khí Chúng sử dụng oxy hợp chất nitrat, sulfat… để oxy hóa chất hữu thành axit hữu cơ, loại rượu khí CH4, H2S, CO2, …, H2O - Nguyên lý làm việc: Nước thải dẫn vào hồ đặt chìm đảm bảo cho việc phân phối cặn đồng hồ Cửa xả nước khỏi hồ theo kiểu thu nước bề mặt có ngăn bùn không cho với nước - Ứng dụng: Loại ao hồ tiếp nhận loại nước thải ( kể nước thải công nghiệp) có độ nhiễm bẩn lớn, tải BOD cao không cần vai trò quang hợp tảo Quá trình xử lý sinh học hiếu khí kết hợp với kỵ khí * Ao hồ hiếu – kỵ khí: - Đây loại ao hồ phổ biến thưc tế Đó loại kết hợp có hai trình song song: phân hủy hiếu khí chất hữu hòa tan có điều nước phân hủy kỵ khí ( sản phẩm chủ yếu CH4) cặn lắng vùng đáy - Nguyên lý làm việc: + Ở tầng trình oxy hóa chất hữu nhiễm bẩn nước xảy nhờ tảo quang hợp tác dụng ánh sáng mặt trời + Ở tầng chất hữu bị phân hủy kỵ khí sinh khí CH4, H2S, H2… Quá trình xử lý sinh học thiếu khí - Sau xử lý sinh học, nước thải giảm 90 ÷ 98% BOD tổng N giảm 30 ÷ 40% khoảng 30% lượng P, hàm lương N P vượt ngưỡng cho phép cần xử lý bổ sung phương pháp thiếu khí Đây trình chuyển hóa Nitrat thành N điều kiện không cấp thêm oxy từ vào Qúa trình khử Nitrat bao gồm việc oxy hóa nhiều chất hữu xử lý nước thải, sử dụng Nitrat Nitrit chất nhận điện tử thay cho oxy IV Kết luận - Bản chất xử lý nước thải công nghệ sinh học mà tiêu biểu phương pháp xử lý hiếu khí trình phân huỷ chất ô nhiễm hữu nhờ vi sinh vật Để đạt hiệu trình phân hủy sinh học cần cung cấp lượng chất dinh dưỡng, oxi phù hợp cho VSV nhằm đảm bảo cho trình phân hủy diễn ổn định - Phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh học ứng dụng rộng rãi công nghiệp dùng để xử lý chất hữu hoà tan, chất vô H2S, sunfit, ammonia, nitơ… chất ô nhiễm có nước thải xử lý dựa hoạt động vi sinh vật (VSV) đểphân huỷ chất hữu gây ô nhiễm VSV sử dụng chất hữu số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng phát triển ... tạo nguyên lý hoạt động số phương pháp Ưu nhược, điểm phương pháp để từ đưa lựa chọn phương pháp hợp lý Xử lý loại nước thải đạt hiệu III Phân loại Xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí... xử lý sinh học phương pháp hiếu khí xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Phương pháp xử lý nhân tạo trình xử lý có tốc độ hiệu suất.cao nhiều 1.1 Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên 1.1.1 Ao hồ sinh. .. Thường sử dụng nước thải có độ ô nhiễm bẩn cao BOD20 = 1000 ÷ 5000mg/l 2 Xử lý nước thải phương pháp kỵ khí • Phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí trình sử dụng vi sinh vật kỵ