d) Vi sinhvật trong các hồ ổn định
3.3.3.Sinh trưởng bám dính – màng sinh học
Trong bể sinh học thường sử dụng những vật rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ dính bám trên bề mặt giá đỡ. Trong số các vi sinh vật, có một số sinh vật có khả năng tạo ra polysacrit, chất này có tính dẻo hay còn gọi là polyme
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN DƯ KHƯƠNG
sinh học, chất này tạo thành màng sinh học. Màng này ngày càng dày thêm, thực chất đây là sinh khối của vi sinh vật dính bám trên các giá đỡ. Màng này có khả năng oxy hóa chất hữu cơ có trong nước thải khi cho nước thải chảy qua hay tiếp xúc với màng, ngoài ra màng còn có tác dụng hấp thụ các chất bẩn và trứng giun sán…
Màng sinh học là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxy hóa chất hữu cơ trong nước khi chúng tiếp xúc với màng. Màng này thường dày từ 1 – 2mm và có thể dày hơn nữa. Màu của màng có thể thay đổi, tùy theo thành phần của nước thải mà màu biến đổi từ màu vàng xám đến màu nâu tối. Trong qui trình xử lý, nước thải chảy qua phin lọc sinh học và cuốn theo các mảnh vỡ của màng với kích thước từ 15 – 20 m có màu vàng xám hay màu nâu.
Các phin lọc dùng trong xử lý nước thải thường sử dụng bằng vật liệu cát hay sỏi, được sắp xếp như sau: ở dưới cùng là lớp sỏi cuội có kích thước nhỏ dần theo chiều cao của lớp lọc, ở lớp trên là cát hạt to rồi đến hạt nhỏ. Chiều dày của lớp cát thường từ 7 – 10cm, trên bề mặt những hạt cát, sỏi, đá, than, gỗ… giữa chúng sẽ tạo thành một màng nhầy, lớp màng này lớn dần lên và chúng được gọi là màng sinh học. Màng này được tạo ra từ hàng triệu tế bào vi khuẩn và cả động vật nguyên sinh. Khác với quần thể sinh vật trong bùn hoạt tính, vi sinh vật trong màng lọc sinh học tương đối đồng nhất về thành phần loài và số lượng sinh vật.
Khi nước thải chảy qua màng lọc sinh học, do hoạt động sống của vi sinh vật sẽ làm thay đổi thành phần nhiễm bẩn các chất hữu cơ có trong nước, các chất hữu cơ dễ phân giải sẽ được vi sinh vật phân giải trước với tốc độ nhanh, đồng thời số lượng quần thể vi sinh vật cũng phát triển nhanh. Chất hữu cơ khó phân hủy sẽ được phân giải sau với tốc độ chậm hơn.
Màng lọc sinh học thực chất là một hệ nhiều loài vi sinh vật, ngoài vi sinh vật hiếu khí còn có vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kị khí. Ở lớp ngoài
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN DƯ KHƯƠNG
cùng màng là lớp hiếu khí, lớp này chủ yếu là trực khuẩn Bacillus sống. Lớp trung gian là lớp vi khuẩn tùy nghi như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Bacillus, Microccus. Lớp sâu bên trong là vi sinh vật kị khí như vi khuẩn khử lưu huỳnh và khử nitrat. Phần dưới cùng của màng là quần thể vi sinh vật với sự có mặt của nguyên sinh động vật và một số vi sinh vật khác. Các loài này ăn vi sinh vật và sử dụng một phần màng vi sinh để làm thức ăn dẫn đến việc tạo ra những lỗ nhỏ trên bề mặt vật liệu làm chất màng. Quần thể vi sinh vật của màng có tác dụng như bùn hoạt tính.
