Đề Tài Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải sinh học kị khí Hiện nay trong xử lý chất thải nói chung và xử lý nước thải nước riêng, người ta thường sử dụng...
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC KT CÔNG NGHỆ TP HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CN SINH HỌC
BỘ MÔN VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG
GVHD : Lê Thị Vu Lan Nhóm thực hiện:
1 Trần Nghĩa Thắng
2 Trương Phước Long
3 Nguyễn Thị Thiệp
4 Trần Thị Thanh Thúy Lớp: 11HMT12
Trang 2GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC
CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY
Trang 41.Giới thiệu sơ lược
Hiện nay trong xử lý chất thải nói chung và xử
lý nước thải nước riêng, người ta thường sử dụng phương pháp xử lý sinh học hoặc kết hợp phương pháp xử lý hóa lý để xử lý nhằm nâng cao hiệu quả xử lý
Do phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có nhiều ưu điểm như giảm chi phí vận hành, giảm chi phí hóa chất nên được
áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải
Trang 51.Giới thiệu sơ lược
-Trong xử lý nước thải gồm 4 bước:
+ Xử lý sơ bộ - loại bỏ cặn và những vật liệu thô
+ Xử lý bậc một - những quá trình vật lý (sàng, lọc)
+ Xử lý bậc hai - quá trình xử lý sinh học+ Xử lý bậc ba – loại bỏ BOD, chất dinh dưỡng, VSV …
Trang 61.Giới thiệu sơ lược
Quá trình xử lý sinh học nhằm mục đích:
+ Giảm hàm lượng chất hữu cơ của nước thải (ví dụ: giảm BOD)
+ Loại bỏ/ giảm bớt chất dinh dưỡng (N, P)
+ Loại bỏ hoặc bất hoặc nhưng vi sinh gây bệnh hoặc ký sinh trùng
Trang 71.Giới thiệu sơ lược
Các quá trình sinh học áp dụng trong xử lý nước thải có thể gồm 3 nhóm:
+ Quá trình hiểu khí (Aerobic)+ Quá trình kỵ khí (Anaerobic)+ Quá trình hồ sinh vật (Stabbilization ponds)
Trang 81.Giới thiệu sơ lược
Một số thuật ngữ liên quan:
-Quá trình hiếu khí
- Quá trình kỵ khí
- Quá trình tăng trưởng lơ lửng
-Quá trình tăng trưởng dính bám
-Loại bỏ các chất dinh dương sinh học
- Loại bỏ BOD carbon
Trang 102.Các quá trình phân hủy
- Có nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình kỵ khí
- Phản ứng chung của quá trình:
Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
- Có 4 loại vi sinh vật tham gia vào quá trình chuyển hóa hỗn hợp chất hữu cơ phức tạp thành
CH4 và CO2
Trang 112.Các quá trình phân hủy
Quá trình phân hủy kỵ khí được chia làm 4 quá trình và mỗi quá trình có một loại vi sinh tham gia:
1.Quá trình thuỷ phân (Hydrolysis)
2.Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
3.Quá trình acetate hoá (Acetogenesis)
4.Quá trình methane hoá (Methanogenesis)
Trang 122.Các quá trình phân hủy
1 Quá trình thuỷ phân (QTTP) (Hydrolysis)
- Vi khuẩn thủy phân (Hydrolytic bacteria)
tham gia quá trình này: Ecoli và B.subtilus
- Nhóm này phân hủy các phân tử hữu cơ
phức tạp thành những đơn phân
- Quá trình thủy phân được xúc tác các
enzim ngoại bào: cellulase, protease, lipase
- Tuy nhiên QTTP xảy ra chậm và có thể
giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí
Trang 132.Các quá trình phân hủy
1 Quá trình thuỷ phân (QTTP) (Hydrolysis)
Vi khuẩn Ecoli
Trang 142.Các quá trình phân hủy
1 Quá trình thuỷ phân (QTTP) (Hydrolysis)
Vi khuẩn B.subtilus
Trang 152.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
- Nhóm vi khuẩn lên men (Fermentative
acidogenic bacteria) acid tham gia quá trình này
- Thường gặp: Clostridium spp,Lactobacilus
spp, Desulfovibrio spp, Corynebacterium spp, Actinomyces, Staphylococcus, Escheruchia coli
Trang 162.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
Vi khuẩn Clostridium spp
Trang 172.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
Vi khuẩn Desulfovibrio spp
Trang 182.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
Vi khuẩn Corynebacterium spp
Trang 192.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
Vi khuẩn Corynebacterium spp
Trang 202.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
Vi khuẩn Staphylococcus
Trang 212.Các quá trình phân hủy
