Ứng dụng của Vi sinh vật trong xử lí Khí thải

Ứng dụng của
Vi sinh vật
trong xử lí Khí thải
Sơ lược Ô Nhiễm Môi Trường
Khái niệm:
Ô nhiễm môi trường là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các
chất hóa học, sinh học gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ
thể sống khác.
Ô nhiễm môi trường là do con người và cách quản lý của con
người.
Các dạng ô nhiễm
•
Ô nhiễm nước xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác công
nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm.
•
Ô nhiễm phóng xạ
•
Ô nhiễm tiếng ồn, bao gồm tiếng ồn do xe cộ, máy bay, tiếng ồn công nghiệp
•
Ô nhiễm sóng, do các loại sóng như sóng điện thoại, truyền hình tồn tại với mật
độ lớn.
Ô nhiễm không khíÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các chất hóa
học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxítÔ nhiễm không khí,
việc xả khói chứa bụi và các chất hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc
là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnhÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các
chất hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu
huỳnh, các chất cloroflorocacbonÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các chất
hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh,
các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi
và các chất hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít
lưu huỳnh, các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công nghiệp

và xe cộ. Ôzôn quang hóaÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các chất hóa
học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh, các
chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công nghiệp và xe cộ. Ôzôn
quang hóa và khói lẫn sươngÔ nhiễm không khí, việc xả khói chứa bụi và các chất hóa
học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh, các
chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công nghiệp và xe cộ. Ôzôn
quang hóa và khói lẫn sương (smog) được tạo ra khi các ôxít nitơÔ nhiễm không khí,
việc xả khói chứa bụi và các chất hóa học vào bầu không khí. Ví dụ về các khí độc
là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh, các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là
chất thải của công nghiệp và xe cộ. Ôzôn quang hóa và khói lẫn sương (smog) được
tạo ra khi các ôxít nitơ phản ứng với nước trong không khí ( chính là sương ) xúc tác
là ánh sáng mặt trời.
Ô nhiễm ánh sáng,hiện nay con người đã sử dụng các thiết bị chiếu sáng
một cách lãng phí ảnh hưởng lớn tới môi trường như ảnh hưởng tới quá trình phát
triển của động thực vật
Ô nhiễm đấtÔ nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại
(hàm lượng vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con
người như khai thác khoáng sảnÔ nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa
học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ
động của con người như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng
phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các thùng
chứa ngầm. Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbonÔ nhiễm
đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn
thông thường)do các hoạt động chủ động của con người như khai thác khoáng sản,
sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều,
hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm. Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm
đất là hydrocacbon, kim loại nặngÔ nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa
học độc hại (hàm lượng vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ
động của con người như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng
phân bón hóa học hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các thùng

chứa ngầm. Phổ biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại
nặng, MTBEÔ nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm
lượng vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con người
như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc
thuốc trừ sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm. Phổ biến nhất
trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại nặng, MTBE, thuốc diệt cỏ
Ô nhiễm đất xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng vượt quá
giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con người như khai
thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học hoặc thuốc trừ
sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm. Phổ biến nhất trong các
loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại nặng, MTBE, thuốc diệt cỏ,
thuốc trừ sâu, và các hydrocacbon clo hóa
Ô nhiễm môi trường không khí
•
Ô nhiễm môi trường không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong
thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự tỏa mùi, có mùi khó chịu,
giảm tầm nhìn xa do bụi.
•
Hiện nay, ô nhiễm khí quyển là vấn đề thời sự nóng bỏng của cả thế giới chứ không phải riêng
của một quốc gia nào. Môi trường khí quyển đang có nhiều biến đổi rõ rệt và có ảnh hưởng xấu
đến con người và các sinh vật. Hàng năm con người khai thác và sử dụng hàng tỉ tấn than đá,
dầu mỏ, khí đốt. Đồng thời cũng thải vào môi trường một khối lượng lớn các chất thải khác nhau
như: chất thải sinh hoạt, chất thải từ các nhà máy và xí nghiệp làm cho hàm lượng các loại khí
độc hại tăng lên nhanh chóng.
Ô nhiễm môi trường khí quyển tạo nên sự ngột ngạt và "sương mù", gây nhiều
bệnh cho con người. Nó còn tạo ra các cơn mưa axít làm huỷ diệt các khu rừng và
các cánh đồng.
Điều đáng lo ngại nhất là con người thải vào không khí các loại khí độc như:
CO2, đã gây hiệu ứng nhà kính. Theo nghiên cứu thì chất khí quan trọng gây hiệu

