Ứng dụng của vi sinh vật trong xử lý nước thải

Nội dung:Phương pháp sinh học là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng để biến đổi cá

LOGO

I II III IV

I Đặt vấn đề:

Trong nhiều biện pháp xử lý nước thải, thì biện

pháp sinh học được quan tâm nhiều cho hiệu quả cao nhất So với biện pháp vật lý, hóa học biện

pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng về quy mô cũng như giá thành đầu tư, do chi phí cho một đơn

vị khối lượng chất khử là ít nhất Đặc biệt xử lý

nước thải bằng phương pháp sinh học sẽ không

gây ô nhiễm và tái ô nhiễm môi trường - một

nhược điểm của biện pháp hóa học hay mắc phải.

II Nội dung:

Phương pháp sinh học là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật (sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng) để biến đổi các hợp chất hữu cơ cao phân

tử trong nước thải thành các hợp chất đơn giản hơn

1 Khái niệm:

+ Thành phần các hợp chất hữu cơ trong nước thải phải là những chất dễ bị ôxy hóa, nồng độ các

chất độc hại, các kim loại nặng phải nằm trong

giới hạn cho phép Chính vì vậy khi xử lý nước thải cần điều chỉnh nồng độ các chất này sao cho phù hợp.

+ Ngoài ra, các điều kiện môi trường như lượng O2,

pH, nhiệt độ của nước thải….cũng phải nằm trong giới hạn nhất định để bảo đảm sự sinh trưởng,

phát triển bình thường của các vi sinh vật tham

gia trong quá trình xử lý nước thải.

2 Điều kiện xử lý nước thải bằng

biện pháp sinh học:

 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 tham gia tích cực

vào quá trình phân giải các phế

thải nông nghiệp, phế thải

công nghiệp, rác sinh hoạt.

3.Những vi sinh vật trong quá trình xử

lý nước thải

Tảo

vai trò cung cấp oxy quá trình hiếu khí

Một số tảo dùng trong xử lí

Vi khuẩn

Vai trò : phân giải các hợp chất hữu cơ thành các chất vô

cơ

Mối quan hệ giữa vi khuẩn và tảo trong quá trình xử lí nước thải

Mối quan hệ giữa vi sinh vật và môi trường

Nếu cơ chất nhiều

Tiết chất ức chế vi sinh vật khác

Hoặc

vi sinh vật bị tiêu

diệt

4.Thành phần và cấu trúc các loại vi sinh vật tham gia xử lý nước thải

+ Yếu tố quan trọng nhất của biện pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng bùn hoạt tính (activated sludge) hoặc màng vi sinh vật.

 Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu dễ lắng, có kích thước 3

- 5μm Những bông này bao gồm các vi sinh vật sống và cơ chất rắn (40 %) Những vi sinh vật sống bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, một số nguyên sinh động vật, dòi,

giun….

 Màng sinh vật phát triển ở bề mặt các hạt vật liệu lọc có

dạng nhầy dày từ 1 - 3 mm hoặc lớn hơn Màu của nó thay đổi theo thành phần của nước thải, từ vàng sáng đến nâu tối Màng sinh vật cũng bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc

và nguyên sinh động vật khác

5.Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong

điều kiện tự nhiên:

 Cơ sở khoa học của biện pháp này là dựa vào khả năng

tự làm sạch của đất và nước dưới tác động của các tác nhân sinh học (vi sinh vật) có trong tự nhiên Từ đó tiến tới giảm được các chỉ số COD và BOD của nước thải xuống tới mức cho phép

Biện pháp xử lý này thường áp dụng đối với các loại

nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn không cao hoặc nước thải sinh hoạt

Việc xử lý nước thải này được thực hiện bằng các cánh đồng tưới, bãi lọc hoặc hồ sinh học

Diễn biến của quá trình xử lý như sau:

Cho nước thải chảy qua khu ruộng đang canh tác hoặc những cánh đồng không canh tác được ngăn bờ tạo

thành những ô thửa, hay cho chảy vào các ao hồ có sẵn Nước thải ở trong các thuỷ vực này sẽ thấm qua các lớp đất bề mặt, cặn sẽ được giữ lại ở đáy ruộng hay đáy hồ,

ao Trong quá trình tồn lưu nước ở đây, dưới tác dụng của các vi sinh vật cùng các loại tảo sẽ xảy ra quá trình oxy hóa sinh học, chuyển hóa các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn, thậm chí có thể được khoáng hóa hoàn toàn Như vậy, sự có mặt của oxy

không khí trong các mao quản của đất hoặc ôxy được thải ra do hoạt động quang hợp của tảo và thực vật sẽ là yếu tố quan trọng cần cho quá trình ôxy hóa nguồn

nước thải

Hồ hiếu khí

Càng xuống lớp đất ở dưới sâu lượng ôxy càng ít, vì vậy ảnh hưởng xấu đến quá trình ôxy hóa làm cho quá trình này giảm dần Đến độ sâu nhất định, thì chỉ còn nhóm vi sinh vật yếm khí khử nitrat trong nước thải

Ao tảo ( hồ sinh học )

Tảo Synura Tảo Pariditrum

6 Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

* Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí

 Nguyên lý chung của quá trình xử lý sinh học hiếu khí:

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 tán nhỏ sẽ được chuyển hóa bằng cách hấp thụ vào keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật Tiếp đó là giai đoạn khuếch tán và hấp thụ các chất bẩn từ mặt ngoài của tế bào vào trong tế bào qua màng bán thấm (màng nguyên sinh), các chất vào trong tế bào dưới tác

dụng của hệ enzym nội bào sẽ được phân huỷ

Mô hình 3D hệ thống xử lý

Mô hình chụp từ phía ngoài

Mô hình thực tế

Yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải

Các vi sinh vật xử lí hiếu khí

Công trình xử lý hiếu khí:

Bể lọc sinh học (biofilter):

Là thiết bị xử lý nước thải dựa trên nguyên tắc lọc với sự tham gia của vi sinh vật Thiết bị này làm bằng bê tông có dạng hình tròn hay hình chữ nhật có hai đáy Đáy dưới

được xây kín, có độ dốc nhất định để nước dễ dàng chảy

về một phía và thông với bể lắng thứ cấp, là nơi chứa

nước thải sau khi đã xử lý xong đổ ra Đáy trên được cấu tạo bằng bê tông cốt thép có lỗ thủng

Vật liệu dùng trong bể lọc là các loại đá cuội, đá dăm

và xỉ than đá

Khi dòng nước thải chảy qua vật liệu lọc hay tấm

mang, vi sinh vật sẽ phát triển tạo thành màng sinh vật bám vào khắp bề mặt của nguyên liệu lọc và tấm

mang, và khu trú ở đây Như vậy nước thải theo dòng chảy từ trên xuống sẽ tiếp xúc với màng sinh vật Khi

đó sẽ xảy ra quá trình oxy hóa các chất bẩn có trong nước thảiTrong quá trình vận hành của bể lọc sinh vật,

sự sinh trưởng và chết của màng sinh vật xảy ra không ngừng Khi màng sinh vật bị chết sẽ bị tách ra khỏi

nơi bám và bị cuốn theo dòng nước chảy ra khỏi bể

lọc, cuối cùng sẽ được lắng đọng ở bể lắng thứ cấp

cùng với cặn bùn

Bể sục khí (Aeroten):

Bể sục khí là hệ thống bể ô xy hóa có dạng hình chữ nhật được ngăn ra làm nhiều buồng (3 - 4 buồng) nối với bể lắng

Quá trình xử lý nước thải ở bể sục khí được tiến hành nhờ hoạt động của hệ vi sinh vật ở bùn hoạt tính

Nhưng quá trình sục khí này được thực hiện trong

điều kiện có thông khí mạnh nhờ hệ thống sục khí từ dưới đáy bể lên

2 Bể điều hoà và lắng sơ cấp 6 Bể xử lý bùn.

3 Bể Aeroten 7 Cửa thoát nước sau xử lý

4 Bể lắng thứ cấp

Phân loại

7 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí

Nguyên lý chung của quá trình xử lý sinh học kị khí:

Quá trình xử lý yếm khí là quá trình

phân giải yếm khí các hợp chất hữu

cơ, vô cơ có thể chuyển hóa sinh

nhờ vi khuẩn hô hấp yếm khí và

hô hấp tuỳ tiện Phương pháp

yếm khí chỉ áp dụng cho nước thải

có hàm lượng BOD và cặn lơ lửng

cao Sản phẩm phân giải hoàn toàn các hợp

chất hữu cơ của quá trình xử lý yếm khí là khí sinh học

(Biogas), chủ yếu là CH4 và CO2 có thể sử dụng làm khí đốt.

