Bài thuyết trình: Tìm hiểu quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Vai trò của nước, sự ô nhiễm nguồn nước, các phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học là những nội dung chính trong bài thuyết trình Tìm hiểu quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Trang 2

I VAI TRÒ CỦA NƯỚC.

II SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

Trang 3

VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI

Trang 4

v Nước là một dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó

được chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước.

v Trong điều kiện bình thường, trong một ngày

cơ thể cần khoảng 40ml nước/kg cân nặng, trung bình 2-2,5 lít nước/ngày Nhu cầu về

nước là không thể thiếu trong mọi hoạt đông của con người.

VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI

Trang 5

Trang 6

1 Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước.

Sinh hoạt của con người

Nhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp thải trong hoạt động sản xuất

Ý thức bảo bệ môi trường của con

người

Do thiên tai (núi lửa, xói mòn, lũ lụt)

Các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật

Di chuyển, khuấy động nguồn nước

do lũ lụt

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

Trang 7

2 Các chất gây ô nhiễm nguồn nước

v Hợp chất hữu cơ

- Hợp chất hữu cơ khó bay hơi : phenol,

benzen, dung môi hữu cơ

- Hợp chất hữu cơ khó xử lý : Hợp chất màu

hữu cơ, công nghiệp dệt, nhuộm, in,

-Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi nên gây ô nhiễm không khí

v Các kim loại nặng: Cd2+, Pb2+, Hg+,V2+,Ni2+,

v Chất rắn gây ô nhiễm nguồn nước ( Lơ lửng )

v Các rác cơ học.

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

Trang 8

Trang 9

Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

Được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoà tan có trong nước

thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H2S, sunfit,

ammonia, nitơ… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ 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

Chia làm 2 loại: - Phương pháp kỵ khí

- Phương pháp hiếu khí

Một số chủng vi sinh vật được ứng dụng để xử lý nước thải:

- Chủng vi sinh hoạt tính lơ lửng: achromobacter, alcaligenes,

arthrobacter, citromonas, flavobacterium, zoogloea…

- Chủng vi sinh tuỳ nghi: nitrosomonas, nitrobacter, nitrosospira, dethiobacillus, siderocapsa, methanonas, spirillum, denitrobacillus,

moraxella, thiobacillus, pseudomonas …

-Chủng vi sinh dính bám: arcanobacterium pyogenes,

staphylococcus aureus, staphylococcus hyicus, streptococcus

agalactiae, corynebacterium

Trang 10

Vai trò : Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi

sâu vào áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để, hơn hẳn

những biện pháp xử lý hóa lý khác

- Trong quá trình x lý này, con ng ử ườ i không

tác đ ng tr c ti p các bi n pháp lý hóa vào quy trình khép kín, ộ ự ế ệ

do đó l ượ ng n ướ c th i sau khi x lý đ ả ử ượ c đ a vào t nhiên ư ự

s ch h n mà không b bi n đ i thành ph n tính ch t ạ ơ ị ế ổ ầ ấ

M c đích: ụ X lý n ử ướ c th i b ng công ngh sinh ả ằ ệ

h c đáp ng m c đích đ a dòng th i vào vòng tu n hoàn t ọ ứ ụ ư ả ầ ự

nhiên c a v t ch t, ch t th i đ ủ ậ ấ ấ ả ượ c x lý và phân h y theo chu ử ủ

trình sinh h c t nhiên. K t qu c a quá trình x lý là các ch t ọ ự ế ả ủ ử ấ

th i đ ả ượ c chuy n hóa hoàn toàn thành dòng th i s ch (đ tiêu ể ả ạ ủ

chu n). ẩ

Trang 11

1 Công nghệ sinh học hiếu khí:

Gồm 3 giai đoạn:

- Oxy hoá các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 => CO2 + H2O + DH

- Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + NH3 + O2 => CO2 + H2O + DH

- Phân huỷ nội bào: C5H7NO2 + 5O2 => 5CO2 + 5 H2O + NH3 ± DH

Xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo

Tuỳ theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh

học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

(Aerotank)

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Trang 12

1.1 Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí

(Aerotank)