ứng nhà kính là CO2, nó đóng góp 50% vào việc gây hiệu ứng nhà kính, CH4 là
13%,, Nitơ 5%, CFC là 22%, hơi nước ở tầng bình lưu là 3%
Theo các tài liệu khí hậu quốc tế, trong vòng hơn 130 năm qua nhiệt độ Trái Đất tăng
0,40 °C. Tại hội nghị khí hậu tại Châu Âu được tổ chức gần đây, các nhà khí hậu học trên
thế giới đã đưa ra dự báo rằng đến năm 2050 nhiệt độ của Trái Đất sẽ tăng thêm 1,5 –
4,50 °C nếu như con người không có biện pháp hữu hiệu để khắc phục hiện tượng
hiệu ứng nhà kính.
Một hậu quả nữa của ô nhiễm khí quyển là hiện tượng lỗ thủng tầng ôzôn. CFC là
"kẻ phá hoại" chính của tầng ôzôn. Sau khi chịu tác động của khí CFC và một số loại chất
độc hại khác thì tầng ôzôn sẽ bị mỏng dần rồi thủng.
Xung quanh lỗ thủng ozon
Ô nhiễm không khí
Hiện tượng Mưa axit
Đối với sức khỏe con người
Không khí ô nhiễm có thể giết chết nhiều cơ thể sống trong đó có con người. Ô
nhiễm ozone có thể gây bệnh đường hô hấp, bệnh tim mạch, viêm họng, đau ngực, tức
thở.
Ô nhiễm nước gây ra xấp xỉ 14.000 cái chết mỗi ngày, chủ yếu do ăn uống bằng
nước bẩn chưa được xử lý. Các chất hóa học và kim loại nặng nhiễm trong thức ăn
nước uống có thể gây ung thư. Dầu lan có thể gây ngứa rộp da. Ô nhiễm tiếng ồn
gây điếc, cao huyết áp, trầm cảm và bệnh mất ngủ, gây nhiều hậu quả nghiêm trọng
Các bệnh do
ô nhiễm không khí
gây ra
Phương pháp xử lí khí thải
Phương pháp vi sinh vật làm sạch không khí khác với các phương pháp làm
sạch hóa học và lý học bởi khả năng tiến hành quá trình này ở nhiệt độ bình thường
và dưới áp suất khí quyển.
Có ba kiểu hệ thống làm sạch không khí bằng phương pháp sinh học:
•

Tấm lọc sinh học (Bio-filter)
•
Các thiết bị làm sạch sinh học
•
Các Biocreator chứa các màng lọc polimer
Tấm lọc sinh học biofilter
Thành phần chính của bio-filter là lớp lọc, trên đó xảy ra quá trình hấp thụ
các chất độc từ không khí bị nhiễm bẩn và sau đó phân hủy chúng bằng các vi sinh
vật. Khi cần làm sạch được đưa vào bằng quạt gió.
Người ta thường sử dụng phân ủ than bùn và các chất có nguồn gốc tự nhiên
tương tự để làm vật liệu cho lớp lọc. Bản thân những vật liệu nói trên có chứa
những chất khoáng cần thiết để nuôi dưỡng vi khuẩn.
Nguyên tắc hoạt động của các bio-scrubber khác với bio-filter ở chỗ là các
chất độc được hấp thụ bằng nước và bị phân hủy lần lượt bởi vi sinh vật nằm
trong các thiết bị khác nhau.
Thành phần cấu tạo quan trọng nhất của bio-scrubber là thiết bị hấp thụ
(absorber) là nơi diễn ra sự trao đổi khối lượng chất giữa khí thải nhiễm bẩn và
chất hấp thụ.
Khi thiết kế bất kì kiểu absorber nào người ta cũng đặc biệt chú ý đến việc làm
tăng diện tích bề mặt phân chia phase, là yếu tố quyết định hiệu quả việc hấp thụ.
Bên trong absorber các chất độc và oxy di chuyển vào nước, do đó khí thoát ra
khỏi absorber sẽ ở dạng được làm sạch, còn nước ở trạng thái nhiễm bẩn.
Các Biocreator chứa
các màng lọc polimer
Những bioreactor có chứa các màng polymer gắn tế bào sinh vật (người ta còn
gọi chúng là bioreator bọc lớp rửa) là những hệ thống làm sạch tiên tiến nhất. Việc
làm sạch chất độc diễn ra cũng nhờ vào hoạt tính enzyme của tế bào vi sinh được
cố định trên màng.
Đôi khi thay thế vào chỗ các tế bào người ta cố định enzyme lên các màng

