Các phương pháp sinh học xử lý nước thải trong công nghiệp hóa học và công nghiệp lọc – hóa dầu

Các phương pháp sinh học xử lý nước thải trong công nghiệp hóa học và công nghiệp lọc – hóa dầu

SINH VIÊN THỰC HIỆN: 1- TRẦN NGỌC HUY 0921010069

2 -ĐÀO THỊ THANH HẢI

0921010048

3- NGUYỄN THỊ NGỌC DUNG 0921010026

4 -PHẠM VŨ DŨNG 0921010032 5- NGÔ VĂN DUY 0921010029

LỚP: LỌC HÓA DẦU B K54

ĐỀ TÀI : Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

trong công nghiệp hóa học và công nghiệp lọc – hóa dầu

(Lọc dầu, hóa dầu, chế biến khí).

MỤC LỤCI) Mở đầu

 II-Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải

II.1.QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ

 II.1.1.Quá trình sinh học tăng trưởng lơ lửng

 II.1.2.QUÁ TRÌNH SINH HỌC TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM

 II.2.Phương pháp kỵ khí

 II.2.1.Quá trình phân hủy kỵ khí

 II.2.2.Quá trình sinh học tăng trưởng lơ lưởng

 II.3.QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG TỰ NHIÊN(HỒ SINH VẬT) A-HỒ HIẾU KHÍ

 B-HỒ HIẾU KHÍ TÙY TIỆN

 C-HỒ KỴ KHÍ

 III-Xử lý nước thải ngành dệt nhuộm

 1-CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ NGUỒN PHÁT SINH NƯỚC THẢI

 2.Các nguồn gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải

 3 xử lý nước thải dệt nhuộm

 3.1.CÁC PHƯƠNG PHÁP NGĂN NGỪA GIẢM Ô NHIỄM NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM

 3.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM

 3.3-Xử lí nước thải dệt nhuộm kết hợp pp hóa lí và sinh học

 1.SƠ LƯỢC VỀ DẦU MỎ

 2.Các nguồn nước thải

 3.Ảnh hưởng của ngành lọc hóa dầu tới môi trường

 3.1.TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC HÓA DẦU

 3.1.1.Mục đích của nhà máy lọc dầu

 3.1.2.Nhiệm vụ của nhà máy

 3.1.3.Các quá trình chế biến trong nhà máy lọc dầu

 3.1.4.Các quá trình bảo vệ môi trường

 3.2.PHÂN HỦY SINH HỌC CÁC CHẤT HỮU CƠ CÓ TRONG NƯỚC THẢI DẦU MỎ

 3.2.1.xử lí nước thải lẫn dầu mỡ

 3.2.2.XỬ LÍ NƯỚC THẢI LỌC DẦU

Ô nhiễm sông thị vải

ô nhiễm sông thị vải

Nước thải sinh hoạt

Một góc sông hồng

Sông thị vải

I) Mở đầu

Khi nền văn minh nhân loại phát triển,các khu

đô thị và các khu công nghiệp mọc lên và phát triển một cách nhanh chóng

Vì vậy nước thải từ các đô thị và các khu công nghiệp gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với

nguồn nước và ngày càng trở thành vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và chính trị cộng

đồng

Cùng với đó kỹ thuật vệ sinh đã phát triển ở

những nơi có thể thực hiện được về mặt kinh tế,

xã hội, chính trị để xử lý nước thải sao cho giảm được ảnh hưởng của nó đối với nguồn nước

Nước thải chứa rất nhiều tạp chất có bản chất khác

nhau.Vì vậy mục đích xử lý nước thải là xử lý các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra.

Các tiêu chuẩn đó phụ thuộc vào mục đích và cách thức

sử dụng nước.

Để đạt được mục đích trên công nghệ xử lý nước thải đã

sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như:

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

Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa,và trở thành những chất vô cơ,khí đơn

giản và nước

Tới nay đã chứng minh được rằng các vsv có

thể phân hủy được tất cả các chất hữu cơ có trong tự nhiên và nhân tạo Tùy vào cấu tạo và các điều kiện mà tốc độ phân hủy cũng như

thời gian phân hủy của các chất là khác nhau

 Vsv có trong nước thải sử dụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm nguồn thức ăn nuôi dưỡng và tạo ra năng lượng.