Aerotank truyền thống là quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân

tạo, ở đây các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bởi vi sinh vật sau

đó được vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Qua đó thì sinh khối vi sinh ngày càng gia tăng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải giảm xuống Không khí trong bể

Aerotank được tăng cường bằng cách dùng máy sục khí bề mặt, máy

thổi khí…để cung cấp không khí một cách liên tục

Trang 13

(Aerotank)

Cơ chế Aerotank:

v Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng lơ

lửng, quá trình phân hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong

điều kiện sục khí liên tục Việc sục khí nhằm cung cấp đủ lượng oxy

một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng

v Vi sinh vật phát triển bằng cách phân đôi Thời gian cần để phân

đôi tế bào thường gọi là thời gian sinh sản, có thể dao động từ dưới

20 phút đến hằng ngày

v Quá trình chuyển hóa cơ chất Oxi hóa và tổng hợp tế bào:

- Chất hữu cơ + O2 => CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung

gian

Trang 14

o Thể tích công trình lớn chiếm nhiều mặt bằng.

o Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn

o Chi phí cho vận hành, đặc biệt là chi phí cho năng lượng suc khí

cao, không thu hồi được năng lượng

o Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ

(Aerotank)

Trang 15

v Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất

thải được lọc qua lớp vật liệu lọc rắn có bao bọc lớp

màng vi sinh vật Quá trình sinh trưởng và phát triển của

vi sinh vật bằng cách sử dụng cơ chất (là các chất ô

nhiễm có trong nước thải) làm thức ăn quyết định hiệu

quả xử lý nước thải.

1.2 Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)

Trang 16

Về mặt cấu tạo, bể lọc sinh học chia thành các phần:

- Phần chứa vật liệu lọc.

- Hệ thống phân phối nước trên toàn diện tích bể lọc.

- Hệ thống thu nước sau xử lý.

- Hệ thống cấp khí cho bể lọc.

1.2 Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)

Được chia thành 2 loại:

- Bể có vật liệu lọc không ngập trong nước.

- Bể có vật liệu lọc ngập trong nước.

Trang 17

Ưu điểm và nhược điểm:

` Lọc sinh học với lớp vật liệu

lọc ngập trong nước Lọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập trong nước

- Không cần phải rửa lọc.

- Dễ dàng phù hợp với nước thải pha loãng đưa vào hoạt động nhanh.

- Dễ dàng trong vận hành, có khả năng tự động hóa.

- Tiết kiệm chi phí nhân công (giảm việc trông coi).

- Tiết kiệm năng lượng (Có thể

sử dụng cách thông gió tự nhiên).

Nhược

điểm - Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi.

- Tiêu tốn năng lượng cho việc thông khí nhân tạo.

- Khí phun lên tạo nên dòng chuyển động xoáy, làm giảm khả năng giữ huyền phù.

- Hiệu suất làm sạch nhỏ.

- Dễ bị tắc nghẽn.

- Rất nhạy cảm với nhiệt độ.

- Không khống chế được quá trình thông khí, dễ sinh mùi.

- Bùn dư không ổn định.

- Giá thành xây dựng cao.

Trang 18

v Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt

tính theo kiểu làm đầy và xả cạn Quá trình xảy ra trong bể SBR

tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều

tất cả xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các

bước: (1) – Làm đầy; (2) – Phản ứng; (3) – Lắng; (4) – Xả cặn; (5) –

Ngưng

1.3 Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ (SBR)

Trang 19

v Chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật dính bám trên lớp

vật liệu lọc Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào

màng vi sinh vật dày 0,1 – 0,2 mm và bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu

khí Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, bề dày lớp màng tăng

lên, do đó lượng oxy sẽ bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết chiều dày

lớp màng sinh vật Như vậy, môi trường tuỳ nghi được hình thành

ngay sát bề mặt vật liệu lọc.

v Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng

hóa chất hữu cơ xảy ra trước khi chúng tiếp xúc

với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu lọc Kết quả là

vi sinh vật ở đây bị phân hủy nội bào, không còn

khả năng dính bám lên bề mặt vật liệu lọc và bị

rửa trôi.

