huong dan nuoi cay vi sinh

Nuôi cấy vi sinh Xử lý nước thải Gửi email bài đăng này BlogThis Chia sẻ lên Twitter Chia sẻ lên Facebook Vi sinh vật trong xử lý hiếu khí 1 Các yếu tố ảnh hưởng đến các công trình xử lú nước thải si.

Nuôi c y vi sinh ­ X  lý n ấ ử ướ c th i ả

Gửi email bài đăng này BlogThis! Chia sẻ lên Twitter Chia sẻ lên Facebook

Vi sinh vật trong xử lý hiếu khí

1 Các yếu tố ảnh hưởng đến các công trình xử lú nước thải sinh học hiếu khí

 Quá trình xử lý hiếu khí chịu ảnh hưởng nồng độ bùn hoạt tính, tức là phụ thuộc vào chỉ số bù Chỉ số bù càng nhỏ thì nồng độ bùn cho vào công trình xử

lý càng lớn và ngược lại

 Nồng độ oxy cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình này Khi tiến hành quá trình phải cung cấp đầy đủ lượng Oxy vào liên tục sao cho oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng II >= 2 mg/l

 Tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ nước thải qua bể Aerotank có BOD toàn phần phải nhỏ <= 1000 mg/l, trong bể lọc sinh học thì BOD toàn phần = <500 mg/l

 Nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng theo tỷ lệ thích hợp: BOD toàn phần : N : P

= 100 : 5: 1

 Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ muối các kim loại nặng Khi đó hoạt tính sinh học của bùn giảm, bùn sẽ bị trương phồng khó lắng do sự phát triển của

vi khuẩn dạng sợi Vì vậy nồng độ các chất độc và kim loại nặng trong nước thải phải nằm trong giới hạn cho phép

 Yếu tố môi trường:

+ pH: > 9 – vi sinh vật bị chết, pH < 4 thúc đẩy nấm phát triển pH tối ưu cho sinh vật phát triển tốt nhất trong khoảng 6,5-7,5

+ Nhiệt độ: nước thải có nhiệt độ thích nghi với đa số VSV là từ 25 – 37 oC

2 Liều lượng vi sinh

a Khởi động mới hoàn toàn – nuôi cấy lại hệ thống (cho bể kỵ khí và hiếu khí): Dùng với liều lượng 2 – 10ppm/ngày tuỳ theo nồng độ COD, BOD trong nước thải, tính dựa vào thể tích hiếu khí, nuôi cấy trong thời gian 20 ngày Tính dựa vào công thức sau:

A=( m x V)/ 1000

Trong đó:

A: Khối lượng vi sinh nuôi cấy trong 1 ngày (kg/ngày)

m: 2 Ờ 10 ppm (liều lượng vi sinh dựa vào độ ô nhiễm của chất thải cách tắnh chung, thông thường là 3ppm)

V: Thể tắch bể sinh học (m3) (hiếu khắ hay kỵ khắ)

 Cấy với lượng A vi sinh mỗi ngày liên tục trong 20 ngày (tỷ lệ cấy hay cách tắnh M sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào lưu lượng , thời gian lưu nước thải trong hệ thống công nghiệp và mức độ ô nhiễm của nguồn thải

Lưu ý:

 Dùng từ 5 - 10% bùn hoạt tắnh cho vào thể tắch bể sinh học để làm cơ chất tăng trưởng (dùng bể SBR hay aeration) Đi với mô hình là quá trình sinh học bám dắnh (Trickling Biofilter hay RBC), độ tăng nhanh quá trình tạo màng vi sinh vật hỗn hợp nước thải có chứa bùn pha loãng (2-5%) nên được sử dụng cho 5 giai đoạn khởi đầu Sau khi khởi động một màng vi sinh vật thành trên

bề mặt vật liệu lọc

 Cho trực tiếp vi sinh (sản phẩm m Bio-Systems) vào hệ thống mà không cần pha loãng trước khi cho vào hệ thống

 pH = 6 Ờ 8, hoạt đông pH tốt nhất ở PH trung tắnh

 Trong thời gian nuôi cấy ban đầu hay cải tạo lại hệ thống, bể phải được khởi động lại tải trong thấp hoặc nồng độ COD khoảng 2kg/m3 (2.000 mg/L)