polymer nói trên. Tuy nhiên để thực hiện các quy trình công nghệ người ta chủ yếu
chỉ sử dụng các tế bào vi sinh vật cố định
Màng lọc polyme
Ưu thế:
Trong số các ưu thế về mặt công nghệ khác phải kể tới mức độ ổn
định cao của enzyme trong tế bào vi sinh vật so với enzyme được tách từ
tế bào
Cũng như khả năng tái sinh tự nhiên cofactor trong trường hợp sử
dụng các phế phẩm enzyme tinh khiết trong các quy trình sản xuất lớn sẽ
đòi hỏi chi phí rất cao kèm theo các thiết bị công nghệ phức tạp.
Có thể xảy ra phản ứng phụ do sự có mặt trong tế bào một lượng lớn
các enzyme khác nhau. So với chế phẩm enzyme không tan, hoạt động
enzyme trong tế bào vi sinh vật tính trên đơn vị diện tích bề mặt của
bioreator sẽ thấp hơn.
Protease có mặt trong tế bào có thể gây ra sự biến tính của enzyme,
ngoài ra các tế bào cố định cũng tạo ra sự cản trở khuếch tán bổ sung.
Nhược điểm:
Nguyên tắc
Trong các hệ thống hiện đại rất phổ biến các chất mang polymer ở
dạng lỗ hoặc ở dạng sợi có gắn các tế bào vi sinh vật và được sắp xếp
một cách đặc biệt trong container. Không loại trừ khả năng cố định các tế
bào vi sinh vật trên chất mang vô cơ
Các tế bào vi sinh vật cố định trên chất mang được nhồi vào thiết bị chứa
container nhỏ như hình viên đạn, nước cùng muối khoáng cần thiết cho tế bào vi sinh
vật sẽ đưa vào các container này.
Các chất cần phân hủy có mặt trong không khí bẩn khi đii qua lớp xúc tác sinh
học sẽ phân bố giữa phase khí và màng nước bọc các hạt xúc tác, chúng sẽ khuếch
tán qua màng này và sau đó bi phân rã trong lớp xúc tác sinh học.
Tốc độ phản ứng
Tốc độ làm sạch không khí có thể bị giới hạn hoặc bởi sự khuếch