Phần phía trên của màng lọc sinh học là nơi dày nhất, ở vùng giữa ít hơn và vùng dưới cùng là ít nhất. Các tế bào bên trong màng ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận lượng oxy nên chuyển sang phân hủy kị khí. Sản phẩm của quá trình biến đổi kị khí là alcol, axit hữu cơ…. Các chất này chưa kịp khuếch tán đã bị vi sinh vật khác hấp thụ vì vậy mà không ảnh hưởng lớn đến màng lọc. Với đặc điểm như vậy mà màng lọc có thể oxy hóa chất hữu cơ, màng này dày lên làm bịt kín các khe hở, nước qua màng lọc chậm dần từ đó phin lọc làm việc có hiệu quả hơn. Nếu lớp màng quá dày thì ta có thể dùng nước rửa để loại bỏ màng và phin chảy nhanh hơn, tuy nhiên hiệu quả lọc giảm dần nhưng chúng sẽ khôi phục trở lại.
Nước đưa vào xử lý cần phải lọc sơ bộ để loại bỏ các tạp chất lớn. Hiệu quả của phin lọc có thể giữ đuợc 99% vi khuẩn.
Quá trình phân hủy kị khí:
Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có oxy nhờ sự hoạt động của hệ vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện kị khí. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là axit hữu cơ, các ancol cuối cùng là NH3, H2S và chủ yếu là CH4, vì vậy mà quá trình này còn gọi là quá trình lên men kị khí sinh mêtan hay lên men mêtan.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN DƯ KHƯƠNG
Giai đoạn thủy phân:
Dưới tác dụng của enzim thủy phân do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân thành đường đơn giản, protein bị thủy phân thành albomoz, pepton, peptic, axit amin, chất béo thủy phân thành glyxerin và axit béo.
Giai đoạn tạo khí:
Sản phẩm thủy phân này tiếp tục phân hủy tạo thành khí CO2, CH4 ngoài ra còn có một số khí khác như: H2, N2, H2S và một ít muối khoáng.
Các hydratcacbon bị phân hủy sớm nhất và nhanh nhất, hầu hết chuyển thành CO2, CH4. Các hợp chất hữu cơ hòa tan bị phân hủy gần như hoàn toàn (axit béo tự do hầu như phân hủy gần 80-90%, axit béo loại este phân hủy gần 65-68%). Riêng hợp chất chứa lignin là chất khó phân hủy nhất, chúng là nguồn tạo ra mùn.
Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện kị khí, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CH4 chiếm 60 -75%. Quá trình lên men mêtan gồm 2 pha điển hình: pha axit và pha kiềm.
Ở pha axit, hydratcacbon (xenlulozơ, tinh bột, các loại đường…) dễ bị phân hủy tạo thành axit hữu cơ có phân tử lượng thấp (axit propionic, butyric, axetic…). Một phần chất béo cũng chuyển thành axit hữu cơ. Đặc trưng của pha này là tạo thành axit, pH của môi trường có thể thấp hơn 5 và xuất hiện mùi hôi. Cuối pha, axit hữu cơ và các chất tan có chứa nitơ tiếp tục phân hủy thành những hợp chất amôn, amin, muối của axit cacbonic và tạo thành một số khí như CO2, N2, CH4, H2, H2S, indol, mecaptan gây mùi khó chịu, lúc này pH của môi trường bắt đầu tăng chuyển sang trung tính và sang kiềm.