 Chất dinh dưỡng đảm bảo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1

b Duy trì hệ thống :

 Dùng vi sinh bổ sung với liều lượng từ 0,5ppm/ngày hoặc theo nồng độ COD, BOD trong nước thải và độ ổn định của hệ thống Lưu lượng cấy duy trì sẽ được tắnh vào lưu lượngnước thải /ngày để bổ sung một phần vi sinh trôi ra

ngoài và yếu dần đi Tắnh theo công thức sau:A=( m x Q) / 1000

Trong đó:

A: Khối lương vi sinh bổ sung theo ngày, cách ngày hoặ theo tuần tùy vào độ ổn định của hê thống (kg/ngày)

m: 0,5 ppm

Q: Lưu lượng nước thải đầu vào (m3/ngày)

3 Lưu lượng sử dụng chất dinh dưỡng N100

a Khởi động lại hệ thống hoàn toàn – nuôi cấy lại hệ thống và duy trì hệ thống : cung cấp N100 nhằm bổ sung chất dinh dưỡng và khoáng cho vi sinh thay thế Ure

và DAP Lưu lượng được tính dựa vào tải lượng BOD/ngày tính như sau:

Tải lượng BOD( kg/ngày )= (a x Q) / 10 kg3 Trong đó:

a: Thông số BOD đầu vào (mg/l);

Q: Lưu lượng nước thải đầu vào (m3/ngày)

Liều lượng N100 sử dụng hàng ngày sẽ bằng 1/1000 tải lượng BOD/ngày

-> Lượng N100 cung cấp cho hệ thống = Tải lượng BOD (kg/ngày)/1000

Cần bổ sung chất dinh dưỡng để đạt được tỷ lệ C:N:P = 100:10:1

4 Hướng dẫn nuôi cấy vi sinh

Bổ sung vào hệ thống sinh học 5-10% thể tích bùn, sau đó bắt đầu quá trình nuôi cấy hệ thống

- Gai đoạn nuôi cấy hệ thống mới:

1 Ngày thứ 1: Cho nước thải vào đầy 1/3 bể sinh học có sục khí + 2/3 bể nước đã xử

lý, tuần hoàn lại hay nước sạch để giảm tải lượng ô nhiễm, sao cho tải lượng COD trong thời gian nuôi cấy < 2kg/m3 (<2000 mg/l), cho sản phẩm vi sinh đã tính toán kết hợp chất dinh dưỡng vào bể để vi sinh bắt đầu tăng trưởng sinh khối

2 Ngày thứ 2: cho nước lắng 2h, sau đó cho nước trong ra, cho lượng nước thải mới

vào, sục khí và tiếp tục cho sản phẩm vi sinh N100 vào bể , ngày thứ 3 lại cho nước lắng 2h và cho nước trong ra khỏi bể và cứ như vậy cho tới ngày thứ 20;

3 Sau khi nuôi cấy đến ngày 20 thì cho nước trong đã lắng ra ngoài;

4 Nạp nước thải mới vào và bắt đầu hệ thống bình thường, lúc này lượng sinh khối

đã tăng lên đến mức ổn định để sử lý chất hữu cơ

- Giai đoạn bổ sung vi sinh

Nếu hệ thống đã ổn định chỉ cần cho trực tiếp lượng vi sinh (0,5ppm/ngày dựa vào lượng nước thải/ngày) mỗi ngày hoặc mỗi tuần vào hệ th

ống tùy vào độ ổn định của hệ thống để vi sinh luôn được ổn định và xử lý tốt

Tài liệu 70 Tiết kiệm chi phí nuôi cấy và vận hành vi sinh trong hệ thống nước thải sinh hoạt.

