ẢNH HƯỞNG CỦA VI SINH TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

VI SINH

TÁC NHÂN VI SINH VẬT

TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI

NHÓM 6 ĐỰC

8.1 KHÁI NIỆM VỀ CHẤT THẢI.

8.2 PHÂN L0ẠI CHẤT THẢI.

8.3 KHÁI NIỆM XỬ LÝ CHẤT THẢI.

8.1 KHÁI NiỆM VỀ CHẤT THẢI:

Chất thải là sản phẩm được phát sinh trong quá trình sinh hoạt của con người

Chất thải sản xuất công nghiệp

Chất thải nông nghiệp

Chất thải thương mại, du lịch, giao thông

Phế thải sinh ra trong quá trình sản xuất thực phẩm được dùng làm nguyên liệu cho một số ngành khác.

Vd: - sản xuất lúa gạo, phế thải như rơm rạ có thể phục vụ cho chăn nuôi…

-Làm khí gas sinh hoạt từ phân heo (biogas)

 Tóm lại, các chất thải sinh ra có loại phải loại bỏ để tránh làm ảnh hưởng môi trường,

có chất thải được dùng cho các ngành công nghệ khác

Trong quá trình xử lý chất thải nắm vững việc phân loại chất thải để đưa ra các giải pháp công nghệ xử lý chất thải làm nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác

Xử lý triệt để và kiểm soát chặt chẽ các sản phẩm xử lý để không gây ảnh hưởng môi trường

8.2 PHÂN L0ẠI CHẤT THẢI

8.2.1 Phân loại chất thải theo nguồn gốc phát sinh.

8.2.2 Phân loại theo trạng thái chất thải.

8.3.3 Phân loại theo tính chất nguy hại.

8.2.1 Phân loại chất thải theo nguồn gốc phát sinh.

Chất thải sinh hoạt

là các chất rắn bị loại ra trong quá trình sống, sinh hoạt, hoạt động, sản xuất của con người và động vật Rác phát sinh từ các hộ gia đình, khu công cộng, khu thương mại, khu xây dựng, bệnh viện

Chất thải công nghiệp

Là các chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất các nhà máy, xí nghiệp, gồm:

•Chất thải rắn nguy hại: dễ cháy nổ, gây ngộ độc cho sức khỏe con người và dễ ăn mòn nhiều vật chất khác

•Chất thải rắn không nguy hại

Có nhiều thành phần phức tạp, đa dạng nhưng chủ yếu là các dạng rắn, lỏng, khí

Chất thải nông nghiệp: sinh ra trong quá trình trồng trọt, chăn nuôi, chế biến nông

sản trước và sau thu hoạch…

8.2.2 Phân loại theo trạng thái chất thải.

-Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn, được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay khi không muốn dùng nữa.(kim loại, nhựa, thủy tinh, vật liệu xây dựng…)

-Chất thải trạng thái lỏng: nước thải ở các nhà máy, nước được thải ra sau khi sử dụng, phân bùn bể phốt.

-Chất thải trạng thái khí: là khói bụi, hơi hoặc các khí làm cho không khí không sạch ( khí thải của các động cơ, phương tiện giao thong, khí thải nhà máy…)

8.2.3 Phân loại theo tính chất nguy hại.

- Vật phẩm nguy hại sinh ra tại các bệnh viện trong quá trình điều trị người bệnh

- Kim loại nặng: các chất thải sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp có thành phần As (asen), Pb (chì) Hg (thuỷ ngân), Cd (cadimi) là mầm mống gây bệnh ung thư cho con người.\

-Các chất phóng xạ: các phế thải có chất phóng xạ sinh ra quá trình xử lý giống cây trồng, bảo quản thực phẩm, khai khoáng, năng lượng

- Ngoài ra còn có thể phân loại theo đặc tính: tính cháy, tính ăn mòn, tính phản ứng, tính độc

8.3 KHÁI NIỆM VỀ XỬ LÝ CHẤT THẢI.

Xử lý chất thải là dùng các biện pháp kỹ thuật để xử

lý các chấ tthải và không làm ảnh hưởng đến môi trường;

Xử lí chất thải là một công tác quyết định đến chất lượng bảo vệ môi trường

8.3.1 1Phương pháp chon lấp.