1.4 Công nghệ sinh học tăng trưởng dính bám

Trang 20

2 Công nghệ sinh học kỵ khí

Quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hoá trong điều kiện kị khí có thể biểu

diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ =====> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + tế bào mớiMột cách tổng quát, quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

- Giai đoạn 2: Acid hoá;

- Giai đoạn 3: Acetate hoá;

- Giai đoạn 4: Methane hoá

Tuỳ 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

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Trang 21

2.1 Công nghệ bể xử lý ki khí (UASB - Upflow Anaerobic

Bludge Blanket)

v Trong quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ kỵ khí, các chất

hữu cơ trong nước thải được chuyển hoá thành mêtan và khí

cacbonic, quá trình được thực hiện không có mặt của oxy Hệ thống

xử lý kỵ khí có thể là các ao kỵ khí hoặc các dạng khác nhau của

bình phản ứng tải trọng cao

v Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ

và hàm lượng cặn cao Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn 2,4 m (8 ft), có

thể đạt đến 9,1 m với thời gian lưu nước dao động trong khoảng

20–50 ngày

v Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hoá chất hữu cơ thành CO2,

CH4, các khí khác, các acid hữu cơ và tế bào mới Hiệu suất

chuyển hoá BOD5 có thể đạt đến 70 – 80 %

Trang 23

Nguyên tắc: Sử dụng bể USAB là bể xử lý sinh học

dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí bể được thiết kế

cho nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao ô nhiễm cao

và thành phần chất rắn thấp.

2.2 Công nghệ sinh học kỵ khí UASB

Trang 24

Quá trình hoạt động như sau:

Trang 25

v Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí , tại đây

sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật Hệ

thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng

và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ

rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy xuống

v Quá trình xử lý lọc sinh học kỵ khí:

Ở đây nước thải được lọc qua tấm chắn hình thành màng vsv

Nước thải qua màng lọc vs các chất ô nhiễm sẽ bị giữ lại và phân

hủy chuyển hóa bùn cặn sẽ bị giữ lại

v Quá trình kỵ khí tiếp xúc:

Thiết bị 1 bể phản ứng và 1 bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều

chỉnh bùn tuần hoàn Nước thải chưa qua sử lý được khuấy đều sau

đó đưa vào bể phản ứng ởđây quá trình phân hủy được vsv chuyển

hóa sau đó đưa vào bể lắng bùn sẽ lắng xuống nước được xử lý đã đi

ra ngoài

Trang 26

Hệ thống UASB (Up-flow Anaerobic Slugle Blanked) được phát triển từ

hệ thống xử lý kỵ khí đối với các loại nước thải có nồng độ các chất ô

nhiễm hữu cơ cao Trong những năm gần đây UASB đã được nghiên

cứu chuyên sâu và triển khai áp dụng rộng rãi trên thế giới do các ưu

điểm sau:

Ø Tải trọng phân huỷ hữu cơ cao do vậy mặt bằng yêu cầu cho hệ

thống xử lý nhỏ

Ø Nhu cầu tiêu thụ năng lượng thấp do không cần phải cung cấp oxy

Ø Có khả năng thu hồi năng lượng

Ø Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí thực chất là

quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng vi sinh vật kỵ khí tạo thành

chất không độc hay dễ xử lý với môi trường

Trang 27

TỔNG KẾT LẠI VẤN ĐỀ

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học Công nghệ

sinh học

kỵ khí

Bản chất của phương pháp sinh học: Bản chất của xử lý nước thải bằng

công nghệ sinh học là phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ nhờ vi sinh vật Tuỳ thuộc vào bản chất cung cấp không khí, các phương pháp phân huỷ sinh học có thể phân loại xử lý hiếu khí, kỵ khí

Trang 28

Nguồn nước sạch là vô giá chứ không phải là vô tận Hãy trân trong nguồn nước và có ý thưc bảo vệ nó Tất cả để bảo vệ môi trường sống của chúng ta

Xin trân thành cảm ơn

Định dạng
Số trang	28
Dung lượng	1,46 MB