ỨNG DỤNG CNSH TRONG XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG

Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quá trình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa như Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và dịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhân gây nên hiện trạng quá tải môi trường ở những thành phố lớn trong đó ô nhiễm nước là một trong những vấn đề môi trường bức xúc và đáng quan tâm. Dựa theo nguồn gốc phát sinh, nước thải được phân loại thành hai nhóm là nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất. Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người, từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trường học… thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Nước thải sản xuất là nước thải ra từ hoạt động sản xuất, từ các khu công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. giao thông vận tải… thành phần nước thải loại này phức tạp tùy thuộc vào từng ngành sản xuất. Lượng chất thải lỏng qua, hoặc không qua xử lí sẽ qua cống, rãnh, đường ống chảy vào các thủy vực tự nhiên như nước ngầm, sông, hồ và các đại dương. Theo lí thuyết, chất thải sẽ được phân giải khi chúng chảy vào các thủy vực tự nhiên, nhưng với thời rất dài. Trong khi đó lượng chất thải thải ra hằng ngày rất nhiều không thể phân giải kịp thời nên dẫn đến tình trạng ô nhiễm. Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải đô thị. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý ở các đô thị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 4

Phần 1: Hiện trạng ô nhiễm 5

1. Hiện trạng trên thế giới 5

2. Hiện trạng ở Việt Nam 6

2.1.Sản xuất nông nghiệp 6

2.2.Chăn nuôi 7

2.3.Nước thải làng nghề 7

Phần 2: Các phương pháp xử lí nước thải 10

1 Phương pháp xử lí lý học 11

2. Phương pháp xử lí lí học 13

3. Phương pháp xử lí sinh học 13

3.1.Xử lí sinh học kỵ khí 14

3.1.1. Quá trình tiếp xúc kị khí 15

3.1.2. UASB 16

3.1.3. Lọc kị khí 18

3.2.Xử lí sinh học hiếu khí 18

3.2.1.Bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng 19

3.2.2.Bể hoạt động gián đoạn 22

3.2.3.Bể bùn hoạt tính với VSV sinh trưởng dính bám 23

3.2.4.Bể sinh học nhỏ giọt 23

3.2.5.Đĩa sinh học 25

Phần 3: ứng dụng xử lí 26

1.Mô hình xử lý nước thải trong nhà nhà máy sản xuất đường 26

1.1.Tình hình nghiên cứu xử lí ô nhiễm ở nhà máy đường 30

1.1.1.Tình hình trên thế giới 30

1.1.2.Tại Việt Nam 31

2.Các phương pháp sinh học xử lý ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thuỷ sản ven biển 35 2.1.Ô nhiễm môi trường do nuôi trồng thủy sản (NTTS) ven biển 35 2.2 Các phương pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm 36 2.2.1 Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm 37 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

LỜI MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quátrình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hóa vàhiện đại hóa như Việt Nam Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp vàdịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhângây nên hiện trạng quá tải môi trường ở những thành phố lớn trong đó ô nhiễm nước làmột trong những vấn đề môi trường bức xúc và đáng quan tâm Dựa theo nguồn gốcphát sinh, nước thải được phân loại thành hai nhóm là nước thải sinh hoạt và nước thảisản xuất Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ hoạt động sinh hoạt hằng ngày của conngười, từ các hộ gia đình, khách sạn, cơ quan, trường học… thành phần chủ yếu là cácchất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học Nước thải sản xuất là nước thải ra từ hoạt động sảnxuất, từ các khu công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp giao thông vận tải… thành phần nướcthải loại này phức tạp tùy thuộc vào từng ngành sản xuất Lượng chất thải lỏng qua, hoặckhông qua xử lí sẽ qua cống, rãnh, đường ống chảy vào các thủy vực tự nhiên như nướcngầm, sông, hồ và các đại dương Theo lí thuyết, chất thải sẽ được phân giải khi chúngchảy vào các thủy vực tự nhiên, nhưng với thời rất dài Trong khi đó lượng chất thải thải

ra hằng ngày rất nhiều không thể phân giải kịp thời nên dẫn đến tình trạng ô nhiễm Hiệnnay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải

