Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Khoa Môi Trường Môn Quản lý chất thải rắn TIỂU LUẬN Đề tài: Tìm hiểu xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ………………… Hà Nội – 2014 Mở đầu 09 Th8 Ngày nay, tốc độ tăng trường kinh tế ngày cao hơn, việc sử dụng tài nguyên tăng hơn, đặc biệt nhu cầu nước Nhu cầu nước ngày tăng, lượng nước thải sinh hoạt lượng nước thải công nghiệp gây ô nhiễm đáng kể chưa xử lý mà thải mơi trường Do đó, khơng xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý vi sinh) mà cịn sử dụng loại hóa chất khác Xử lý nước thải loại bỏ chất ô nhiễm khỏi nước phương pháp vật lý, hóa học, phương pháp sinh học để đưa nước thải thành chất lỏng không độc hại với môi trường Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải Xử lý nước thải phương pháp sinh học phương pháp nhiều người quan tâm sử dụng nhiều Xử lý nước thải phương pháp sinh học giúp giảm khả tái ô nhiễm mơi trường, điều xảy sử dụng biện pháp khác Xử lý nước thải phương pháp sinh học đóng vai trị lớn, định quy mơ, chi phí đầu tư so với phương pháp vật lý phương pháp hóa học I Vậy cơng nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học gì? Xử lý nước thải phương pháp sinh học (hay gọi xử lý nước thải vi sinh) phương pháp xử lý dựa hoạt động sống vi sinh vật, chủ yếu sinh vật hoại sinh có nước thải Vi sinh vật có nước thải liên tục chuyển hóa chất hữu cách tổng hợp thành tế bào Vi sinh vật hấp thụ lượng lớn chất hữu qua bề mặt tế bào Khi hấp thụ xong, chất hữu khơng đồng hóa thành tế bào chất khả hấp thụ Một phần chất hữu thấp thụ dành cho việc kiến tạo tế bào Một phần chất hữu oxy hóa để tạo lượng cung cấp cho việc tổng hợp Cơ chế xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) vi sinh vật có nước thải sử dụng hợp chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Sản phẩm q trình phân hủy khí CO2, H2O, N2, ion sulfite Mục đích xử lý nước thải vi sinh khử chất hữu COD, BOD,…với nồng độ cao nước nồng độ cho phép, mức không gây hại tới môi trường Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) có nhiều ưu điểm, cụ thể:  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) với chi phí đầu tư  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) dễ vận hành  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) phương pháp xử lý thân thiện với môi trường  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) hiệu suất xử lý cao Xử lý nước thải phương pháp sinh học II Xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí Quá trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí hoạt động vi sinh vật môi trường mà không cần có mặt oxi khơng khí sản phẩm cuối tạo gồm CH4, CO2, N2, H2,… khí CH4(metan) chiếm tới 65% Q trình cịn gọi q trình lên men metan Q trình phân hủy kỵ khí mơ tả sơ đồ tổng quát: (CHO)nNS → CO2 +H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + tế bào vi sinh Q trình xử lý kỵ khí điều kiện nhân tạo áp dụng để xử lý loại cặn bã chất thải cơng nghiệp có hàm lượng chất bẩn hữu cao BOD 1030(g/l) Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn q trình diễn hàng loạt phản ứng sinh hóa phức tạp họp thành giai đoạn, xảy đồng thời trình phân hủy chất thải hữu sau: Trong giai đoạn đầu lượng COD không giảm, COD chủ yếu giảm giai đoạn metan hóa Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến yếu tố quan