Bài thuyết trình 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 Linh
Sinh viên thực hiện :


Mục Lục
I.I.

VAI TRÒ CỦA NƯỚC.

II.

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.

III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ
SINH HỌC.


VAI TRÒ CỦA NƯỚC ĐỐI VỚI ĐỜI
SỐNG CON NGƯỜI


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.


Mục Lục
I.

VAI TRÒ CỦA NƯỚC.

II.
II.

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.

III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ
SINH HỌC.


SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

1. Nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước.
Ô nhiễm
nhân tạo

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

NƯỚC Ô
NHIỄM
Do thiên tai
(núi lửa, xói mòn, lũ lụt)
Ô nhiễm
tự nhiên

Các sản phẩm
hoạt động sống
của sinh vật

Di chuyển, khuấy
động nguồn nước
do lũ lụt


SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC

2. Các chất gây ô nhiễm nguồn nước

 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
 Các kim loại nặng: Cd2+, Pb2+, Hg+,V2+,Ni2+, . . .
 Chất rắn gây ô nhiễm nguồn nước ( Lơ lửng )
 Các rác cơ học.


Mục Lục
I.

VAI TRÒ CỦA NƯỚC.

II.

SỰ Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC.

III.
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ
SINH HỌC.


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


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

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 học

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.


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

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.

Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

1.1 Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)
Cơ 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.


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

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

 Ưu điểm
o Rất dễ sử dụng và vận hành.
o 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.
o Không gây ô nhiễm thứ cấp như phương pháp hóa học và hóa lý.

 Nhược điểm
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.


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

1.2 Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)
 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 học

1.2 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.

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 nước

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

Ưu
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.


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

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

1.4 Công nghệ sinh học tăng trưởng dính bám
 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 học

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 mới
Một 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.


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

2.1. Công nghệ bể xử lý ki khí (UASB - Upflow Anaerobic
Bludge Blanket)
 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.
 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 %.



Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

2.2 . Công nghệ sinh học kỵ khí UASB

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.


Quá trình hoạt động như sau:


Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học

2.2 . Công nghệ sinh học kỵ khí UASB
 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.