đô thị Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhấttrong hầu hết các hệ thống xử lý ở các đô thị

PHẦN 1: HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM

Sau hơn 30 năm kể từ hội nghị đầu tiên về môi trường của thế giới (1972) đến naycông đồng thế giới đã có nhiều nỗ lực để đưa vấn đề môi trường vào các chương trìnhnghị sư cấp quốc tế và quốc gia Tuy vậy, hiện trạng môi trường toàn cầu cải thiện khôngđáng kể Môi trường chưa được lồng ghép với kế hoạch phát triển kinh tế xã hội Dân sốtoàn cầu tăng nhanh, sự nghèo đói, sự khai thác, tiêu thụ quá mức các nguồn tài nguyênthiên nhiên, sự phát thải quá mức “khí nhà kính”… là những vấn đề có tính bức xúc trêntoàn cầu

1 Hiện trạng trên thế giới

Nhân loại phải đối mặt với những thách thức như: môi trường toàn cầu tiếp tục trở nêntồi tệ Suy giảm đa dạng sinh học tiếp diễn, trữ lượng cá thể tiếp tục giảm sút, sa mạchóa cướp đi ngày càng nhiều đất đai màu mỡ, tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu đãhiển hiện rõ rang Thiên tai ngày càng nhiều và ngày càng khốc liệt Các nước đang pháttriển trở nên dễ bị tổn hại hơn Ô nhiễm không khí, nước, biển tiếp tục lấy đi cuộc sốngthanh bình của hàng triệu người

Theo thống kê, sức khỏe của hơn một triệu người trên toàn cầu đang bị ảnh hưởng bởi ônhiễm không khí, nước và đất Các nghiên cứu cũng cho thấy khoảng 40% số người tửvong hàng năm là do ô nhiễm Tiếp nối loạt báo cáo 10 lĩnh vực nóng hổi nhất về ônhiễm môi trường 2008, báo cáo năm nay của Viện Blacksmith với tiêu đề World WorstPolluted Places (Những nơi ô nhiễm nhất thế giới) đã đặt mục tiêu “tạo sự hỗ trợ rộngrãi trong cộng đồng quốc tế đối với một cam kết toàn cầu nhằm loại trừ các tác động ônhiễm tới sức khỏe ở các nước đang phát triển’’ báo cáo trình bày về các khó khăn, thuậnlợi và các biện pháp xử lý ô nhiễm

 Khó khăn và thuận lợi trong cải tạo môi trường ô nhiễm

cơ sở gây ô nhiễm song đa số các công ty này thường biện hộ rằng họ không có tráchnhiệm hoặc không có khả năng chi trả Trong trường hợp không xác định được bên gây

ô nhiễm thì vấn đề còn phức tạp hơn

Hệ thống Quỹ Superfund của Hoa Kỳ đã đưa ra một phương pháp tiếp cận rất khả thi đốivới vấn đề này Chính phủ sử dụng Quỹ này để cải thiện các khu vực ô nhiễm nghiêmtrọng, song song với việc điều tra để xác định đối tượng chịu trách nhiệm gây ô nhiễm,đồng thời sử dụng công cụ pháp lý và sức ép cộng đồng để bắt họ bồi thường

Việc chính phủ ban hành các luật định chặt chẽ và có những động thái cưỡng chế bêngây ô nhiễm phải bồi thường có thể sẽ giúp giải quyết vấn đề này

Trong thế giới công nghiệp hóa ngày nay, các kĩ năng và công nghệ phục vụ cho việc cảitạo các dạng ô nhiễm đã được phát triển khá hoàn thiện Quan trọng hơn, hệ thống quản

lý và các chính sách khuyến khích thương mại đều đang tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩyquá trình cải tạo các khu vực ô nhiễm

