XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI TỪ TRẠI CHĂN NUÔI

Khái niệm: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dần dần biến đổi và phân hủy các chất bẩn phức tạp thành các chất đơn giản nhờ hệ thống vi sinh vật có trong công trình xử lý. Xử lý sinh học nước thải từ trại chăn nuôi: Đây là phương pháp chủ yếu vì nó có hàng loạt các ưu điểm về mặt công nghệ, kinh tế và kỹ thuật, hiệu quả xử lý cao về BOD. Có 3 phương pháp xử lý sinh học: - Phương pháp hiếu khí - Phương pháp kỵ khí - Phương pháp sinh học tùy nghi Chất bẩn hữu cơ trong nước thải đóng vai trò là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Quá trình này xảy ra gần giống với quá trình tự làm sạch của nguồn nước nhưng khác ở chổ cường độ phân hủy nhanh trong thời gian tương đối ngắn với sự tham gia của một số lượng lớn vi sinh vật. Sau quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học, nước thải vẫn còn một lượng BOD là các chất khó phân hủy, có thể xả vào nguồn nước mà không gây tác hại. Trong công trình xử lý xảy ra đồng thời 2 quá trình phân hủy và tổng hợp:

Nhóm thực hiện: Nhóm 5 GVHD: Trần Kim Thúy Chuyên đề: XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC

THẢI TỪ TRẠI CHĂN NUÔI

Danh sách nhóm 5

Đặng Thành Phú Phan Thị Phới

I Khái niệm:

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dần

dần biến đổi và phân hủy các chất bẩn phức tạp thành các chất đơn giản nhờ hệ thống vi sinh vật

có trong công trình xử lý

Xử lý sinh học nước thải từ trại chăn nuôi: Đây là

phương pháp chủ yếu vì nó có hàng loạt các ưu điểm về mặt công nghệ, kinh tế và kỹ thuật, hiệu quả xử lý cao về BOD Có 3 phương pháp xử lý sinh học:

- Phương pháp hiếu khí

- Phương pháp kỵ khí

- Phương pháp sinh học tùy nghi

Chất bẩn hữu cơ trong nước thải đóng vai trò là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Quá trình này xảy

ra gần giống với quá trình tự làm sạch của nguồn

nước nhưng khác ở chổ cường độ phân hủy nhanh trong thời gian tương đối ngắn với sự tham gia của một số lượng lớn vi sinh vật Sau quá trình xử lý

bằng phương pháp sinh học, nước thải vẫn còn một lượng BOD là các chất khó phân hủy, có thể xả vào nguồn nước mà không gây tác hại Trong công trình

xử lý xảy ra đồng thời 2 quá trình phân hủy và tổng hợp:

Chất hữu cơ + CO2 tế bào mới + H2O + CO2

VSVChất hữu cơ + O2 W + muối Vco + chất hữu cơ đơn giản VSV

Tế bào mới + O2 CO2 + H2O + NH3

VSV khácCHCOOH CH4 + CO2

VSV

Khi phân hủy các chất hữu cơ xảy ra quá trình trao đổi chất và oxy hóa, kèm theo giải phóng năng lượng Các chất hữu cơ cao phân tử tạo thành các chất đơn giản Khi đồng hóa xảy ra, quá trình trao đổi chất tiêu thụ năng

lượng tạo ra tế bào mới Quá trình phân hủy các chất hữu

cơ tạo ra các sản phẩm khoáng hóa như: CO2, H2O,

N2O5, NO2-, P2O5 đồng thời tạo ra lượng bùn dư

Hiệu quả xử lý được xác định bằng số lượng và khả năng hoạt động của vi sinh vật trong bùn hoạt tính, đồng thời phải tạo điều kiện thích hợp như lượng chất hữu cơ, O2 và sự hòa trộn nước thải với bùn hoạt tính Sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: chất dinh dưỡng nhiều, số lượng vi sinh vật tăng theo hàm logarite Ở giai đoạn này, sự hấp thu chất dinh dưỡng của vi sinh vật tăng.

