XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI TỪ TRẠI CHĂN NUÔI

Chuyên đề: XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC
THẢI TỪ TRẠI CHĂN NUÔI

Nhóm thực hiện: Nhóm 5
GVHD: Trần Kim Thúy


Danh sách nhóm 5
Đặng Thành Phú
Phan Thị Phới
Nguyễn Thị Sa Ly
Lê Thị Thúy Huỳnh
Chung Thị Thu Niềm
Đặng Anh Chi
Phạm Minh Diệu
Hồ Kiều Mơ
Hồ Thị Xuân Diễm


I. Khái niệm:
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dần
dần biến đổi và phân hủy các chất bẩn phức tạp
thành các chất đơn giản nhờ hệ thống vi sinh vật
có trong công trình xử lý.
Xử lý sinh học nước thải từ trại chăn nuôi: Đây là
phương pháp chủ yếu vì nó có hàng loạt các ưu
điểm về mặt công nghệ, kinh tế và kỹ thuật, hiệu
quả xử lý cao về BOD. Có 3 phương pháp xử lý
sinh học:
- Phương pháp hiếu khí
- Phương pháp kỵ khí

- Phương pháp sinh học tùy nghi


Chất bẩn hữu cơ trong nước thải đóng vai trò là
chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Quá trình này xảy
ra gần giống với quá trình tự làm sạch của nguồn
nước nhưng khác ở chổ cường độ phân hủy nhanh
trong thời gian tương đối ngắn với sự tham gia của
một số lượng lớn vi sinh vật. Sau quá trình xử lý
bằng phương pháp sinh học, nước thải vẫn còn một
lượng BOD là các chất khó phân hủy, có thể xả vào
nguồn nước mà không gây tác hại. Trong công trình
xử lý xảy ra đồng thời 2 quá trình phân hủy và tổng
hợp:


Chất hữu cơ + CO2

tế bào mới + H2O + CO2
VSV

Chất hữu cơ + O2
W + muối Vco + chất hữu cơ
đơn giản
VSV
Tế bào mới + O2
CO2 + H2O + NH3....
VSV khác
CHCOOH
CH4 + CO2

VSV


Khi phân hủy các chất hữu cơ xảy ra quá trình trao đổi
chất và oxy hóa, kèm theo giải phóng năng lượng. Các
chất hữu cơ cao phân tử tạo thành các chất đơn giản. Khi
đồng hóa xảy ra, quá trình trao đổi chất tiêu thụ năng
lượng tạo ra tế bào mới. Quá trình phân hủy các chất hữu
cơ tạo ra các sản phẩm khoáng hóa như: CO2, H2O,
N2O5, NO2-, P2O5 đồng thời tạo ra lượng bùn dư.
Hiệu quả xử lý được xác định bằng số lượng và khả
năng hoạt động của vi sinh vật trong bùn hoạt tính, đồng
thời phải tạo điều kiện thích hợp như lượng chất hữu cơ,
O2 và sự hòa trộn nước thải với bùn hoạt tính. Sự phát
triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý qua 3 giai đoạn:


+ Giai đoạn 1: chất dinh dưỡng nhiều, số lượng vi sinh
vật tăng theo hàm logarite. Ở giai đoạn này, sự hấp thu
chất dinh dưỡng của vi sinh vật tăng.
+ Giai đoạn 2: lượng chất dinh dưỡng giảm dần, số
lượng vi sinh vật phát triển với tốc độ chậm, có một số
vi sinh vật phải bị tiêu hóa nguyên sinh chất của bản
thân. Nhu cầu oxy giảm dần, BOD giảm nhanh. Trong
giai đoạn này tồn tại cả 2 quá trình tạo tế bào vi sinh vật
mới tự oxy hóa.
+ Giai đoạn 3: chủ yếu là quá trình tự oxi hóa, vi sinh
vật chết dần, lượng bùn giảm, nhu cầu oxy không đáng
kể, hầu hết các chất hữu cơ bị biến thành khoáng.

II. Các phương pháp xử lý nước thải:
1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng ao sinh học
Ao sinh học hay hồ oxy hóa là một trong các công
trình xử bằng phương pháp sinh vật học. Các quá trình
diễn ra trong ao sinh học tương tự như quá trình tự rửa
sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Trong ao có chứa nhiều loại thủy thực vật, tảo, vi sinh
vật, cá, phiêu sinh vật, nấm... phát triển. Quần thể động
thực vật này đóng vai trò quan trọng trong quá trình vô cơ
hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải. Đầu tiên vi sinh
vật phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn
giản và vô cơ, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng
lại giải phóng ra oxy cung cấp cho cá. Cá bơi lội có tác
dụng khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc củ oxy
với nước, thúc đẩy sự hoạt động phân hủy của vi sinh vật.



Trong thực tế có 3 kiểu hồ sinh học:
a. Ao ổn định chất thải hiếu khí
Là loại ao cạn 0,3-0,5 m được thiết kế sao cho ánh sáng
mặt trời xâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát
triển tảo, do hoạt động quang hợp để tạo oxy. Điều kiện
thông khí đảm bảo từ mặt nước đến đáy ao.
Chất hữu cơ + O2 VSV H2O + CO2 + năng lượng
Chất hữu cơ + O2 vsv
Tế bào mới
Tế bào mới + O2
CO2 + H2O + NO3....