Ở pha kiềm, đây là pha tạo thành khí CH4. Các sản phẩm thủy phân của pha axit làm cơ chất cho quá trình lên men mêtan và tạo thành CH4, CO2. pH của pha này chuyển hoàn toàn sang môi trường kiềm.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN DƯ KHƯƠNG
Quá trình thủy phân các chất hữu cơ trong môi trường kị khí là quá trình phức tạp với sự tham gia của nhiều vi sinh vật kị khí. Nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí là 10 - 150C, 20 - 400C và trên 400C. thời gian lên men kéo dài trong khoảng 10 - 15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài hàng tháng.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN DƯ KHƯƠNG CHƯƠNG 4
LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN 4.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Dựa trên đặc trưng nước thải thủy sản đã tìm hiểu ở Chương 1 đề tài nhận thấy nước thải này có hàm lượng chất hữu cơ cao, tỷ lệ BOD5/COD>0,5, đồng thời nước thải không chứa các chất độc đối với vi sinh vật như các kim loại nặng, các axit hoặc kiềm mạnh…nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. Qua tham khảo, các công nghệ xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản thường áp dụng hệ thống Aeroten để xử lý. Tuy nhiên, do hàm lượng BOD5, COD, SS trong nước thải khá cao nên trước khi đi vào hệ thống Aeroten, cần kết hợp các biện pháp xử lý khác để giảm hàm lượng các chất ô nhiễm, để phù hợp với điều kiện làm việc của bể Aeroten và giảm tải trọng cho bể Aeroten. Với các biện pháp tiền xử lý khác nhau, đề tài xin đề xuất 4 phương án xử lý nước thải thủy sản như sau:
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Thuyết minh quy trình công nghệ
Nước qua song chắn rác được đưa đến bể UASB tương tự như ở phương án 3. Nước sau khi qua công trình này tiếp tục được xử lý hiếu khí
Nước thải Phân bón Máy thổi khí Ống dẫn nước Ống dẫn bùn Ống dẫn bùn tuần hoàn Ống dẫn nước tuần hoàn Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng 1 Bể UASB Bể aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đem san lấp mặt đường Đem chôn lấp
Ống dẫn khí Sân phơi cát
Hinh 4.1. Sơ đồ công nghệ phương án 1
Bơm clo
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
tại aerotank, rồi chảy tràn qua bể lắng đợt 2. Bùn thu được từ bể lắng đợt 2 là bùn hoạt tính, một phần được bơm tuần hoàn lại bể aerotank, phần còn lại được bơm qua bể chưa bùn tiếp tục xử lý. Nước được khử trùng bằng
Clo, đạt QCVN 11:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thuỷ sản trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Bùn thải ra ở bể lắng 1, bể UASB, bể lắng 2 sẽ được bơm qua bể nén bùn để tách ẩm, giúp giảm tải lượng đáng kể. Lượng bùn sau đó được đưa qua máy ép bùn để có thể tách nước tới mức tối đa, lượng bùn sau khi ép có thể sử dụng bón cho cây trồng hoặc đem chôn lấp. Nước ép thu từ bể nén bùn, máy ép bùn được tuần hoàn lại bể điều hòa để tiếp tục xử lý.
Ưu điểm
- Thường được sử dụng, do nó phù hợp với điều kiện khí hậu ở các nước nhiệt đới.
- Vận hành tương đối đơn giản.
- Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao.
- Những năm gần đây UASB được ứng dụng rộng rãi hơn các công nghệ khác do nguyên lý quá trình được xem là thuận tiện và đơn giản nhất, những hạn chế trong quá trình vận hành UASB có thể dễ dàng khắc phục bằng các phương pháp xử lý sơ bộ. Tính kinh tế cũng là một ưu điểm của UASB.
- Chi phí đầu tư thấp.
- Nồng độ cặn khô từ 20%-30%. - Không sử dụng hóa chất.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Khuyết điểm
- Rất nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế.
- Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi. - Thời gian làm khô bùn dài.
- Hoạt động không phụ thuộc vào điều kiện môi trường và thời tiết. Tuy nhiên những mặt hạn chế này dễ khắc phục. Xử lý sơ bộ tốt sẽ đảm bảo được môi trường sinh trưởng thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí. Nếu cấy vi khuẩn tạo acit và vi khuẩn tạo methane trước (phân trâu bò tươi) với nồng độ thích hợp và vận hành với chế độ thủy lực 1/2 công suất thiết kế thì thời gian khởi động có thể rút ngắn xuống từ 2 - 3 tuần.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nước thải Sân phơi bùn Bể lọc sinh học cao tải Ống dẫn bùn Ống dẫn khí Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng 1 Bể UASB Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể nén bùn Nguồn tiếp nhận
Rửa cát, đem san lấp mặt đường Đem chôn lấp Ống dẫn nước Ống dẫn nước tuần Bể chứa bùn Máy thổi khí Sân phơi cát Thải bỏ hoặc làm phân bón Ống dẫn bùn tuần hoàn
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Thuyết minh quy trình công nghệ
Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem chôn lấp, thải bỏ. Nước thải chảy qua bể lắng cát. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Sau đó, nước thải được bơm đến bể lắng 1, được sử dụng là bể lắng đứng để tách một phần chất hữu cơ dễ lắng. Bùn thu được tại đây là dạng bùn tươi, được bơm về bể chứa bùn. Nước được tiếp tục đưa qua bể UASB, sau công trình này nước được đưa qua bể lọc sinh học cao tải. Nước thu được cho chảy qua bể lắng đợt 2, sau đó khử trùng bằng clo trước khi đưa ra ra nguồn tiếp nhận.