+ Giai đoạn 2: lượng chất dinh dưỡng giảm dần, số

lượng vi sinh vật phát triển với tốc độ chậm, có một số

vi sinh vật phải bị tiêu hóa nguyên sinh chất của bản

thân Nhu cầu oxy giảm dần, BOD giảm nhanh Trong giai đoạn này tồn tại cả 2 quá trình tạo tế bào vi sinh vật mới tự oxy hóa

+ Giai đoạn 3: chủ yếu là quá trình tự oxi hóa, vi sinh vật chết dần, lượng bùn giảm, nhu cầu oxy không đáng

kể, hầu hết các chất hữu cơ bị biến thành khoáng

II Các phương pháp xử lý nước thải:

1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng ao sinh học

Ao sinh học hay hồ oxy hóa là một trong các công

trình xử bằng phương pháp sinh vật học Các quá trình

diễn ra trong ao sinh học tương tự như quá trình tự rửa

sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn Trong ao có chứa nhiều loại thủy thực vật, tảo, vi sinh

vật, cá, phiêu sinh vật, nấm phát triển Quần thể động thực vật này đóng vai trò quan trọng trong quá trình vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải Đầu tiên vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản và vô cơ, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy cung cấp cho cá Cá bơi lội có tác

dụng khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc củ oxy với nước, thúc đẩy sự hoạt động phân hủy của vi sinh vật

Trong thực tế có 3 kiểu hồ sinh học:

Chất hữu cơ + O2 vsv Tế bào mới

Tế bào mới + O2 CO2 + H2O + NO3 Năng lượng

Là loại ao sâu, có thể > 1,5 m, không cần oxy

cho hoạt động của vi sinh vật Ở đây các loài vi sinh vật kỵ khí và tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như nitrate, sulphate để oxy hóa chất hữu cơ tạo mê-tan

và CO2

c Ao ổn định chất thải tùy nghi

Hoạt động với 2 quy trình trên Ao thường sâu từ 1-2 m thích hợp cho phát triển tảo và vi sinh vật tùy nghi

Ban ngày, khi có ánh sáng mặt trời quá trình xảy

ra trong hồ là hiếu khí Ban đêm và lớp đáy là kỵ khí.Trong thực tế ao tùy nghi được sử dụng rất rông rãi

và phổ biến

a Cánh đồng lọc

Đây là những khu

đất được quy hoạch để

xử lý nước thải Khi

nước thải được lọc qua

Toàn bộ khu đất được chia làm nhiều ô, diện tích mỗi ô không quá 0,4 ha, các ô phải bằng phẳng để bảo đảm phân phối nước đều, tải trọng trên cánh

đồng tưới tùy thuộc vào độ lớn của vật liệu lọc

Hiệu quả làm sạch của cánh đồng lọc rất cao, giảm BOD >90%, coliform> 95% Nước thải rất trong và sau khi xử lý

Mời các bạn xem video xử lí nước thải bằng bãi lọc nhân tạo

đồng tưới có trồng lúa hoặc hoa màu,

coliform> 95% Nước thải rất trong và sau khi

xử lý

Nếu có cây trồng, hiệu quả xử lý càng cao vì cây trồng hấp thu các chất vô cơ có tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ phân hủy Bộ rễ còn có tác dụng chuyển oxy xuống tần đất sâu dưới mặt đất để oxy hóa các chất hữu cơ được

thấm xuống Khi sử dụng cánh đồng tưới cần chú ý đến

độ xốp của đất, chế độ tưới nước và yêu cầu phân bón

cho cây trồng

3 Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật

a Xử lý nước thải bằng tảo

Tảo có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào hoặc đa bào Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và protein cao

-Tiêu diệt các mầm bệnh

-Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải với sản xuất và thu hoạch và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải Tuy nhiên, tảo rất khó

thu hoạch, đa số có thành tế bào dầy do đó các động vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước thải

Do đó, người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:

- Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng

- Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong cơ thể sinh vật

Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải

bằng tảo.

- Dưỡng chất: Amoniac là nguồn đạm chính cho tảo

tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp P, Mg và Potasium cũng là các dưỡng

chất ảnh hưởng đến sự phat triển của tảo Tỷ lệ P,

Mg và K trong tế bào tảo là 1,5: 0,5

- Độ sâu của tảo: độ sâu của tảo được lựa chọn trên

cơ sở tối ưu hóa khả năng sử dụng ánh sáng trong

quá trình quang hợp của tảo Theo lý thì độ sâu tối

đa của ao khao3ng 12,5 cm, nhưng những thí

nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm

trong khoảng 20-25 cm

Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo lớn hơn 20 cm (và nằm trong khoảng 40-50cm) để tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp

+ Lượng BOD nạp cho ao tảo: ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn.

