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

BÀI THUYẾT TRÌNH TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị LinhSinh viên thực hiện :I. VAI TRÒ CỦA NƯỚC.II. SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC.Mục Lục2I.VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI SỐNG CON NGƯỜI 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.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 I. VAI TRÒ CỦA NƯỚC.II. SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC.Mục Lục5II.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Ô nhiễm nhân tạo Ô nhiễm tự nhiênNƯỚC Ô NHIỄM Sinh hoạt của con ngườiNhà máy, xí nghiệp, các khu công nghiệp thải trong hoạt động sản xuấtÝ 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 vậtDi chuyển, khuấy động nguồn nước do lũ lụtSỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC2. Các chất gây ô nhiễm nguồn nướcHợp 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 Các kim loại nặng: Cd2+, Pb2+, Hg+,V2+,Ni2+, . . .Chất rắn gây ô nhiễm nguồn nước ( Lơ lửng )Các rác cơ học.SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚCI. VAI TRÒ CỦA NƯỚC.II. SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC.Mục Lục8III.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 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 xử lý này, con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép kín, do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đổi thành phần tính chất. Mục đích: Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá trình xử lý là các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (đủ tiêu chuẩn). ™Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1. 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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.1 Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học 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 khíđể cung cấp không khí một cách liên tục.1.1 Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh họcCơ chế Aerotank: 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. 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. 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.Ưu điểmRất dễ sử dụng và vận hành.So với công nghệ kỵ khí thì công nghệ hiếu khí có các ưu điểm là hiểu biết về quá trình xử lý hơn, hiệu quả xử lý cao và triệt để hơn.Không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa học và hóa lý.Nhược điểm Thể tích công trình lớn chiếm nhiều mặt bằng. Chi phí xây dựng công trình và đầu tư thiết bị lớn. Chi phí cho vận hành, đặc biệt là chi phí cho năng lượng suc khí cao, không thu hồi được năng lượng. Không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.1 Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) 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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.2 Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.2 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.Ưu điểm và nhược điểm:`Lọc sinh học với lớp vật liệu lọc ngập trong nướcLọc sinh học có lớp vật liệu lọc không ngập trong nướcƯu điểm- Chiếm ít diện tích, không cần bể lắng trong.- Đảm bảo mỹ quan, ít có khả năng sinh mùi.- 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.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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.3 Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ (SBR)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.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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học1.4 Công nghệ sinh học tăng trưởng dính bám2. Công nghệ sinh học kỵ khíXử lý nước thải bằng công nghệ sinh học 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.2.1. Công nghệ bể xử lý ki khí (UASB - Upflow Anaerobic Bludge Blanket)Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh họcTrong 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.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.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 %. 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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học2.2 . Công nghệ sinh học kỵ khí UASB Quá trình hoạt động như sau: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. 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. 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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học2.2 . Công nghệ sinh học kỵ khí UASB 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: Tải trọng phân huỷ hữu cơ cao do vậy mặt bằng yêu cầu cho hệ thống xử lý nhỏ. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng thấp do không cần phải cung cấp oxy. Có khả năng thu hồi năng lượng.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.Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học2.2 . Công nghệ sinh học kỵ khí UASB TỔNG KẾT LẠI VẤN ĐỀXử lý nước thải bằng phương pháp sinh họcCông nghệ sinh học hiếu khíCông nghệ sinh học kỵ khíBản 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- Công nghệ Aerotank - Công nghệ lọc sinh học - Công nghệ dạng mẻ,dạng dính bám...Công nghệ sinh học kỵ khí UASB ...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 taXin trân thành cảm ơn