Thách thức cơ bản đối với các nước đang phát triển là lựa chọn đúng đắn các bài họcphù hợp và thực tiễn nhất từ các nước đi trước để áp dụng Tất nhiên, những phươngpháp như vậy không phải lúc nào cũng là giải pháp thiết thực nhưng có thể sẽ rất hiệuquả trong nhiều trường hợp

2 Hiện trạng ở Việt Nam

Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2006 ô nhiễm xảy ra chủ yếu hoạt động của cáchoạt động như:

2.1 Sản xuất nông nghiệp

Số dân tham gia hoạt động sản xuất nông nghiệp trong lưu vực sông Nhuệ - Đáy chiếmkhoảng 60-70% dân số toàn lưu vực Trồng trọt: các sông trong lưu vực sông Nhuệ -Đáy là các hệ thống thủy lợi liên tỉnh, phục vụ nước tưới cho sản xuất nông nghiệp trongvùng Chế độ dòng chảy chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi hệ thống các cống điều tiết trong

lưu vực Chế độ đóng mở của các cống này tác động rất mạnh đến chất lượng nước tronglưu vực (đặc biệt là hệ thống thuỷ lợi sông Nhuệ).Ngoài ra, hoạt động canh tác trên lưuvực sông Nhuệ - Đáy còn ảnh hưởng đến môi trường nước do sử dụng phân bón vàthuốc bảo vệ thực vật không đúng quy cách

2.2 Chăn nuôi:

Hoạt động chăn nuôi đang được khuyến khích đầu tư phát triển ở lưu vực sông Nhuệ-Đáy với số lượng đàn vật nuôi không ngừng tăng theo thời gian Sự gia tăng đàn gia súcdẫn đến gia tăng lượng nước thải Tuy nhiên, hiện nay, ngay cả các trang trại chăn nuôivới quy mô lớn, việc đầu tư xử lý môi trường cũng còn rất hạn chế Do đó, hầu hết lượngchất thải này, đặc biệt là nước thải đều được đổ xuống các nguồn nước mặt, gây ô nhiễmmôi trường nghiêm trọng

1.2.5 Nước thải làng nghề

Theo thống kê của các Sở TN&MT các tỉnh, thành phố trong lưu vực có 458 làng nghề.Các làng nghề này đã mang lại những giá trị kinh tế đáng kể, tuy nhiên cũng góp phầnlàm gia tăng ô nhiễm môi trường trong lưu vực

Hoạt động của các làng nghề làm phát sinh khoảng 45.000- 60.000 m3 nước thải/ngày(trong đó lượng thải tại các làng nghề ở Hà Tây chiếm khoảng 40% tổng số) Phần lớncác cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại các làng nghề đều phát triển tự phát theo yêu cầu củathị trường, thiết bị, công nghệ đơn giản, mặt bằng sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư cho các

hệ thống xử lý nước thải rất hạn chế Nước thải của các làng nghề này thường không qua

xử lý mà thải thẳng ra nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm nước mặt nghiêm trọng

Đã có một số dự án đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung cho làng nghề,song hiệu quả đạt được không cao Việc ô nhiễm môi trường nước mặt trong các làngnghề của lưu vực sông Nhuệ - Đáy đã diễn ra khá trầm trọng, với những đặc trưng khác

Trong các làng nghề trong lưu vực, chế biến nông sản thực phẩm là những làng nghề cónguồn nước thải lớn nhất, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường nước mặt trong lưu vực,điển hình như:

• Làng nghề Cát Quế, Hoài Đức (sản xuất mạch nha, miến, đường, bánh đa): 3.500m3/ngày

• Làng nghề Dương Liễu, Hoài Đức (sản xuất miến dong, tinh bột): 6.800 m3/ngày

• Làng nghề Minh Khai, Hoài Đức (sản xuất miến dong, tinh bột): 5.500 m3/ngày

(Nguồn: Sở TN&MT Hà Tây, 12/2005)

