vi sinh vật trong xử lý nước thải

vi sinh vật trong xử lý nước thải

Danh sách nhóm 8

1 Nguyễn Ngọc Tiến Nhóm trưởng Tiềm kiếm tài liệu, tổng hợp các tài

liệu làm bài powerpoint

2 Bùi Thị Hồng Phấn Thành viên Tiềm kiếm tài liệu

3 Trần Khánh An Thành viên Tiềm kiếm tài liệu

4 Đặng Thanh Tuấn Thành viên Tiềm kiếm tài liệu

Nội dung tiểu luận

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu và vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải.

 Cơ chế:

 VSV có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng

và tạo ra năng lượng.

 Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O, N2, ion sulfite …

1 Lời mở đầu

• Trong nước thải tồn tại rất nhiều vi sinh vật

bởi vì trong nước thải không chứa các chất độc đối với vi sinh vật

• Quá trình xử lý sinh học thường theo sau quá trình xử lý cơ học để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi sinh vật

2 Vi sinh vật trong xử lý nước thải

• Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea,

vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh…

• Vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn sẽ góp phần vào

3 quá trình, bao gồm sự loại bỏ BOD cacbon, sự đông tụ các hạt keo lơ lửng và sự ổn định chất hữu cơ một cách hoàn chỉnh.

• Vi sinh vật sẽ chuyển hóa vật chất hữu cơ dạng keo hòa tan thành khí và sinh khối tế bào  sinh khối tế bào sẽ được loại bỏ khỏi nước thải qua quá trình lắng.

2.1 Phương pháp hiếu khí

 Là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở nhiệt

độ từ 20÷40°C.

 Khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính, các chất thải có trong môi trường như các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tử nhỏ sẽ được chuyển hóa bằng cách hấp phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật.

Gồm 3 quá trình

• Ôxy hóa các chất hữu cơ:

Enzyme CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ΔH

• Tổng hợp tế bào mới:

Enzyme CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2)+ CO2 + H2O - ΔH

• Phân hủy nội bào:

Enzyme C5H7O2 + O2 → 5 CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH

• Trong 3 loại phản ứng ΔH là năng lượng được sinh ra hay hấp

thu vào Các chỉ số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa

Sinh trưởng dính bám

Các vi sinh vật xử lý hiếu khí

1 PSEUSOMONAS Thủy phân hydratcacbon, protein, các chất

hữu cơ và khủ nitrat

2 ARTHROBACTER Phân hủy hidratcacbon

3 BACILUS Phân hủy hidratcacbon, protein

4 CYTOPHAGA Phân huy polime

5 ZOOGLE Tạo màng nhầy, chất keo tụ

6 NITROSOMONAS Nitrat hóa

7 NITROBACTER Nitrat hóa

8 NITROCUCUS DENITRIFICANS Khử Nitrat

9 DESULFOVIBRIO Khử Sunphat, Khử Nitrat

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu: Làm sạch nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hòa tan và dạng keo

Nhược: chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cho xử lý cao (tiền điện và hóa chất bổ sung), tính ổn định của hệ thống không cao, tạo ra nhiều bùn thải

2.2 Phương pháp xử lý kỵ khí

• Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy

sinh học chất hữu cơ và vô cơ phân tử trong điều kiện không có oxy phân tử bởi các vi sinh vật kỵ khí.

• Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình sinh hóa

phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian

và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản sau:

Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + NH3 + H2S +TB mới

• Quá trình sinh học kỵ khí để xử lý nước thải ô

nhiễm nặng với hàm lượng COD và BOD hàng ngàn mg/l Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm việc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học.

 Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia

Acetic hóa:

vk acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa

thành acetat, CO2, H2

Metan hóa:đây

là gđ của quá trình phân hủy

kỵ khí sản phẩm của 3 gđ đầu thành

CO2, CH4 và sinh khối mới.

Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Giai đoạn 4

 Quá trình này có thể chia theo 4 giai đoạn:

Vi khuẩn E Coli

Vi khuẩn B.subtilus

Vi khuẩn Corynebacterium spp

Vi khuẩn Staphylococcus

Qúa Trình Acid Hóa

(Acid ogene sis)

(Metha nogensi s)

Ưu và nhược điểm của quá trình sinh học kỵ

khí so với quá trình sinh học hiếu khí

Ưu điểm

• Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.

• Không tốn chi phí năng lượng.

• Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn

năng lượng dùng để đốt hoặc cung cấp nhiệt.

• Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm

cao.

• Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải

trọng cao.

Nhược điểm

• Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí.

• Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy các chất độc.

• Quá trình khởi động cần nhiều thời gian.

• Xem xét khía cạnh phân hủy sinh học thì quá trình kỵ

khí đòi hỏi nồng độ cơ chất ban đầu tương đối cao

2.3 Bùn hoạt tính

• Là quá trình xử lý sinh học nước thải trong đó

vi sinh vật tăng sinh

• Tế bào vi sinh tạo thành những bông được

Vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính

Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng

hàng đầu trong các bể xử lý vì

nó chịu trách nhiệm phân hủy

các thành phần hữu cơ trong nước

thải.

Vi khuẩn hiếu khí và kị khí sử dụng

chất hữu cơ để lấy năng lượng.

Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt sinh vật.