 Qt dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản,phát triển tăng số lượng tế bào,đồng thời làm sạch các chất hữu cơ(có thể gần như hoàn toàn) hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ.

 Do vậy trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ.

 Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì

ppsh có thể xử lý được các chất sulfit,muối

amoni,nitrat…-các chất chưa bị oxi hóa hoàn toàn Sản phẩm cua qt này là CO 2 ,nước,khí N 2 ion

sulfat…

Loại BOD carbon, Nitrat hóa Loại BOD carbon, Nitrat hóa Loại BOD carbon, Nitrat hóa Loại BOD carbon, Nitrat hóa Loại BOD carbon, Nitrat hóa

Xử lý kị khí

Tăng trưởng lơ lửng Tăng trưởng dính bám

Bể phân hủy kị khí UABS

Lọc kị khí

Loại BOD carbon, Ổn định Loại BOD carbon, Ổn định Loại BOD carbon, Ổn định

Loại BOD carbon, Ổn định

II.1.QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ

Phân hủy sinh học

SINGLE BACTERIUM

flavobacterium flavobacterium

nocardia nocardia nocardia

Qúa trình xử lí sinh học hiếu khí nước thải gồm

ba giai đoạn sau:

- Phân hủy nội bào:

tạo người ta có thể tao điều kiện tối ưu cho

quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lí tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều

Tùy theo trạng thái tồn tại của vsv, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

- Xử lí sinh học hiếu khí với vsv sinh trưởng

dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khủ

chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn

hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt

động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy

hiếu khí Trong số những quá trình này, quá

trính bùn hoạt tính là phổ biến nhất.

- Xử lí SHHK với VSV sinh trưởng dạng dính

bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám,

bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học,

bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định.

II.1.1.Quá trình sinh học tăng trưởng lơ lửng a- Bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng lơ

lửng

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong

điều kiện sục khí liên tục Nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cachs liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ

lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi

bể lắng 2 >2 mg/L

TỐC ĐỘ SỬ DỤNG OXY HÒA TAN TRONG BỂ BÙN HOẠT TÍNH PHỤ THUỘC:

- Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có

trong nước thải) và lượng VSV: tỷ lệ F/M;

Yêu cầu chung khi vận hành bể bùn hoạt

Nitrobacter Và nhiều vi khuẩn dạng sợi.

Yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn

hoạt tính hiếu khí là nước thải đưa vào hệ thống có hàm lượng SS không vượt quá

150mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ

không quá 25mg/L, pH= 6.5-8.5, nhiệt độ (6-37)0C.

Quá trình hoạt tính hiếu khí cổ điển với

dòng chảy nút

Bể thổi khí

Bể lắng 2 Nước thải

bùn

Nước sau

Xử lí

Bùn Thải

Tuần hoàn bùn

Bể lắng 1

b) BỂ HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN (SBR)

- KN: là hệ thống xử lí nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự trong bể bùn

hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước:

(1)- Làm đầy; (2)- Phản ứng; (3)-Lắng; (4)-Xả cạn; (5)- ngưng

Sơ đồ hoạt động của hệ thống SBR

Làm đầy => phản ứng => lắng ==> xả nước==>ngưng

II.1.2.QUÁ TRÌNH SINH HỌC TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM

A-bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng dạng dính bám (Attached Growth Activated Sludge Reactor) Nguyên lý hoạt động của bể này tương tự như

trường hợp VSV sinh trưởng dạng lơ lửng, chỉ khác

là VSV phát triển dính bám trên vật liệu tiếp xúc đặt trong bể

B-Bể lọc sinh học nhỏ giọt (trickling filter)

KN: là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các VSV sinh trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc Bể lọc hiện đại gồm một lớp vật liệu dễ thấm nước với VSV dính kết trên đó Nước

thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm hoặc nhỏ giọt trên đó Vật liệu lọc thường là đá dăm

hoặc các khối vật liệu dẻo có hình thù khác nhau

Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể

VSV kết dính trên lớp vật liệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp thụ vào màng VSV dày 0.1-0.2 mm và bị phân hủy

bởi VSV hiếu khí Khi VSV sinh trưởng và

phát triển, bề dày màng tăng lên, do đó, oxy

đã bị tiêu thụ trước khi khuyeechs tán hết chiều dày lớp màng sinh vật Như vậy môi

trường kỵ khí được hình thành ngay sat bề mặt vật liệu lọc.

khi bề dày lớp màng tăng, quá trình đồng

hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc với VSV gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả

là VSV ở đây bị phân hủy nội bào, không

còn khả năng đính bám lên bề mặt vật liệu lọc và bị rửa trôi.