tán của cơ chất từ phase khí qua màng nước vào hạt xúc tác, hoặc bởi
tốc độ phân rã của chúng do các tế bào vi sinh vật gây ra.
Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào bản chất và nồng độ của chất
khuếch tán ở ranh giới phía ngoài và phía trong màng nước.
Còn tốc độ phân rã chúng lại phụ thuộc vào hoạt động của hệ enzyme ở tế bào vi
sinh vật thực hiện qua trình này. Nếu xảy ra sự phân rã toàn bộ các chất khuếch tán
qua màng nước nhờ enzyme, thì điều đó có nghĩa là quá trình này hoạt động ở chế độ
khuếch tán.
Điều này có thể xét đoán theo ảnh hưởng của chất mang và nồng độ sinh khối lên
khả năng phân hủy. Mức độ biến đổi cơ chất phản ánh quá trình làm sạch khí, sẽ bị
giảm khi tốc độ dòng khí tăng.
Xử lý khí thải bằng công nghệ Biofilter
với giá thể Vỏ dừa
Xử lí khí thải bằng công nghệ Bioficter (dùng vi sinh khử ) là một biện
pháp xử lý ô nhiễm khí thải có chi phí đầu tư thấp, vận hành rẻ và thân
thiện môi trường, nó phương pháp thích hợp để xử lý các chất khí có mùi
hôi và các hợp chất hữu cơ bay hơi có nồng độ thấp như nhà máy sản
xuất thức ăn gia súc, tinh bột sắn, sản xuất cồn, sản xuất chitin….
Vỏ dừa là một nguyên liệu rất dễ tìm
thấy tại đất nước chúng ta. Trái dừa khô
được tách bỏ lớp vỏ bên ngoài để dễ dàng
vận chuyển hơn đến nhà máy sản xuất
hoặc đến tay người tiêu dùng. Lớp vỏ bỏ đi
đó thực chất lại là một nguyên liệu quý báu
để dùng làm vật liệu giá thể sinh học cho vi
sinh vật phát triển
Vỏ Dừa
Mô tả quá trình xử lý
Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật phát triển và phân
hủy các chất khí có mùi hôi và các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong khí thải. Hệ thống

lọc là một bể kín dựng vỏ dừa cho các vi sinh vật trú ẩn và hấp thụ hơi nước, giữ
chúng lại trong nguyên liệu lọc.
Vỏ dừa có khả năng hấp thụ nước lớn, độ bền cao, và ít làm suy giảm áp lực
luồng khí đi ngang qua nó. Các đơn vị nguyên liệu lọc này gọi là "khối sinh học"
(Biocube) .
Việc sử dụng nhiều lớp vỏ dừa lọc khí kiểu này hạn chế được việc các nguyên liệu lọc bị
dồn nén lại và việc các luồng khí xuyên thành những đường thoát qua lớp nguyên liệu lọc. Hơn
nữa, nó còn tạo sự thuận lợi trong việc bảo trì hay thay mới nguyên liệu lọc. Nguyên tắc chính
của hệ thống xử lý là tạo điều kiện cho sinh khối tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí thải
càng nhiều càng tốt.
Vỏ dừa là nguyên liệu lọc và nơi sinh sản cho các vi sinh vật. Trong hệ thống này, các vi
sinh vật sẽ tạo thành một màng sinh học (biofilm), đây là một màng mỏng và ẩm bao quanh các
vỏ dừa.
Trong quá trình lọc, khí thải được bơm chậm xuyên qua hệ thống lọc, các chất ô nhiễm trong khí thải sẽ
bị các nguyên liệu lọc hấp thụ cơ chế của quá trình lọc sinh học bao gồm quá trình hấp phụ, hấp thụ và phân
hủy bởi các vi sinh vật.
Các vi sinh vật trong màng sinh học liên tục hấp thụ và biến dưỡng các chất ô nhiễm. Các chất khí gây
ô nhiễm sẽ bị hấp phụ bởi màng sinh học, tại đây, các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng để tạo nên năng lượng
và các sản phẩm phụ là CO2 và H2O các loại muối theo phương trình sau:
Không khí ô nhiễm + O2 —> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối
Trong quá trình lọc sinh học, các chất khí gây ô nhiễm được làm ẩm và sau đó
được bơm vào một buồng phía bên dưới nguyên liệu lọc.
Khi chất khí đi ngang qua lớp nguyên liệu lọc, các chất ô nhiễm bị hấp thụ và
phân hủy. Khí thải sau khi đã lọc sạch được phóng thích vào khí quyển từ bên trên
của hệ thống lọc.
Hệ thống lọc sinh học của chúng tôi thiết kế có công suất xử lý mùi và các chất
hữu cơ bay hơi lớn hơn 90%.
Hình ảnh nhà máy sử dụng
Công nghệ Biofilter