Ở hầu hết các làng nghề trong lưu vực, chất lượng nước mặt đều vượt quá nhiều lần tiêuchuẩn cho phép Tuy nhiên, ô nhiễm do nước thải từ các làng nghề thường chỉ gây ônhiễm cục bộ tại chính làng nghề đó Tải lượng nước thải làng nghề đóng góp vào lượngnước thải chung trong toàn lưu vực chỉ chiếm khoảng 4%

PHẦN 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ Ô NHIỄM NƯỚC THẢI

Nước thải nói chung có nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng nhữngphương pháp thích hợp khác nhau Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thảiđược chia thành các loại sau:

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD Biochemical Oxygen Demand) là một chỉ tiêu được

sử dụng rộng rãi nhằm đo chất lượng nước BOD là lượng oxy hòa tan mà vi sinh vật đòihỏi trong quá trình phân giải hiếu khí các chất hữu cơ có mặt trong nước thải mức độ ônhiễm nguồn nước được phản ánh qua chỉ số BOD Nước càng nhiều chất hữu cơ dễ bịoxy hóa tức càng ô nhiễm thì BOD càng cao Vì thế, phương pháp BOD được sử dụngrộng rãi để theo dõi chất lượng nước và quá trình phân hủy sinh học chất thải Đơn vị tínhBOD thường dược sử dụng là mgO2/ lít

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần để oxy hóa bằng con đường hóa họccác chất hữu cơ và vô cơ có măt trong nước Để xác định chỉ tiêu này người ta thường sửdụng tác nhân oxy hóa mạnh là K2Cr2O7 hoặc KMnO4 COD càng lớn thì mức độ ô nhiễmhữu cơ của nước thải càng cao

Chất rắn tổng số (TS-Total solid) là toàn bộ lượng chất rắn ở dạng hòa tan và lơlửng ở trong nước thải TS được tính bằng khối lượng chất khô còn lại khi bốc hơi hếtnước trong nước thải

Chất rắn huyền phù (SS) là lượng vật chất có kích thước nhỏ lơ lửng trong nướcđược xác định bằng cách lọc qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy ở 103-1050C đến khối lượngkhông đổi rồi đem cân

Trong phương pháp này, các lực vật lý, như trọng trường, ly tâm, được áp dụng đểtách các chất không hòa tan ra khỏi nước thải Phương pháp xử lý lý học thường đơngiản, rẻ tiền có hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Các công trình xử lý cơ học được ápdụng rộng rãi trong xử lý nước thải là (1) song/lưới chắn rác, (2) thiết bị nghiền rác, (3)

bể điều hòa, (4) khuấy trộn, (5) lắng, (6) lắng cao tốc, (7) tuyển nổi, (8) lọc, (9) hòa tankhí, (10) bay hơi và tách khí Việc ứng dụng các công trình xử lý lý học được tóm tắttrong bảng sau:

Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, và giữ cặn ở trạng tháilơ lửng

Tạo bông Giúp cho việc tập hợp của các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn

Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải

Hình ảnh một số thiết bị xử lí nước thải bằng

biện pháp lí học:

Phương pháp hóa học sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải Cáccông trình xử lý hóa học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Mặc dù cóhiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hóa học thường đắt tiền và đặc biệt thườngtạo thành các sản phẩm phụ độc hại Việc ứng dụng các quá trình xử lý hóa học đượctóm tắt trong bảng sau:

Khử trùng Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng

chlorine Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh Chlorine là loạihóa chất được sử dụng rộng rãi nhấtKhử chlorine Tách lượng clo dư còn lại sau quá trình clo hóa

Khử trùng bằng ClO2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

ít tốn kém đồng thời có thể tận dụng được các kim loại đó Hiện nay nhiều nước sử dụngphương pháp này rộng rãi để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng nhưmột số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammonia, nitơ,… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinhvật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số

khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Phương pháp xử lý sinh học cóthể phân chia thành 2 loại:

Phương pháp kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiệnkhông có oxy

Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điềukiện cung cấp oxy liên tục

3.1 Phương pháp kỵ khí.

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo rahàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Một cách tổng quát, quá trìnhphân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

• Giai đoạn 2: Acid hóa;

• Giai đoạn 3: Acetate hóa;

• Giai đoạn 4: Methane hóa

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc

kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước

đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵkhí (Anaerobic Filter Process).