 Nấm: bùn hoạt tính không thuận lợi cho sự

phát triển của chúng, thượng gặp Geotrichum, Penicillium, Cephalosporium và Altermaria

 Protozoa: chủ yếu ăn vi khuẩn trong bùn hoạt tính cũng như trong môi trường nước tự nhiên

Ví dụ: Asidisca costata săn bắt vi khuẩn trong bùn hoạt tính bị giảm khi có cadmium

b Hô hấp nội bào

C5H7O2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + năng

lượng

VK HIẾU KHÍ

Các phản ứng xảy ra trong bể bùn hoạt tính

Quá trình nitrat hóa : là qúa trình oxy hóa sinh hóa nitơ của các muối amon đầu tiên thành nitrit sau đó thành nitrat trong điều kiện thích ứng (có oxy và nhiệt độ trên 40C).

(NH4)2CO3 + 3O2 = 2HNO2 + CO2 + 3H2O

2HNO2 + O2 = 2HNO3

Quá trình khử nitrat hóa

NO3- _N N2

Nitrosomonas Nitrobacter

Thiếu khí

2.4 Hồ sinh vật

 Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải…

 Trong hồ diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác

 Hồ oxy hóa dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ

Phân loại: hồ tùy tiện, hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ thoáng khí, hồ thoáng khí bậc cao và hồ thoáng khí bậc ba.

Hồ tùy tiện

Khái niệm: Hồ ổn định chất lượng nước thải trong

đó tồn tại cả 3 loại: vsv hiếu khí, kỵ khí và hiếu khí tùy tiện được gọi là hồ hiếu khí tùy tiện

 Được thực hiện chủ yếu bằng vi khuẩn và tảo

 Áp dụng cho những vùng có nhiều ánh sáng và chiều sâu của hồ này từ 1-2,5m

Trong hồ xảy ra các quá trình:

 Oxh các hợp chất hữu cơ bởi các vsv hiếu khí ở lớp nước phía trên của hồ, vùng bề mặt nơi tảo và vi sinh vật tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh.

 Vùng đáy kỵ khí, ở đó phân hủy các chất hữu cơ của các vi khuẩn yếm khí ở đáy hồ và sinh ra các khí CH4, H2S, H2…

 Vùng trung gian, 1 phần hiếu khí và 1 phần kỵ khí,

ở đó chất hữu cơ được phân hủy dưới tác dụng của

vi sinh vật hiếu khí tùy tiện.

Hoạt động của vùng quang hợp (tảo)

• Các loại thường gặp: Chlamydomonas, Euglena, Chlorella, Scenedesmus, Microactinium, Oscillatoria và Microcystis

• Sự khuấy trộn sẽ có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí của hồ, cung cấp sự trao đổi giữa chất dinh dưỡng và không khí giữa các sinh vật quang dưỡng và dị dưỡng

• Một số loài vi khuẩn có mặt trong hồ là vi khuẩn quang dưỡng

• Cung cấp oxy cho quá trình dị dưỡng hiếu khí

Hoạt động dị dưỡng

• Quá trình dị dưỡng dẫn đến việc sinh ra CO2 và các chất vi dinh dưỡng (micronutrients) cần thiết cho sự tăng trưởng của tảo.

• Các tế bào vi khuẩn và tảo chết, cũng như các vật chất khác tích tụ dưới đáy hồ, sẽ được các

vi sinh vật phân hủy kỵ khí.

• Hoạt động này làm sinh ra các khí như metan, H2S, CO2, N2 H2S là nguồn dinh dưỡng cho một loại vi khuẩn quang hợp (vi khuẩn màu tía): Chromatium, Thiocapsa, Thiopedia.

Hoạt động của zooplankton

• Các zooplankton như rotifera, cladocera, và

copepodda ăn tảo và vi khuẩn

• Giữ vai trò quan trọng trong việc kiểm soát số

lượng các quần thể này

• Có ích trong việc làm giảm độ đục của nước

thải sau xử lý

Ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của các yếu tố

như nhiệt độ, ánh sáng, pH, sinh vật ăn mồi và

sự bám vào các vật chất rắn lắng được.

Hồ hiếu khí: 0,3-0,5m; ánh sáng mặt trời có thể chiếu xuyên đáy được.

Hồ thoáng khí: 2-6m, loại bỏ BOD cao, hiệu quả xử lý phụ thuộc vào thời gian khuấy trộn, nhiệt độ và tính chất nước thải.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

• Chi phí xây dựng, lắp đặt, bảo dưỡng thấp

• Hiệu suất khử fical coliform cao

3 Kết luận

• Trong hệ thống xử lý nước thải vi khuẩn chiếm ưu

thế (90%)

• Khi hàm lượng chất thải quá cao thì nguồn nước bị

cạn kiệt oxy hoàn toàn và có màu đen chỉ có các vi khuẩn yếm khí và một vài loại trùng có thể sống

được Bên cạnh vấn đề ô nhiễm nguồn nước sẽ mất

mỹ quan và chất lượng môi trường sống ở khu vực xung quanh sẽ bị suy giảm

• Nước ta là một nước đang phát triển vì vậy

quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng nhanh các ngành công nghiệp càng phát triển mạnh đem lại doanh thu lớn cho đất

nước Nền công nghiệp phát triển thì lượng

chất thải, nước thải thải ra môi trường ngày

càng tăng ảnh hưởng không tốt tới hệ sinh thái -> mất cân bằng sinh thái Nếu chúng ta không ngăn chặn kịp thời và có biện pháp xử lý thì

môi trường sẽ ngày càng bị tàn phá

4 Tài liệu tham khảo

1 Vi sinh vật môi trường, Đỗ Hồng Lan Chi – Bùi Lê

Thanh Khiết – Nguyễn Thị Thanh Kiều – Lâm Minh Triết, NXB Đại Học quốc gia TPHCM – 2000.

2 Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học,

Video: Vi sinh vật trong xử lý nước thải

THE END

Thank you for your attention!