NUÔI CẤY VI SINH VỚI BỔ SUNG CHẤT DINH DƯỠNG (SEEDING – BUG FARM) – NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có

cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%), hydrat cacbon

(25-50%), các chất béo và dầu mỡ (10%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450 mg/L theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Các chất vô cơ trong nước thải chiếm một phần nhỏ như: cát, đất sét, sắt, magie, canxi, silic, các axit, bazơ vô cơ Nước thải vừa xả ra có tính kiềm nhưng dần dần trở nên có tính axit vì thối rữa

1 ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI SINH HOẠT

1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân Chúng được thải ra từ các căn hộ,

cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác

1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

* Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

* Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

* Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn

có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu

cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%), hydrat cacbon (25-50%), các chất béo và dầu mỡ (10%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450 mg/L theo trọng lượng khô Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Các chất vô cơ trong nước thải chiếm một phần nhỏ như: cát, đất sét, sắt, magie, canxi, silic, các axit, bazơ vô cơ Nước thải vừa xả ra có tính kiềm nhưng dần dần trở nên có tính axit vì thối rữa

* Nước thải sinh hoạt là một sự kết hợp của chất bài tiết từ con người và động vật (phân và nước tiểu) với nước thải từ quá trình giặt giũ, tắm rửa và nấu ăn Chất bài tiết từ con người chứa phân có khối lượng ướt 100-500g và khoảng 1 - 1,3L nước tiểu trên 1 người trên ngày Mỗi một người tạo ra 15-20g BOD5/ngày.Một số thành phần khác của phân và nước tiểu của con người được thể hiện trong bảng 1.1

Sự khác biệt giữa nước thải đô thị / nước thải tập trung và nước thải sinh hoạt:

Tính gần đúng, nước thải đô thị/nước thải tập trung thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là các loại nước thấm và 36% là nước thải sản xuất Do nước thải

đô thị/nước thải tập trung có chứa nước thải từ quá trình sản xuất nên nó mang một

số đặc thù riêng trong quá trình xử lý Chúng tôi sẽ đề cập đến vấn đề về nước thải

đô thị / nước thải tập trung ở “Tài liệu 67: Sự cố nước thải đô thị/nước thải tập trung”

* Nước thải sinh hoạt bao gồm các thành phần chính như: protein (40 – 60%),

carbohydrates (25 – 50%), chất béo và dầu mỡ (10%), urê có nguồn gốc từ nước tiểu

và một lượng lớn hợp chất hữu cơ bao gồm: thuốc trừ sâu, chất hoạt động bề mặt, phenol và chất ô nhiễm quan trọng Nước thải cuối cùng gồm có các chất phi kim (As, Se), kim loại (Cd, Hg, Pb), các hợp chất benzene (benzene, ethylbenzene) và các hợp chất clo (chlorobenzene, tetrachloroethene, trichloroethene) Phần lớn chất hữu

cơ trong nước thải sinh hoạt dễ dàng bị phân hủy sinh học và gồm có chủ yếu: carbonhydrates, amino acids, peptides và proteins, acid dễ bay hơi, acid béo và các este của chúng

* Trong nước thải sinh hoạt, chất hữu cơ xuất hiện trong cacbon hữu cơ hòa tan (DOC) và hạt carbon hữu cơ (POC) Hạt carbon hữu cơ tương ứng với 60% carbon hữu

cơ và một vài chất hữu cơ có kích thước đủ để bị loại bỏ thông qua sự đóng cặn Trong quá trình sửa lỗi hệ thống, DOC được hấp thụ trực tiếp bởi màng sinh học, trong khi POC được hấp thụ vào bề mặt màng sinh học để rồi sau đó bị thủy phân bởi hoạt động của vi sinh vật

1.3 Các thông số BOD, COD và TOC cần quan tâm để xác định chất hữu cơ

có trong nước thải không phân biệt loại nước thải từ các ngành sản xuất khác nhau.