Bùn dư được thu tại bể chưa bùn, đem nén bùn để giảm độ ẩm, rồi đưa qua sân phơi bùn để tiếp tục làm giảm bớt lượng nước. Bùn sau khi xử lý được đem chôn lấp hoặc sử dụng để bón cho cây trồng. Nước từ bể nén bùn được tuần hoàn về bể điều hòa để tiếp tục tham gia quá trình xử lý.
Ưu điểm
- Vận hành tương đối đơn giản.
- Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến cao.
- Xử Nồng độ cặn khô từ 15%-25%. Khuyết điểm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Không phù hợp với nước thải có SS cao. - Dễ bị bít kín ở bể lọc sinh học cao tải.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
- Có sử dụng polymer châm vào để tăng khả năng tách nước. - Hoạt động phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và khí hậu.
- Cần có lao động thủ công để xúc bùn khô từ sân phơi bùn lên xe tải.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 4.4. PHƯƠNG ÁN 3 Nước thải Máy ép bùn Song chắn rác Bể lắng cát Bể điều hòa Bể lắng đứng kết hợp đông tụ sinh học Bể Aerotank Bể lắng 2 Bể khử trùng Bể phân hủy bùn Nguồn tiếp nhận
Đem san lấp mặt đường Đem chôn lấp
Ống dẫn nước Ống dẫn bùn
Ống dẫn nước tuần hoàn Ống thổi khí Bể chứa bùn Máy thổi khí Thải bỏ, làm phân bón Máy thổi khí Ống dẫn bùn tuần hoàn Sân phơi cát
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Thuyết minh quy trình công nghệ
Nước thải qua song chắn rác được tách bỏ một phần rác có kích thước lớn, rác từ đây được thu đem làm thức ăn cho gia súc, chôn lấp. Nước thải chảy qua bể lắng cát để lắng bớt cát hạt cát có kích thước lớn. Nước thải được lấy qua máng thu và bơm lên bể điều hòa, có gắn hệ thống thổi khí để ổn định lưu lượng và nồng độ. Lượng cát lắng ở bể lắng cát được đưa qua sân phơi cát để làm khô cát sử dụng cho mục đích xây dựng hay san lấp đường.
Trước khi đến công trình xử lý chính (bể Aeroten), nước được đưa đến bể lắng đứng kết hợp đông tụ sinh học để tiến hành làm thoáng sơ bộ giúp việc giảm một phần các hợp chất hữu cơ và lắng các thành phần lơ lửng. Nước thải có thành phần hữu cơ giảm đáng kể được đưa đến bể lắng II để lắng bùn (vi sinh vật). Bùn lắng ở bể lắng II được tuần hoàn lại bể aeroten và bể đông tụ sinh học. Nước sau lắng II thỏa điều kiện thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn được ổn định tại bể sinh học hiếu khí, ở đây, một phần nước được tách khỏi bùn và được dẫn trở lại bể điều hòa. Trước khi đem bùn đi đổ bỏ, bùn được giảm ẩm đáng kể tại máy ép bùn.
Ưu điểm
Chiếm diện tích xây dựng nhỏ hơn bởi số lượng công trình ít (giảm bớt 1 công trình xử lý sinh học kị khí, thêm vào đó xử lý sơ bộ tại bể lắng I trước Aeroten).
Nhược điểm
- Xây dựng và quản lý phức tạp.
- Ít nhạy cảm với các hợp chất gây ức chế. - Chi phí năng lượng cao hơn.
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
- Đòi hỏi người quản lý có chuyên môn cao.
- Chi phí vận hành cao vì cần nhiều máy thổi khí nên tốn nhiều