Vi sinh vật lên men kị khí

1 Giai đoạn thủy phân:

thủy phân hydratcacbon,

protein, lipit để hấp

thụ qua màng tế bào

(VSV kị khí tùy tiện: B.subtilus)

2 Giai đoạn lên men acid:

lên men sản phẩm thủy

phân thành acid hữu

cơ đơn giản.(clostridium, lacobacilus )

3 Giai đoạn lên men kiềm: chuyển acid hữu cơ đơn giản thành CH4 và CO2

(methanobacterium, methanococus,

…)

Biến đổi chất trong quá trình kị khí

Sản phẩm của quá trình kị khí

Các bông cặn bùn hoạt tính ở

trạng thái lơ lửng, các chất vô cơ.

Tạo thành bùn hoạt tính có vai trò

phân hủy các chất hữu cơ để xây

dựng tế bào mới và tạo thành sản

phẩm cuối cùng là dạng khí

 Các dạng công trình xử lý kị khí:

- Bể tự hoại:

Bể lắng hai vỏ

Bể UASB

Bể lọc sinh học Biophin

Bể lọc sinh học Biophin là thiết bị trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám vào một vật liệu lọc Nước thải được tưới từ trên xuống qua vật liệu lọc, tiếp xúc với vi sinh vật xảy ra quá trình phân huỷ hiếu khí Lớp vật liệu lọc rất mỏng song cũng có thể xảy

ra song song 2 quá trình ở sát bề mặt là quá trình phân huỷ yếm khí và ở lớp ngoài có phân huỷ hiếu khí có O2.

8.Xử lý nước thải bằng công nghệ vi sinh kết hợp hiếu khí và kỵ khí

Sản phẩm cuối

Không khí

Nước thải

Vùng hiếu khí

Mô hình màng lọc sinh học Biophin

Công nghệ DEWATS

Gồm có bốn bước xử lý cơ bản với các công trình đặc trưng:

- Xử lý sơ bộ bậc một: Quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng

có khả năng lắng được, giảm tải cho các công trình xử lý phía sau

- Xử lý bậc hai: Quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để

loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hoà tan trong nước thải.

- Xử lý bậc ba: Quá trình xử lý hiếu khí

- Khử trùng: Hồ chỉ thị với chiều sâu lớp nước nông được

thiết kế để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời xuyên qua lớp nước trong hồ

Các bước xử lý nước thải của DEWATS

Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật Biomix 2 để xử lý nước thải chăn

nuôi, ao hồ

 Chế phẩm vi sinh Biomix 2 đã được áp dụng cho kết quả rất tốt: giảm được mùi hôi thối, các chỉ tiêu ô nhiễm như COD, BOD, vi sinh vật gây bệnh giảm 5- 6 lần so với khi không sử dụng chế phẩm Năm 2008, chế phẩm Biomix2 đã được sử dụng kết hợp với chế phẩm LHT100 của công

ty Cổ phần Xanh để xử lý Hồ Văn của Hà Nội, cho hiệu quả xử lý tốt.

 Năm 2009, Sở Khoa học và Công nghệ Vĩnh Phúc tiếp tục cấp kinh phí

sử dụng chế phẩm Biomix 2 kết hợp với chế phẩm LTH100 của Công ty

Cổ phần Xanh, Khu công nghệ Cao Láng Hoà Lạc để xử lý nước ao hồ bị

ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và nước thải từ quá trình tái chế nhựa tại thôn Đông Mẫu, xã Yên Đồng, huyện Yên Lạc, Vĩnh Phúc Sau 1 tháng

xử lý, nước ao từ loại bị ô nhiễm nặng đã được làm sạch và đã đạt tiêu chuẩn nước mặt loại B (theo QCVN 08:2008/BTNMT).