2 Quá trình acid hoá (Acidogenesis)
- Chuyển hóa đường, a.amin, a.béo tạo thành
acetic, propionic, formic… Acetat là sp chính của QT lên men carbonhydrat
- Sản phẩm sinh ra khác nhau tuy vào loại vi
khuẩn và đk nuôi cấy
Trang 222.Các quá trình phân hủy
3 Quá trình acetate hoá (Acetogenesis)
- Nhóm vi khuẩn acetic: Syntrobater wolini
và Syntrophomonas wolfei tham gia quá trình
- Chuyển hóa a.béo, ancol thành acetat,
hydrogen và CO2
- Nhóm này đòi hỏi thế H2 để chuyển hóa
a.béo thấp vì vậy phải giảm sát nồng độ H2
Trang 232.Các quá trình phân hủy
3 Quá trình acetate hoá (Acetogenesis)
- Dưới áp suất riêng phần của H2 khá cao, sự
tạo thành acetat bị giảm và cơ chất chuyển thành acid propionic, butyric và athanol hơn metan
- Do vậy có mối quan hệ cộng sinh giữa vi
khuẩn acetogenic và vi khuẩn metan
Trang 242.Các quá trình phân hủy
3 Quá trình acetate hoá (Acetogenesis)
- Ethanol, a.proponic và butyric chuyển hóa
thành a.acetic bởi nhóm VK acetogenic
CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + 2H2
CH3CH2COOH+2H2O CH3COOH+CO2+2H2
CH3CH2CH2COOH+2H2O 2CH3COOH+2H2
Trang 25
2.Các quá trình phân hủy
4 Quá trình methane hoá (Methanogenesis)
Methannosacrina, Methannococus,
Methannobrevibacter, Methannothrix
+ Vi khuẩn metan hydrogenotrophic nghĩa là sử
thành metan
Trang 262.Các quá trình phân hủy
4 Quá trình methane hoá (Methanogenesis)
Vi khuẩn Methannosacrina Vi khuẩn Methannococus
Trang 272.Các quá trình phân hủy
4 Quá trình methane hoá (Methanogenesis)
Vi khuẩn Methannobrevibacter Vi khuẩn Methannothrix
Trang 282.Các quá trình phân hủy
4 Quá trình methane hoá (Methanogenesis)
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
Nhóm này duy trì áp suất riêng phần thấp cần
thiết chuyển hóa acid và alcol thành acetat.+ Vi khuẩn metan hydrogenotrophic nghĩa là sử
dụng H2 hóa tự dưỡng: chuyển hóa H2 và
CO2 thành metan
CH3COOH CH4 + CO2
Trang 30Quá trình sinh học dính bám
Trang 313.Các công trình đặc trưng
Bể UASB
Trang 323.Các công trình đặc trưng
Bể
USBF+
Imhoff
Trang 333.Các công trình đặc trưng
Bể lắng 2
vỏ
Trang 343.Các công trình đặc trưng
Hầm
Biogas
Trang 353.Các công trình đặc trưng
Hầm tự
hoại
Trang 384.Các yếu tố kiểm soát
1 Nhiệt độ
- Nhiệt độ tối ưu là 30 - 350 C cho vi khuẩn
mesophilic
2 Thời gian lưu
- Tùy thuộc vào nước thải và điều kiện môi
trường, thời gian đủ lâu mới xảy ra các hđ trao đổi chất kỵ khí
- Bể phân hủy kỵ khí tăng trưởng dính bám
có HTR:1 - 10 ngày, lơ lửng là 10-60 ngày
Trang 394.Các yếu tố kiểm soát
3 pH
- Vi khuẩn metan hoạt động pH 6.7 - 7.4, tối
ưu 7.0 - 7.2, quá trình thất bại pH = 6
- Vi khuẩn acidogenic tạo các acid làm cho bể
phản ứng có khuynh hướng pH thấp
+ ĐK bình thường sẽ có tác dụng đệm của bicarbonate do vi khuẩn metan tao ra
+ ĐK xấu, tác dụng đệm bị mất và làm ngừng quá trình sinh metan
Trang 404.Các yếu tố kiểm soát
- Tỷ số giữa VFA và độ kiềm được đề nghị
duy trì thấp hơn 0.1 để đảm bảo hệ thống vận hành bình thường
(VFA: Acid béo bay hơi)
Trang 414.Các yếu tố kiểm soát
4 Cạnh tranh giữa vi khuẩn metan và vi
Trang 424.Các yếu tố kiểm soát
- Acid bay hơi
- Acid béo mạch dài
- Các kim loại
Trang 445.ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM
1 Ưu điểm
- Quá trình kỵ khí sử dụng CO2 một yếu tố làm
giảm chi phí xử lý nước thải
- Quá trình kỵ khí sản xuất lượng bùn ít hơn từ
3 – 20 lần so với quá trình hiếu khí Bởi vì
sự sản sinh năng lượng từ các quá trình kỵ khí tương đối thấp
Trang 455.ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM
1 Ưu điểm
- Quá trình kỵ khí sản sinh khí có ích là metan
- Quá trình xử lý kỵ khí thích hợp cho các loại
nước thải ô nhiễm nặng
- Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ
tải trọng cao
- Hệ thống kỵ khí có thể phân hủy sinh học các
hợp chất tổng hợp
Trang 465.ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM
- Quá trình khởi động cần nhiều thời gian hơn
- Xem xét khía cạnh phân hủy sinh học thì quá
trình kỵ khí đòi hỏi nồng độ cơ chất ban
đầu tương đối cao