CHẤT THẢI Xe chuyên dụng BÃI TẬP

TRUNG

SAN BẰNG ĐẦM NÉN

Lấp đất

PHUN THUỐC DiỆT RUÔI, RẮC VÔI BỘT

Vsv phân hủy

RÁC TƯƠI XỐP THỂ TÍCH BÃI RÁC GiẢM.

Chôn lấp là phương pháp xử lý lâu đời ở nhiều nơi, người ta đào một hố sâu để đổ rác

xuống và lấp lại

Sau thời gian rác được chuyển hoá thành mùn, nhưng phương pháp này có những nhược điểm sau:

- Đòi hỏi nhiều diện tích đất

- Làm giảm thể tích rác ít và thời gian xử lý lâu

- Có mùi hôi thối, sinh ra các khí độc như CH4, H2S, NH3

nước rác rò rỉ làm ô nhiễm môi trường xung quanh và mạch nước ngầm, ảnh hưởng tới sức khoẻ con người, động vật và cây trồng

- Chịu ảnh hưởng của thời tiết

Tuy nhiên nơi chôn rác phải không có mạch nước ngầm, dưới đáy phải có lớp đệm, rác chôn phải được làm xẹp bằng cơ giới, rác đã phân huỷ có thể dùng làm phân bón.

8.3.1.2 Đốt rác sinh hoạt.

- Đốt chất thải là một quá trình xử lý chất thải có liên quan đến các quá trình đốt cháy của cơ chất có trong chất thải

- Đốt chất thải chuyển đổi chất thải thành tro, khí thải và nhiệt

- Khí thải phải được làm sạch các chất ô nhiễm khí và hạt trước khi chúng được phân tán vào không khí Trong một số trường hợp, lượng nhiệt sinh ra bằng cách đốt có thể được sử dụng để tạo ra điện

Việc thu đốt rác sinh hoạt gồm nhiều chất thải khác nhau sinh khói độc và dễ sinh ra khói độc dioxin nếu không giải quyết tốt việc xử lý khói.

Năng lượng phát sinh có thể tận dụng cho các lò hơi, ló sưởi hoặc cho ngành công

nghiệp nhiệt và phát điện

Thường chỉ áp dụng cho việc xử lý rác thải độc hại như rác thải bệnh viện hoặc rác thải công nghiệp vì các phương pháp xử lí khác không xử lý triệt để được

•Ưu điểm:

Giảm tới mức tối thiểu chất thải cho khâu cuối cùng

Có thể tận dụng năng lượng phát sinh

•Nhược điểm: tốn kém chi phí.

8.3.1.3 Một số phương pháp khác.

1 phương pháp xử lý rác bằng công nghệ Hydromex.

Công nghệ Hydromex nhằm xử lý rác đô thị (kể cả rác độc hại) thành các sản phẩm phục vụ ngành xây dựng, vật liệu, năng lượng và sản phẩm dùng trong nông nghiệp hữu ích

Bản chất của công nghệ Hydromex là nghiền rác nhỏ sau đó polime hoá và sử dụng áp lực lớn để ép nén, định hình các sản phẩm

RÁC

THẢI

NHÀ MÁY

NGHIỀN NHỎ

BỒN PHẢN ỨNG

2.Công nghệ ép kiện và cách ly rác.

Rác thải được tập trung thu gom vào nhà máy

Rác được phân loại bằng thủ công trên băng tải, các chất trơ có thể tận dụng tái chế: kim loại, ny lon, giấy, thuỷ tinh, plastic

Được thu hồi để tái chế Những chất còn lại được băng tải chuyền qua hệ thống ép nén rác bằng thuỷ lưự với mục đích làm giảm tối đa thể tích rác

Các kiện ép đã ép này được sử dụng vào việc đắp các bờ chắn hoặc san lắp những vùng đất trũng sau đó phủ lên lớp đất cát Trên diện tích này, có thể sử dụng làm mặt bằng

để xây dựng công viên, vườn hoa và các công trình xây dựng nhỏ

Mục đích chính là làm giảm tối đa khu vực xử lý rác

8.3.1.4 Phương pháp xử lý ủ rác lên men sản xuất phân hữu cơ sinh học.

1 nguyên lý ủ phân.