Một số chế phẩm sinh học:

Nước ao tại làng nghề tái chế nhựa Đông Mẫu, Yên Đồng, Yên Lạc, Vĩnh Phúc (Hình A: trước khi xử lý ; Hình B: sau khi xử lý)

Ứng dụng chế phẩm VSV trong xử lý nước thải chế

biến dứa

 Nước thải chế biến dứa có đặc tính là có ô nhiễm hữu cơ cao và có độ pH

thấp Vì vậy, việc sử dụng hệ thống xử lý loại nước thải này bằng công nghệ bùn hoạt tính thông thường không hiệu quả Năm 2001, Công ty Thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải chế biến dứa

bằng công nghệ, nhưng nước thải sau quá trình xử lý vẫn còn độ ô nhiễm rất lớn, nhà máy đã bị liệt vào danh sách các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm nặng ,

và theo Nghị định 64/2003 QĐ-TTg cần phải xử lý.

 Năm 2006-2007, đề tài "Xây dựng công nghệ khả thi xử lý phế thải, nước thải

của các nhà máy chế biến dứa" của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

do TS Tăng Thị Chính, Viện Công nghệ Môi trường làm chủ nhiệm đã thành công trong việc sử dụng chế phẩm tạo ra từ chủng vi khuẩn và nấm men được tuyển chọn để bổ sung vào hệ thống hiếu khí nước thải dứa tại Công ty thực phẩm Đồng Giao Kết quả là năm 2007 Công ty Thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao đã ra khỏi danh sách các cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường theo Quyết định 64/2003QĐ-TTg.

Xử lý nước thải chế biến dứa tại hệ thống xử lý nước thải của Cty thực phẩm Đồng Giao - Ninh Bình.

CHẾ PHẨM VI SINH VẬT KHỬ MÙI HÔI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI LÀM MẤT MÙI HÔI NHANH CHÓNG, PHỤC HỒI VI SINH VẬT

CÓ LỢI, TĂNG CƯỜNG XỬ LÝ LÀM GIẢM Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

* Thành Phần: Các vi sinh vật hữu hiệu: Bacillus subtilis, Lactobacillus

acidophilus, Aspergillus oryzae, Saccharomyces cerevisae; ≥ 1012 cfu/ml.

* Các enzim; Amylaza, Xenllulaza, Proteaza.

Đường kính vòng phân giải tinh bột của Amylaza >30mm.

Đường kính vòng phân giải Xellulo của Xenllulaza >20mm

Đường kính vòng phân giải Protein của Proteaza >20mm.

* Tác dụng:

Phân hủy nhanh các chất hữu cơ, khử mùi hôi hệ

thống xử lý, hấp thụ các chất độc như: NH3, NO2, H2S,

giảm lượng COD, BOD5,… ức chế sự phát triển

của vi sinh vật gây bệnh

(Salmonella, Staphyllococcus, Vibrio, fecal colifom)

• Phục hồi hệ vi sinh vật có lợi trong hệ thống xử lý nước thải

- Dùng 100ml cho 1m3 công suất, định kỳ 10 ngày/lần.

- Xử Lý tăng cường hầm ủ Bioga

- Dùng 200ml/m3(hòa tỉ lệ dỉ đường 1:20 nước và 1 lít chế phẩm

xử lý) xử dụng kết hợp với sản phẩm BIO-S hiệu quả sẽ cao.

* Bảo Quản:

- Để nơi khô ráo, thoáng mát trong 2 năm.