C-ĐĨA SINH HỌC (Rotating biological contactor)

Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng,

bằng polystyren hoặc poly vinylclorua (PVC) lắp trên một trục Các đĩa đặt ngập trong

nước một phần và quay trậm Trong quá trình vận hành, VSV sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp mang mỏng bám trên bề mặt đĩa Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ trong nc và

khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh

hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho VSV tồn tại trong điềukiện hiếu khí

II.2.Phương pháp kỵ khí quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là

quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian Ptpư sinh hóa:

Vi sinh vật

chất hữu cơ===CH4 + CO2 +H2 +NH3

+H2S + Tế bào mới

II.2.1.Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo

3 giai đoạn chính sau

- Giai đoạn 1: Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử

- Giai đoạn 2: Tạo nên các axit

- Giai đoạn 3: methane hóa

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo,

carbohydrates,….trong giai đoạn thủy phân,

sẽ được cắt thành những phân tử đơn giản, dễ phân hủy hơn

 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí

Giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại tiếp tục được chuyển hóa thành acetic

acid, H2 và CO2 các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid, lactic acid

CO2, H2, và methanol, các rượu đơn giản cũng được hình thành trong quá trình căt mạch Vi sinh vật chỉ có thể chuyển hóa

một số cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acete, methanol, methylamines,

và CO các pt xảy ra:

4H2 + CO2 => CH4 + H2O

4HCOOH => CH4 + 3CO2

+ H2O

CH3COOH => CH4 + CO2 4CH3OH => 3CH4 + CO2

4(CH)3N + H2O =>9CH4+ 3CO2+ 6H2O + 4NH3

:

Tùy theo trạng thái bùn, có thể chia quá trình xử

lí kị khí thành

- Quá trình xử lí kỵ khí với vi sinh vật sinh

trưởng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí

(Anaerobic Contact Process), quá trình xử lí

bằng bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên ( Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB);

- Qúa trình xử lí kỵ khí với vi sinh vật sinh

trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ

khí (Anarobig Filter Process)

II.2.2.Quá trình sinh học tăng trưởng lơ

lưởng Quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic

Contact Process)

Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có thể xử lí rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kỵ khí Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn Sau khi phân hủy, hỗn hợp được đưa sang bể lắng hoặc bể

tuyển nổi để tách riêng bùn với nước Bùn được tuần hoàn trở lại bể kỵ khí Lượng

bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá trậm.

Sơ đồ thiết bị xử lí sinh học tiếp xúc kỵ khí

Quá trình trên là một trong những quá trình

kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do hai đặc điểm chính sau:

- Cả ba quá trình, phân hủy-lắng bùn-tách khí, được lấp đặt trong cùng một công trình;

- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vsv rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt

tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lí sinh học kỵ khí sử dụng

UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như :

-ít tốn năng lượng vận hành

- Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lí bùn

phí bổ xung dinh dưỡng

methane

khí có thể phục hồi và hoạt đọng được sau

một thời gian ngưng không nạp liệu

Nước thải được nạp từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xưc với bùn hạt Khí sinh

ra trong điều kiện kỵ khí chủ yếu là methane

và CO2 sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ

giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra sẽ dính bám

vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể.tại đây, quá trình táh pha khí-

lỏng-rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí

theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn

răng cưa dẫn đến công trình xử lí tiếp

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0.6-0.9 m/h pH thích hợp dao động khoảng 6.6-7.6 do đó cần

cung cấp đủ độ kiềm (1000-5000mg/L) để đảm bảo pH của nước thải luôn >6.2 vì ở

pH <6.2 thì VSV chuyển hóa methane

không hoạt động được Chu trình sinh

trưởng của VSV acid hóa ngắn hơn rất

nhiều so với VSV acetate hóa (2-3 giò ở 35

độ so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu) Do

đó trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì VSV acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành

acetate dưới tác dụng của VSV acetate hóa

II.3.QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG TỰ

NHIÊN(HỒ SINH VẬT) Tùy theo nồng độ oxy hòa tan có trong hồ, hệ

thống hồ sinh vật được phân loại thành: (1) hồ hiếu khí, (2) hồ hiếu khí tùy tiện, và (3) hồ kỵ khí