3.1.1 Quá Trình Tiếp Xúc Kỵ Khí (Anaerobic Contact Process).

Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có thể xử lý rất hiệu quả bằng quátrình tiếp xúc kỵ khí Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn.Hỗn hợpbùn và nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn Sau khi phân hủy, hỗn hợp đượcđưa sang bểlắng hoặc bể tuyển nổi đểtách riêng bùn và 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 kháchậm

3.1.2 UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới dohai đặc điểm chính sau:

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

• Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinhvật rất cao và tốc độ lắng vượt xa sovới bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB còn có những ưu điểm sovới quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:

• Ít tiêu tốn năng lượng vận hành

• Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn

• Bùn sinh ra dễ tách nước

• Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sing dinh dưỡng

• Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane

• Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể hồi phục và hoạt động được saumột thời gian ngưng không nạp liệu

xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạonên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh họcdạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổilên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách 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 khỏibọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếptheo.

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6-0,9 m/h pH thíchhợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6-7,6 Do đó cần cung cấp

đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH <6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được Cần lưu ý rằng chu trìnhsinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2-

3 giờ ở 350C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu) Do đó, trong quá trình vận hànhban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acidbéo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa cácacid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa

Do tại Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành được thực hiện với tảitrọng ban đầu khoảng 3 kg COD/m3.ngđ Mỗi khi đạt đến trạng thái ổn định, tải trọngnày sẽ được tăng lên gấp đôi cho đến khi đạt tải trọng 15 - 20 kg COD/m3.ngđ Thờigian này kéo dài khoảng 3 -4 tháng Sau đó, bể sẽ hoạt động ổn định và có khả năngchịu quá tải, cũng như nồng độ chất thải khá cao Khí mêtan thu được có thể sử dụngcho việc đun nấu và cung cấp nhiệt Lượng bùn sinh ra rất nhỏ nên không cần thiếtphải đặt vấn đề xử lý bùn Quá trình xử lý này chỉ tiêu tốn một lượng nhỏ nănglượng dùng để bơm nước

3.1.3 Quá Trình Lọc Kỵ Khí (Anaerobic Filter Process)

Bể lọc kỵ khí là một cột chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứacarbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào cột từ dưới lên, tiếp xúc với lớp vậtliệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển Vì vi sinh vật được giữtrên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử lý nên thời gianlưu của tế bào vi sinh vật (thời gian lưu bùn) rất cao (khoảng 100 ngày

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

Các quátrình xử lýsinh họcbằng phươngpháp hiếukhí có thểxảy ra ởđiều kiện tựnhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưucho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rấtnhiều Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhântạo có thể chia thành:

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng

để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phảnứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số những quátrình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùnhoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóavới màng cố định

3.2.1 Bể Bùn Hoạt Tính Với Vi Sinh Vật Sinh Trưởng Lơ Lửng

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quátrình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục.Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục vàduy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng Nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bểlắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2 mg/L Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể bùn hoạttính phụ thuộc vào:

• Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật:

tỷ lệ F/M

• Nhiệt độ

• Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật

• Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất

• Lượng các chất cấu tạo tế bào

• Hàm lượng oxy hòa tan

Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu

rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật Các vi sinh vat này sẽ phân hủy các chấthữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ mộtphần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Một cách

tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter Thêm vào đó, nhiều loại

vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum

cũng tồn tại