S trong hệ thống xử lý nước thải kị khí (UASB) BIO-S còn làm

tăng sự tạo bông và kết lắng của bùn hoạt tính, tăng mật độ vi

sinh vật hữu ích trên các màng đệm sinh học giúp tăng cường

hiệu quả trong hệ thống xử lý nước thải, giảm lượng COD,

BOD5, TSS,…

Vi sinh vật tổng số: >109 CFU/g

Chất mang

TÁC DỤNG

Xử lý nhanh nguồn nước ô nhiễm Phân giải nhanh chất thải hữu

cơ Xử lý làm sạch hệ thống xử lý nước thải Khử mùi hôi chất thải hữu cơ Phân hủy các thành phần khó tiêu như: Protein, Tinh Bột, Xenlluloza, Kitin, Pectin, lipit,…Chuyển hóa thành phần khó tiêu thành dễ tiêu trong nước thải Giảm chỉ số COD, BOD, TSS… khi

sử dụng chế phẩm Khôi phục lại hệ vi sinh trong hệ thống xử lý và môi trường Diệt mầm bệnh và các vi khuẩn gây mùi hôi

thối Tăng cường sinh khí gas tại các hầm ủ sinh học.

CÁCH DÙNG

 xử lý định kỳ 15 ngày/ lần liều lượng theo thể tích bể

 Bảo quản: Tránh ánh sáng trực tiếp, để nơi khô ráo thoáng mát

 Hạn sử dụng: 1 năm kể từ ngày sản xuất

QUY CÁCH 200gr – 1kg – 25kg – 50kg ( theo yêu cầu khách

hàng )

( BIO-S là sản phẩm trung tính, không độc hại đến người và môi trường )

BIO-EM gồm một bộ vi sinh vật hữu hiệu thuộc các chi:

Bacillus, Lactobacillus, Streptomyces, Saccharomyces,

Aspergillus…đã qua phân lập và tuyển chọn kỹ lưỡng có

vai trò tác dụng phân hủy mạnh mẽ: xenluloz, tinh bột,

protein, lipit, pectin, kitin… Có khả năng tiêu diệt vi trùng gây bệnh làm cho vi trùng gây bệnh không tồn tại lâu dài và phát triển trong môi trường nước.

- Ngoài sự có mặt của BIO-EM trong hệ thống xử lý nước

thải hiếu khí còn làm tăng khả năng sự tạo bông và kết lắng của bùn hoạt tính, tăng mật độ vi sinh vật hữu ích trên các màng đệm sinh học giúp tăng cường hiệu quả trong các hệ thống xử lý nước thải.

Kết hợp sử dụng chế phẩm Biomix 2, thực vật thuỷ sinh

(bèo Nhật Bản) với chế phẩm LTH100

có thể xử lý hiệu quả tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt

và nước thải làng nghề gây ra

Đây là nghiên cứu mới của tiến sỹ Tăng Thị Chính cùng các cán bộ của

Phòng Vi sinh vật môi trường-Viện Công nghệ Môi trường-Viện Khoa học công nghệ Việt Nam vừa ứng dụng thành công tại làng tái chế nhựa Đông Mẫu, xã Yên Đồng, huyện Yên Lạc (Vĩnh Phúc) Trước kia, môi trường làng tái chế nhựa Đông Mẫu bị ô nhiễm nghiêm trọng do nước thải sinh hoạt,

nước thải nguy hại xả thải trực tiếp ra môi trường xung quanh làm ảnh

hưởng đến sức khoẻ người dân.

 Qua phân tích xét nghiệm, nguồn nước tại các ao hồ ở đây đều bị ô nhiễm nặng, các chỉ tiêu như BOD, COD, tổng nitơ tổng photpho và các vi sinh vật gây bệnh đều vượt quá quy định cho phép theo QCVN 08:2008 từ vài lần đến hàng chục lần.

 Tiến sỹ Tăng Thị Chính cho biết, chỉ sau ba tuần thử nghiệm kết hợp sử dụng chế phẩm Biomix 2, bèo Nhật Bản với chế phẩm LTH100, nguồn nước tại các ao, hồ làng Đông Mẫu đã được làm sạch và đạt tiêu chuẩn cho phép về nước mặt loại

B (theo QCVN 08:2008 của Bộ Tài nguyên và môi trường)

 Nước không còn mùi hôi thối và trong xanh trở lại, các kim loại nặng cũng được xử lý, ngoài ra còn diệt tảo, tiêu diệt

được các vi sinh vật gây bệnh, không ảnh hưởng tới người và động thực vật

 Xử lý môi trường áp dụng theo phương pháp này, quy trình công nghệ không phức tạp, chi phí cho xử lý không cao,

khoảng là 8.000đồng/m3