Ba thông số chính cần được kiểm tra để xác định chất hữu cơ trong nước thải (không phân biệt các loại nước thải từ các ngành sản xuất khác nhau) bao gồm: nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng carbon hữu cơ (TOC)

Nguồn gốc các chất hữu cơ được tìm thấy và đo đạc, sử dụng các công cụ đo lường phức tạp hơn như sắc ký khí và phổ khối Đặc tính hóa học của nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý được thể hiện trong bảng 1.2

2 Ba thông số tiêu biểu để xác định chất hữu cơ của nước thải (không phân biệt các loại nước thải từ các ngành sản xuất khác nhau)

2.1 Nhu cầu oxy sinh hóa - BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy hòa tan được sử dụng bởi vi sinh vật cho sự oxy hóa sinh học các chất hữu cơ (carbonaceous BOD) và vô cơ (autotrophic hoặc

nitrogenous BOD) Các mẫu cần được pha loãng nếu BOD vượt quá 8 mg/L

2.1.1 Carbonaceous BOD

2.1.2 Nhu cầu oxy nitơ

Vi khuẩn tự dưỡng như vi khuẩn nitrate hóa cũng yêu cầu oxy để oxy hóa NH4+ thành nitrate Nhu cầu oxy được đưa vào sử dụng bởi các vi khuẩn nitrate hóa được gọi là BOD tự dưỡng hoặc nhu cầu oxy nitơ (NOD) Trong suốt quá trình xác định BOD trong các mẫu nước thải, vi khuẩn nitrate hóa sử dụng nhu cầu oxy và hoạt động của chúng dẫn đầu trong việc làm tăng cao giá trị BOD, thỉnh thoảng kết quả không làm hài lòng nhà máy xử lý nước thải liên bang hoặc theo quy định của nhà nước Hiện tượng này cho thấy trong quá trình nitrat hóa nước thải đầu ra, tại đó các vi khuẩn nitrate hóa có thể là lí do cho việc tạo ra 24 – 86% của tổng BOD Theo lý thuyết nhu cầu oxy nitơ là 4.57g oxy được sử dụng trên 1 g amonia bị oxy hóa thành nitrate

Chỉ số BOD5 trong nước thải tập trung vào khoảng 100 – 300 mg/L và có thể cao hơn được tìm thấy trong nước thải của một số ngành công nghiệp Loại bỏ BOD có thể từ 70% trong bể bùn hoạt tính tốc độ cao đến 95% trong bể hiếu khí bùn hoạt tính mở rộng

2.2 Nhu cầu oxy hóa học - COD

Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn carbon hữu cơ thành CO2, H2O và amoni Nhu cầu oxy hóa học được đo đạt thông qua quá trình oxy hóa với kali dichromate (K2Cr2O7) có sự hiện diện của acid sulfuric và bạc được thể hiện trong mg/L Do đó, COD là đơn vị đo của oxy tương đương với chất hữu cơ cũng như vi sinh vật trong nước thải Nếu chỉ số COD cao hơn so với chỉ số BOD, mẫu có chứa lượng lớn các chất hữu cơ thì không dễ dàng bị phân hủy sinh học

Trong nước thải đô thị chưa qua xử lý, COD vào khoảng 250 – 1,000 mg/L Điển hình trong nước thải đô thị chưa qua xử lý, tỉ lệ BOD5/COD từ 0.4 – 0.8 mg/L Các giá trị BOD5, COD và tỉ lệ BOD5/COD điển hình trong nước thải thể hiện trong bảng 2.1

Chú thích:

Để đề xuất ra phương án xử lý nước thải của một nhà máy thông thường dựa vào tỷ

lệ BOD/COD như sau:

* BOD/COD ≥ 0.5 -> xử lý sinh học

* BOD/COD < 0.5 -> xử lý hóa học

* Luôn ghi nhớ Quy tắc bàn tay vàng - Tại sao cần quan tâm đến 5 thông số?

Tuy nhiên có những trường bặc biệt do hàm lượng thành phần của nước thải, có thể

xử lý bằng hóa chất hoặc bằng sinh học hoặc kết hợp cả hai phương pháp hóa chất

và sinh học cho những bể trong hệ thống được chỉ định rõ

2.3 Tổng carbon hữu cơ - TOC

Tổng carbon hữu cơ (TOC) tương ứng với tổng carbon hữu cơ trong một mẫu nhất định và không phụ thuộc vào quá trình oxy hóa của chất hữu cơ TOC được xác định thông qua sự oxy hóa của chất hữu cơ cùng với sự nóng lên và oxy (bước thông khí được loại bỏ nếu VOC’s xuất hiện trong mẫu) hoặc chất oxy hóa hóa học, tiếp theo là