+ Sự khuấy trộn: quá trình khuấy trộn trong ao rất cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng xuống đáy ao và tạo điều kiện cho các chất dinh

dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang

hợp Trong các ao tảo lớn sự khuấy trộn còn ngăn được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và sự yếm khí ở đáy ao tảo Nhưng sự khuấy trộn cũng bất lợi làm các cặn lắng nổi lên ngăn cản sự khuếch tán ánh sáng vào ao tảo

b Xử lý bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn

Thủy sinh thực vật là loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây ra một số bất lợi cho

con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng.Tuy nhiên, ta có thể lợi dụng chúng để xử lý

nước thải, làm phân compost, thức ăn cho gia súc

Cây thủy sinh được chia làm 3 nhóm:

và lá ở phía trên Mực nước thích hợp của cây là>1,5m

- Nhóm chìm: đại diện trong nhóm này là rong xương

cá, rong đuôi chó, thực vật loại này chìm hẳn trong nước, rễ của chúng bám chặt vào bùn đất, còn thân

và lá ngập trong nước.

4 Xử lý nước thải bằng hệ thống UASB

Hệ thống này được nghiên cứu

và ứng dụng bởi G.Lettinga ở Hà Lan từ năm 1980, nó thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp cho tới cao,

Đặc điểm của hệ

thống này là sự tạo

thành các hạt bùn có vi khuẩn bám vào cố

định, những hạt này có đường kính từ 0,5mm - 4mm, nó được giữ lại trong hệ thống nhờ

vào khối lượng riêng của nó và mức độ lắng của những hạt sinh

khối này cao hơn tốc

độ chảy từ dưới lên

trên của nước thải

Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình

thành 3 lớp: phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp

thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông

và phần chứa biogas ở trên cùng Nước thải được nạp

từ dưới đáy hệ thống, nó đi xuyên qua lớp đặc và thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài

Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn,

vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại Biogas và các chất rắn lơ lững được tách ra từ

nước thải được xử lý bởi thiết bị tách gas và chất rắn trong hệ thống Các hạt bùn sẽ lắng xuống lớp thảm

bùn

Ưu điểm của hệ thống UASB:

+ Kết cấu đơn giản ngoại trừ thiết bị tách biogas và chất rắn

+ Có khả năng xử lý tốt ở mức nạp cao và vẫn phản ứng tốt với những thay đổi đột ngột của tỷ lệ chất thải cho vào hoặc nồng độ COD trong nước thải

Khuyết điểm

+ Đòi hỏi phải có thiêt bị tách biogas và chất rắn

+ Cần dụng cụ để nạp chất thải từ đáy hệ thống lên

5 Xử lý bằng hệ thống lên men kỵ khí sinh học có

giá bám

Hệ thống xử lý sinh học có giá bám là một phương pháp xử lý kỵ khí mới, có nhiều ưu điểm, có độ tin cậy cao Đây là một hệ thống hình trụ chứa đầy

những vật bám trơ như đá, gạch, sỏi, đá thạch anh,

những ống làm nhựa tổng hợp xốp Ống PVC có rãnh hoặc khoan lỗ, những viên tròn bằng đất sét xốp hoặc một số hạt nhựa, hạt thủy tinh, than, sạn, xương, san hô nhằm cung cấp giá bám cho các vi khuẩn

Ngoài ra nhờ vào hệ thống giá bám, vận tốc nước thải khi vào hệ thống sẽ giảm và giữ lại được những chất

không có khả năng bám Sau một gian hoạt động trong hệ thống sẽ hình thành màng sinh học trên giá bám, màng

này sẽ hấp thu dưỡng chất từ chất nạp giúp vi khuẩn

không bi rữa trôi ra khỏi hệ thống

Độ nhám của bề mặt giá bám, độ xốp của giá bám, kích cở lỗ tác động đến mức độ bám của vi khuẩn Giá bám phải đáp ứng được yêu cầu đặc biệt của sự tích

lũy sinh khối theo thời gian bởi vì vi khuẩn sẽ bám vào

và phát triển thành những lớp dầy hơn 1mm xung

quanh giá bám và nó đóng một vai quan trọng trong

quá trình hoạt động của hệ thống xử lý

Ưu điểm của hệ thống:

- Chi phí vận hành rẽ, không cần phải khuấy đảo

Khuyết điểm của hệ thống:

- Chi phí đầu tư cao hơn do phải đầu tư thêm giá bám,

máy bơm (để nạp nước thải từ dưới lên), thiết bị lấy

bùn dư

- Chất thải khi xử lý bằng hệ thống này phải đảm bảo

độ kiềm để tạo môi trường đệm khi pH giảm trong lúc

xử lý giai đoạn khởi động ban đầu cần tạo những dòng

vi khuẩn thích hợp, khi vi khuẩn me-tan đã được tạo ra điều kiện oxy hóa không được phép xảy ra trong hệ

thống

Cám ơn Cô và các bạn đã chú ý theo dõi!