Ủ sinh học có thể được coi là quá trình ổn định sinh hoá các chất hữu cơ để thành các chất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa học, tạo môi truờng tối

ưu với quá trình sản xuất

Quá trình ủ được thực hiện theo hai phương pháp:

* Phương pháp ủ yếm khí

* Phương pháp ủ hiếu khí (thổi khí cưỡng bức)

Quá trình ủ áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, hai yếu tố nhiệt độ và độ ẩm luôn được kiểm soát trong quá trình ủ, quá trình tự tạo ra nhiệt riêng nhờ sự oxi hoá các chất thối rữa Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ là CO2, nước và các chất hữu

cơ bền vững như lignin, xenluloza, sợi

1 Nguyên lý ủ phân ở chế độ yếm khí

Thực chất của quá trình ủ yếm khí là sự phân giải phức tạp gluxit, lipit và protein với sự tham gia của các vi sinh vật kỵ khí Nguyên lý ủ phân ở chế độ yếm khí là sử dụng chủ yếu các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, sử dụng lượng O2 tối thiểu trong quá trình phân huỷ Đây

là phương pháp đã được áp dụng từ lâu, các phế thải hữu cơ đươợ bổ sung thêm phân bùn và một số chế phẩm vi sinh vật phân giải hữu cơ khác, sau đó được đánh thành luống hoặc đống

và phủ kín Sau 3 - 4 tháng phủ kín cộng với nhiệt độ, độ ẩm, độ xốp phế thải hữu cơ được phân huỷ thành phần hữu cơ

2 Nguyên lý ủ phân ở chế độ hiếu khí

Nguyên lý của phương pháp là chủ yếu sử dụng các chủng vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, bổ sung thêm một số chế phẩm vi sinh vật phân giải mạnh xenluloza, protein, lignin Điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, oxi, độ thoáng khí, pH và các chất dinh dưỡng có lợi nhất nhằm kích thích sự phát triển của hệ vi sinh vật có trong bể ủ phân huỷ các chất hữu cơ tạo thành mùn

Phế thải hữu cơ + nhiệt độ + độ ẩm + dộ thoáng khí + O2 + chất dinh dưỡng (phân người) +

EM + thời gian từ 1,5 - 2 tháng = phân hữu cơ

Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải của Mỹ.

2 Các phương pháp làm ủ.

Ưu điểm

-Rác hay than bùn không bị bỏ đi mà được tái chế thành sản phẩm cung cấp cho nông

nghiệp

-Dễ dàng thu gom các nguyên liệu táI chế được: Kim loại, nilon

-Các nguyên tắc trong sản xuất phân ủ từ rác thải đô thị và chế phẩm nông nghiệp có thể áp dụng cho xử lí một số rác thải công nghiệp

-Phân ủ là một loại mùn vụn có tác dụng giữ nước cao Ưu diểm lớn nhất là nó giúp cảI tạo đất Phân ủ có giá trị đặc biệt đối với vùng đất nhiều sét

Nhược điểm

-Vốn và chi phí vận hành tương đối lớn, diện tích cũng khá lớn

-Đòi hỏi người vận hành phải được đào tạo với trình độ phù hợp

-Các phương pháp ủ rác hiện đại đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, chi phí lớn, nhà máy không được thiết kế tốt có thể gây ra ô nhiễm

-Phần phi hữu cơ và phần hữu cơ không phân giải hết phải chôn lấp còn khá lớn

Ngày nay trên thế giới có rất nhiều phương pháp làm phân ủ khác nhau:

- Phương pháp ủ rác thành đống, lên men tự nhiên có đảo trộn

- Phương pháp ủ rác thành đống không đảo trộn và có thổi khí

a.Phương pháp ủ rác thành đống, lên men tự nhiên có đảo trộn

Rác được chất thành đống có chiều cao 1.5- 2.5m mỗi tuần đảo trộn 2 lần Nhiệt độ trong đống ủ là 550C, thời gian khoảng 4 tuần, độ ẩm 50- 60% Sau 3ữ 4 tuần tiếp không đảo trộn Phương pháp đơn giản nhưng rất mất vệ sinh, gây ô nhiễm nguồn nước và

không khí

b.Phương pháp ủ rác thành đống không đảo trộn và có thổi khí.