đo đạt CO2 được giải phóng cùng với sự phân tích hồng ngoại

Như vậy nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt

cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng (mật rỉ đường, DAP, DSP, Ure) và theo tỉ lệ sau:

BOD5:N:P=100:5:1 (nghĩa là 100mg/L BOD5, 5 mg/L N và 1mg/L P) Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20 đến 40% BOD thoát ra khỏi các quá trình trình xử lý sinh học cùng với bùn

3 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

4 CÁC SẢN PHẨM VI SINH TIÊU BIỂU ỨNG DỤNG XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ CỦA QUY TRÌNH HỆ THỐNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT:

4.1 Bùn dư nhiều trong các bể hiếu khí như aerotank, SBR, MBR, MBBR:

Sử dụng sản phẩm BFL 4250HS, BFL 5050BC

4.2 Sinh khối vi sinh trong các bể hiếu khí như aerotank, SBR, MBR, MBBR không đạt yêu cầu xử lý:

Sử dụng sản phẩm BFL 4000SU, BFL 4100FG

4.3 Dầu mỡ thực vật có trong bể lắng và các bể hiếu khí (như aerotank, SBR, MBR, MBBR):

Sử dụng sản phẩm BFL 4100FG, BFL Grease Clean Powder

4.4 Dầu mỡ dầy đặc có trong hầm bơm (pump sump) hay trạm bơm

(pumping station / lift station)

Sử dụng sản phẩm BFL 4700PS, BFL Biobag

4.5 Nổi váng bọt nhiều và các chất hoạt động bề mặt trong bể điều hòa, bể lắng, các bể hiếu khí như (như aerotank, SBR, MBR, MBBR):

sử dụng sản phẩm BFL 4100FG, BFL 4300SS

4.6 Nước bị đục:

Sử dụng sản phẩm BFL 4250HS

4.7 Xử lý sự cố gây ra bởi ni-tơ và phốt –pho:

Sử dụng sản phẩm BFL 4500NT và luôn ghi nhớ quy tắc NIT - Bài toán tính cân

bằng khử Nitơ

Quy tắc NIT là Quy tắc bàn tay vàng và xử lý thêm độ kiềm dư có trong bể hiếu khí.

4.8 Mùi hôi nồng nặc có trong bể lắng, các bể hiếu khí (như aerotank, SBR, MBR, MBBR):

Sử dụng sản phẩm BFL 4600SO

4.9 Mùi hôi bắt nguồn từ các chất rắn như: rác thải, bùn từ nhà máy để

xử lý mùi hôi trên bề mặt chất rắn:

Sử dụng sản phẩm dạng nước như sản phẩm BFL Odour Clean, Novozymes Freshen Free

4.10 Tính linh hoạt của sản phẩm: - Luôn ghi nhớ Quy tắc tỷ lệ vàng của sản phẩm BFL – tỷ lệ nhiều sản phẩm BFL kết hợp để xử lý nhiều sự cố khác nhau cho một ứng dụng cụ thể - bài toán tính liều lượng nuôi cấy vi sinh ở điều kiện hiếu khí và kỵ khí tùy nghi.

5 TÍNH LIỀU LƯỢNG, CHI PHÍ VÀ CÁC BƯỚC NUÔI CẤY VI SINH CHO HỆ

THỐNG BỂ KHỞI ĐỘNG MỚI HOÀN TOÀN HOẶC BỂ GẶP SỰ CỐ:

5.1 Liều lượng chi phí nuôi cấy vi sinh:

Ví dụ: Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt có các thông số đầu vào như sau: Q = 2.000 m3/ ngày, V = 700 m3, BOD =300 mg/L, COD= 600 mg/L Giả

định m=3.75ppm hoặc m=2ppm Sử dụng sản phẩm BFL 4000SU Tính chi phí nuôi

cấy vi sinh cho 1 m3/ngày và cho biết kết quả bao lâu thì MLSS đạt được 3000mg/L?

Giải pháp