trọng:  Duy trì sinh khối vi khuẩn nhiều tốt  Tạo tiếp xúc đủ nước thải với sinh khối vi sinh vật III Các cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí Hầm biogas Biogas khí sinh học số vi khuẩn phân giải kỵ khí chất hữu tạo Các chất hữu ủ điều kiện kỵ khí để sinh chất khí H2S, CO2, N2 CH4, CO2 CH4 cháy Hầm biogas hệ thống tự động, mà khí sinh điều kiện kỵ khí đẩy cặn bã vào bể áp lực ống nạp nhiên liệu Khi mở van cặn bã bể áp lực ống nạp nhiên liệu đẩy khí để sử dụng Hầm biogas chia làm ba phần liên tiếp với nhau:  Ngăn trộn nơi để trộn chất hữu với nước trước đổ vào hầm phân hủy  Hầm phân hủy nơi nước chất hữu bị phân hủy lên men Khí CH4 loại khí khác sinh chất khí đẩy bùn cặn đáy bể lên bể áp lực  Bể áp lực: nơi chứa bùn cặn Khi mở van cặn bã đẩy ngược chất khí để sử dụng Bể tự hoại Bể tự hoại cơng trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) có nhiệm vụ làm sơ hoàn toàn nước thải trước thải sơng, hồ hay mạng lưới nước bên ngồi Bể tự hoại hoạt động theo nguyên lý tạo hai trình trình lắng nước thải trình lên men cặn lắng Bể tự hoại thường dùng hộ gia đình thống cấp nước bên bên ngồi hệ thống nước chung khơng có trạm xử lý, thời gian lưu nước bể từ đến ngày Bể tự hoại sử dụng xử lý cặn bùn hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian lưu bùn từ 1-2 tháng Bùn nâng nhiệt đến 350C có van tháo cặn đáy bể Nguyên lý hoạt động bể tự hoại:  Quá trình thứ 1: Nguyên lý hoạt động bể tự hoại trình lắng cặn bể xem q trình lắng tĩnh Dưới tác dụng trọng lượng, hạt cặn rơi xuống đáy bể nước sau khỏi bể Cặn rơi xuống bể có chất hữu bị phân hủy nhờ hoạt động vi sinh vật yếm khí  Quá trình thứ hai: Nguyên lý hoạt động bể tự hoại trình lên men Sau hạt cặn lắng xuống đáy bể chất hữu bị phân hủy nhờ có vi sinh vật yếm khí, cặn lên men, mùi giảm thể tích Tốc độ lên men nhanh hay chậm phụ thuộc vào nhiệt độ, độ PH nước thải, lượng vi sinh vật cặn, nhiệt độ cao tốc độ lên men nhanh Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hay dạng hình trịn mặt bằng, xây dựng gạch, bê tơng cốt thép hay vật liệu composit Bể thường chia thành 2-3 ngăn có chiều sâu 1,5-3m Bể tự hoại ngăn Hiệu lắng cặn bể tự hoại từ 40-60% phục thuộc vào nhiệt độ chế độ quản lý, vận hành bể Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men kỵ khí Q trình lên men chủ yếu diễn giai đoạn đầu lên men axit Ngoài cịn có bể tự hoại ngăn, đó:  Ngăn thứ bể có vai trị làm ngăn lắng- lên men kỵ khí, đồng thời điều hịa lưu lượng nồng độ chất bẩn dòng nước thải  Nhờ vách ngăn hướng dòng, ngăn tiếp theo, nước thải chuyển động theo chiều từ lên trên, tiếp xúc với VSV kỵ khí lớp bùn hình thành đáy bể điều kiện động, chất hữu VSV hấp thụ chuyển hóa, đồng thời cho phép tách riêng pha (lên men axit lên men kiềm)  Các ngăn cuối ngăn lọc kị khí, có tác dụng làm bổ sung nước thải, nhờ VSV kị khí gắn bám bề mặt hạt vật liệu lọc cặn lơ lửng trôi theo nước Bể bùn kỵ khí dịng chảy ngược – UASB (Upflow Anaerobic Blanket reactor) UASB phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhờ đặc điểm sau:  Cả trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí đặt chung cơng trình  Tạo thành loại hạt bùn kỵ khí có mật độ VSV cao tốc độ lắng vượt xa có lớp bùn hiếu khí lơ lửng Bể UASB chia làm vùng:  Vùng lắng: đặt nằm vùng phân hủy kỵ khí Nước thải sau phân hủy di chuyển lên vùng để lắng