Rác được chất thành đống cao 2- 2,5m, phía dưới được lắp một hệ thống phân phối khí, nhờ có quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình chuyển hoá được nhanh hơn, nhiệt độ

ổn dịnh hơn, ít ô nhiễm

c Phương pháp lên men trong các thiết bị chứa

Rác được cho vào thiết bị chứa có dung tích khác nhau để lên men Lượng khí và nước thải sinh ra trong quá trình lên men được kiểm soát chặt chẽ Các vi sinh vật đã được tuyển chọn được đưa vào bổ sung cho hệ vi sinh vật tự nhiên trong rác, nhờ đó mà quá trình xảy ra nhanh và dễ kiểm soát hơn, ít ô nhiễm hơn

d.Phương pháp lên men trong lò quay.

Rác thải được gom, phân loại đập nhỏ bằng búa đưa vào và quay nghiêng với độ ẩm 50% Tron khi quay rác được đảo trộn do vậy không phải thổi khí Rác sau khi lên men lại được ủ chín thành đống trong vòng 20-30 ngày

3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng sản phẩm.

a. Phân loại và ngiền rác

Trong rác thải sinh hoạt, thành phần hữu cơ chiếm một lượng khá lớn 50- 60%, thành phần phi hữu cơ bao gồm kim loại, nilon, cao su, thuỷ tinh, vỏ ốc, đất đá… là những hợp chất khó phân huỷ đối với vi sinh vật, làm ảnh hưởng đến quá trình ủ Do vậy phải loại bỏ những thành phần không sử dụng được trong quá trình ủ là cần thiết

Nghiền rác có tác dụng làm kích thước của rác nhỏ đi, do đó tăng diện tích tiếp xúc với không khí tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập và phân huỷ dễ dàng Ngiền rác là quá trình xử lý sơ bộ xenluloza làm giảm kích thước tiểu phần và làm lỏng lẻo cấu trúc tinh thể đồng thời cắt ngắn chuỗi xenluloza giúp enzym xenlulaza của vi sinh vật hoạt động có hiệu quả hơn Kích thước của rác nhỏ hơn 5cm là tốt nhất cho quá trình ủ.

b nhiệt độ

- tốc độ phân hủy các chân hữu cơ trong đống ủ tăng kéo theo nhiệt độ tăng

- thường thì nhiệt độ đống ủ tăng 100C thì tốc độ ủ tăng 2 lần

- Nhiệt độ cao nhất nên duy trì là ở 700C ở nhiệt độ này nhiều vsv gây bệnh sẽ bị tiêu diệt

- Không nên để nhiệt độ quá cao vì rác thải sẽ bị khô làm các loại vi khuẩn bị tiêu diệt

- Kích thước đống ủ nên duy trì có độ cao từ 2,5 – 3m, đường kính khoảng 3-5m

c Độ ẩm

- Nước cần thiết cho sự sống của vsv, vì vậy cần phải duy trì độ ẩm cho sự phát triển của vsv

- Độ ẩm tối ưu đối với quá trình ủ là 50-52%

- Độ ẩm dưới 40% tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại

- Độ ẩm 80% hoặc lớn hơn sẽ gây khó khăn cho việc thổi khí, gây trở lực cao

- Rác đem ủ hiếu khí nên được nghiền có kích thước từ 2-5cm để thông gió được tốt

d pH

- pH của môi trường nuôi cấy rất quan trọng vì mỗi loài sinh vật thích nghi với một khoảng

pH riêng biệt,

phần lớn các vsv phát triển bình thường ở pH= 6-8

nhưng ở giai đoạn phân hủy tạo axit các vsv phát triển ở pH= 4-5

- Nếu dung vôi để tăng pH ở giai đoạn đầu và pH sẽ tăng lên ngoài ngưỡng mong muốn làm cho nito ở dạng muối sẽ mất đi

e Độ thông khí và phân phối O2

- Cũng như các cơ thể sống khác, vsv rất cần oxy để sinh song và phát triển

- Các vsv ban đầu phân hủy các chất hữu cơ ở bề mặt các hạt sử dụng oxy ở khoảng không giữa các hạt, hàm lượng oxy giảm dần