A-HỒ HIẾU KHÍ

Hồ SV đơn giản nhất là các hồ bằng đất

dùng để xử lí nước thải bằng các quá trình tự nhiên dưới tác dụng của VSV và tảo Hồ hiếu khí chứa VSV và tảo ở dạng lơ lửng, và điều

liện hiếu khí chiếm ưu thế

Có 2 loại hồ hiếu khí cơ bản: (1) hồ nuôi tảo

nhằm tạo điều kiện để tảo phát triển mạnh

nhất, có độ sâu 150-450 mm; (2) hồ hiếu khí nhằm đạt được lượng oxy hòa tan trong hồ lớn

Trong bể quang hợp hiếu khí, oxy được cung cấp bằng quá trình

khuyếch tán bề mặt tự nhiên và quá trình quang hợp của tảo Các

từ quá trình phân hủy này là

nguồn thức ăn của tảo.

MỐI QUAN HỆ CỘNG SINH GIỮA TẢO VÀ VSV TRONG HỒ HIẾU KHÍ

Tế bào mới Chất hữu cơ

Tảo

Vi sinh vật

O2

CO2, NH3,

PO4, H2O Năng lượng mặt trời Tảo mới

B-HỒ HIẾU KHÍ TÙY TIỆN Khái niệm:hồ ổn định chất lượng nước thải

trong đó tồn tại cảo 3 loại vsv hiếu khí, kỵ khí, và hiếu khí tùy tieenjm được gọi là hồ hiếu khí tùy tiện

Hồ gồm 3 vùng

- Vùng 1: vùng bề mặt nơi tảo và vsv tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh.

- vùng 2: vùng đáy kỵ khí, ở đó chất rắn tích lũy được phân hủy dưới tác dụng của vsv kỵ khí.

- Vùng 3: Vùng trung gian, một phần

hiếu khí và một phần kỵ khí, ở đó chất hữu

cơ được phân hủy dưới tác dụng của vsv

hiếu khí tùy tiện.

Độ sâu hồ trong khoảng 1.2-2.4 m thời gian lưu nước có thể kéo dài từ 5-30 ngày.

Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiệngió Ánh

sáng mặt trời

C-HỒ KỴ KHÍ

Hồ kỵ khí sử dụng để xử lí nước thải có nồng

độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao Độ sâu

hồ phải >2.4m và có thể đạt đến 9.1m với

thời gian lưu nước khoảng 20-50 ngày Quá

trình ổn định trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình

chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2, CH4, các khí khác , các acid

III-Xử lý nước thải ngành dệt nhuộm

1-CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ NGUỒN PHÁT SINH NƯỚC THẢI

Ngành dệt là ngành công nghệ có dây chuyền công nghệ phức tạp, áp dụng nhiều loại hình công nghệ khác nhau Đồng thời trong quá

trình sản xuât sử dụng nhiều loại hóa chất

khác nhau

Nguyên liệu đầu vào chủ yếu là xơ bông , xơ

nhân tạo để sản xuất vải cotton và vải pha

Ngoài ra còn có lông thú, đay gai, tơ tằm

Thông thường công nghệ dệt nhuộm gồm 3 qt

cư bản :kéo sợi, dệt vải và xử lý(nấu tẩy

Sơ đồ nguyên lí công nghệ dệt-nhuộm hàng sợi bông và các nguồn nước thải

Kéo sợi, chải, Ghép,đánh ống

Giặt Nấu

Nước Thải

Nước thải

H2O2,NaOCl Hóa chất

Nước thải

H2SO4,H2O2Chất tẩy giặt

Nước Thải

Nước Thải

NaOH, hóa chất

Dung dịch nhuộm Dung dịch thải

H2SO4

H2O2, chất tẩy giặt

Nước Thải

Nước Thải

Hơi nước

Hồ, hóa chất

Sản phẩm