cặn  Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí (khơng chiếm q 60% thể tích bể): lớp bùn chứa VSV kỵ khí có khả phân hủy hợp chất hữu cơ, nước thải chảy vào vùng để xử lý Nhờ có VSV bùn hoạt tính mà chất bẩn nước thải di chuyển từ lên, xuyên qua lớp bùn bị phân hủy Trong bể, VSV liên kết hình thành hạt bùn đủ lớn để tránh bị trôi khỏi bể Đồng thời loại khí tạo điều kiện kỵ khí tạo dịng tuần hồn cục giúp cho việc tạo thành hạt bùn hoạt tính giữ cho chúng ổn định Các bọt khí hạt bùn có khí bám vào lên mặt tạo thành hỗn hợp bể Khi hỗn hợp va phải lớp lưới chắn phía trên, bọt khí vỡ hạt bùn tách lắng xuống bể Bể UASB sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cao  Ưu điểm:  Chi phí đầu tư vận hành thấp  Lượng hóa chất cần bổ sung  Khơng địi hỏi cấp khí, tiêu hao lượng, thu hồi tái sử dụng lượng từ biogas  Lượng bùn sinh ít, cho phép vận hành với tải trọng cao, giảm diện tích cơng trình  Nhược điểm:  Giai đoạn xây dựng lâu  Dễ bị sốc tải chất lượng nước vào biến động  Bị ảnh hưởng chất độc hại  Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động Bể UASB Lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR (Anaerobic filter reactor) Hệ thống lọc kỵ khí bám dính cố định sử dụng VSV bám dính vật liệu lọc đặt bể với dòng chảy nước thải từ lên từ xuống màng VSV bám dính khơng bị rửa trơi q trình xử lý Bể AFR Dịng thải nước vào dịng tuần hồn phân bố từ bên sang bên bể phản ứng sinh học, chảy cắt ngang chảy ngược qua màng sinh học Qúa trình xử lý xảy kết bùn lơ lửng hòa trộn sinh khối bị giữ lại màng lọc Dòng chảy phần màng tập hợp tác nhân bị đào thải Dòng chảy tuần hồn lại để trì việc nạp nước bể phản ứng Phần khí đáy bể thu hồi chuyển đến nơi khác để sử dụng lại Thời gian lưu nước trung bình bể khoảng từ 0,5-4 ngày với tải trọng thể tích chất hữu từ 5-15 kg COD/m3/ngày KẾT LUẬN Xử lý nước thải phương pháp sinh học thường nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải số ngành nghề như: thực phẩm, thủy sản, chế biến nơng sản,…có chứa nhiều chất hữu hịa tan gồm: hydratcacbon, protein hợp chất chứa N phân hủy từ protein, chất béo……chất vô sulphit, H2S, amoniac,… Điều tiên nước thải phải môi trường sống quần thể sinh vật phân hủy chất hữu có nước thải Xử lý nước thải phương pháp sinh học cần thỏa mãn điều kiện sau:  Khơng có chất độc làm chết ứng chế hoàn toàn hệ sinh vật nước thải  Hàm lượng kim loại nặng có nước thải Muối kim loại nặng ảnh hưởng nhiều đến hoạt động sống vi sinh vật  Xử lý nước thải phương pháp sinh học tiêu cần bận tâm COD BOD, tỉ số thông số phải là: COD/BOD ≤ BOD/COD ≥ 0.5 việc xử lý diễn tốt Khi COD lớn BOD nhiều lần, gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan phải qua xử lý sinh học kỵ khí  ...  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) với chi phí đầu tư  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) dễ vận hành  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử. .. (xử lý nước vi sinh) phương pháp xử lý thân thiện với môi trường  Xử lý nước thải phương pháp sinh học (xử lý nước vi sinh) hiệu suất xử lý cao Xử lý nước thải phương pháp sinh học II Xử lý nước. .. biện pháp khác Xử lý nước thải phương pháp sinh học đóng vai trị lớn, định quy mơ, chi phí đầu tư so với phương pháp vật lý phương pháp hóa học I Vậy công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học