- Sự phân phối O2 cho bể ủ là rất cần thiết bởi vsv hiếu khí cần O2 lượng O2 tiêu thụ là 4,2g O2 /1 kg rác/ ngày

Quá trình kỵ khí bắt đầu khi tỷ lệ O2 trong các bể ủ nhỏ hơn 10%, sau đó khí metan xuất hiện quá trình kỵ khí đặc biệt quan trọng khi tỷ lệ O2 dưới 5%.

Đối với thông khí tự nhiên: đống ủ phải nhỏ và kích thước hạt phải lớn hoặc phải đảo đều liên tục

Đối với thông khí cưỡng bức phải cung cấp oxy khoảng 0,1 m3/phút/tấn rác thải khô

f Tỷ lệ C/N, N/P:

- Tương quang C/N bị làm nhỏ dần cho đến khi tỷ lệ nito cố định và nito khoáng hóa như nhau

- Sau một quá trình dài, tỷ lệ C/N của phần còn lại sẽ bằng với tỷ lệ của vi sinh vật

- Tỷ lệ N/P trong một tế bào được đặt trong khoảng từ 5-20 Nếu tỷ lệ N/P của phần còn lại cao hơn tỷ lệ của những tế bào vi sinh vật thì cần bổ sung một lượng photphat trên tỷ lệ 100 phần nguyên liệu hữu cơ

- Ưu thế trong tỷ lệ N/P khiến cho sự phân hủy cao, giải phóng một lượng nhỏ O2 và một lượng lớn hơn được sản sinh

g tổn thất N trong quá trình ủ và sự bảo tồn N.

- Nitrat, nitrit có mặt ở tất cả các mẫu; mẫu tươi mới, có trong lớp váng của bể phân hủy thí nghiệm

- Nitrat, nitrit hoàn toàn không có trong các mẫu lấy sau 70 giờ ở bể phân thí nghiệm điều này chứng tỏ rằng nitrat, nitrit bị sử dụng trong quá trình sinh hóa với tốc độ lớn hơn là tốc độ hình thành chúng

- Phân compost trong bể sinh học dung làm chất gom nito, tạo ra các kỹ thuật mới có sử dụng

bộ lọc sinh học như một bộ ohaanj của quy trình xử lý làm phân compost

h bảo vệ nước ngầm và nước mặt.

- Quản lý sao cho ngăn ngừa được nước rò rĩ bảo hòa dinh dưỡng trong dòng chảy thải ra từ cở

sở chế biến, có thể gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm

-Một số biện pháp:

+Xây dựng các tòa nhà và máy che các luồn ủ thông gió

+Bề mặt nền đổ bê tong hay xi măng

+Thu gom nước mưa và các bể lắng bên ngoài các luồng ủ chính

+Dung vãi che các đống ủ để không khí có thể thoát ra ngoài, ngăn được nước mưa

4 Cơ chế phân hủy rác thành phần hữu cơ.

a. Thành phần các vsv trong đống ủ.

Thành phần các vi sinh vật có trong đống ủ làm phân compost bao gồm các chủng giống

vi sinh vật phân huỷ, xenluloza, vi sinh vật phân giải protein, vi sinh vật phân giải tinh bột, vi sinh vật phân giải phosphat

Một vài loài tiêu biểu: Nitrobacter, Nitrosomonas, Nitrospira, Thiobacillus,…

b Vi sinh vật phân giải xenluloza.

Các nhóm vi khuẩn và xạ khuẩn: Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ cellulose nhờ có hệ enzym cellulose ngoại bào nhưng chủ yếu là các chi thuộc nhóm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí và các xạ khuẩn hiếu khí

Các vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân giải cellulose thuộc về các chi: Arzotobacter, Achromobacter, Pseudomonas, Cellulomonas,