Năng lượng


Tổng cộng:
Tế bào mới + 02
CO2 + H2O + NO3 (như
vậy không còn chất hữu cơ nữa)
Điều kiện cần pH: 5-9; oxy hòa tan> 0,5 mg/l;
t = 5→ 400C
b. Ao ổn định chất thải kỵ khí
Là loại ao sâu, có thể > 1,5 m, không cần oxy
cho hoạt động của vi sinh vật. Ở đây các loài vi sinh
vật kỵ khí và tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như
nitrate, sulphate để oxy hóa chất hữu cơ tạo mê-tan
và CO2.
0


c. Ao ổn định chất thải tùy nghi
Hoạt động với 2 quy trình trên. Ao thường sâu từ
1-2 m thích hợp cho phát triển tảo và vi sinh vật tùy
nghi.
Ban ngày, khi có ánh sáng mặt trời quá trình xảy
ra trong hồ là hiếu khí. Ban đêm và lớp đáy là kỵ khí.
Trong thực tế ao tùy nghi được sử dụng rất rông rãi
và phổ biến.


2 .Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc và cánh đồng
tưới

a. Cánh đồng lọc
Đây là những khu
đất được quy hoạch để
xử lý nước thải. Khi
nước thải được lọc qua
đất, các chất lơ lững
keo được giữ lại tạo
thành màng vi sinh vật.
Vi sinh vật trong màng
này sử dụng chất hữu
cơ tăng sinh khối và
biến thành các chất hòa
tan hoặc chất hữu cơ
đơn giản.


Toàn bộ khu đất được chia làm nhiều ô, diện tích
mỗi ô không quá 0,4 ha, các ô phải bằng phẳng để
bảo đảm phân phối nước đều, tải trọng trên cánh
đồng tưới tùy thuộc vào độ lớn của vật liệu lọc.
Hiệu quả làm sạch của cánh đồng lọc rất cao, giảm
BOD >90%, coliform> 95%. Nước thải rất trong và
sau khi xử lý.
Mời các bạn xem video xử lí nước thải bằng bãi
lọc nhân tạo


b. Cánh đồng tưới
Với nguồn nước thải
có nhiều hợp chất hữu

cơ, ít độc tính như nước
thải chăn nuôi, nước
thải sinh hoạt có thể sử
dụng cánh đồng tưới.
Cơ chế hoạt động của
cánh đồng tưới cũng
giống như cánh đồng
lọc chỉ khác là cánh
đồng tưới có trồng lúa
hoặc hoa màu,
coliform> 95%. Nước
thải rất trong và sau khi
xử lý.


Nếu có cây trồng, hiệu quả xử lý càng cao vì cây trồng
hấp thu các chất vô cơ có tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ
phân hủy. Bộ rễ còn có tác dụng chuyển oxy xuống tần
đất sâu dưới mặt đất để oxy hóa các chất hữu cơ được
thấm xuống. Khi sử dụng cánh đồng tưới cần chú ý đến
độ xốp của đất, chế độ tưới nước và yêu cầu phân bón
cho cây trồng.
3. Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật
a. Xử lý nước thải bằng tảo


Tảo có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn
bào hoặc đa bào. Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu
đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát
triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và protein cao.

Do đó, người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo
để:
- Xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng
- Biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong cơ
thể sinh vật.
-Tiêu diệt các mầm bệnh
-Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải
với sản xuất và thu hoạch và thu hoạch tảo để loại bỏ
chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên, tảo rất khó
thu hoạch, đa số có thành tế bào dầy do đó các động
vật rất khó tiêu hóa, thường bị nhiễm bẩn bởi kim loại
nặng, thuốc trừ sâu, các mầm bệnh còn lại trong nước
thải.


Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải
bằng tảo.
- Dưỡng chất: Amoniac là nguồn đạm chính cho tảo
tổng hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình
quang hợp. P, Mg và Potasium cũng là các dưỡng
chất ảnh hưởng đến sự phat triển của tảo. Tỷ lệ P,
Mg và K trong tế bào tảo là 1,5: 0,5.
- Độ sâu của tảo: độ sâu của tảo được lựa chọn trên
cơ sở tối ưu hóa khả năng sử dụng ánh sáng trong
quá trình quang hợp của tảo. Theo lý thì độ sâu tối
đa của ao khao3ng 12,5 cm, nhưng những thí
nghiệm trên mô hình cho thấy độ sâu tối ưu nằm
trong khoảng 20-25 cm.

Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất, độ sâu của ao tảo
lớn hơn 20 cm (và nằm trong khoảng 40-50cm) để
tạo thời gian lưu tồn chất thải trong ao tảo thích hợp
và trừ hao thể tích mất đi do cặn lắng.
+ Thời gian lưu tồn chất thải trong ao: là thời gian
cần thiết để các chất dinh dưỡng trong nước thải
chuyển đổi thành chất dinh dưỡng trong tế bào tảo.
Thường thì người ta chọn thời gian lưu tồn của nước
thải trong ao lớn hơn 1,8 ngày và nhỏ hơn 8 ngày.


+ Lượng BOD nạp cho ao tảo: ảnh hưởng đến năng
suất tảo vì nếu lượng BOD nạp quá cao môi trường
trong ao tảo sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá
trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn.
+ Sự khuấy trộn: quá trình khuấy trộn trong ao rất
cần thiết nhằm ngăn không cho các tế bào tảo lắng
xuống đáy ao và tạo điều kiện cho các chất dinh
dưỡng tiếp xúc với tảo thúc đẩy quá trình quang
hợp. Trong các ao tảo lớn sự khuấy trộn còn ngăn
được quá trình phân tầng nhiệt độ trong ao tảo và sự
yếm khí ở đáy ao tảo. Nhưng sự khuấy trộn cũng bất
lợi làm các cặn lắng nổi lên ngăn cản sự khuếch tán
ánh sáng vào ao tảo.


b. Xử lý bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn
Thủy sinh thực vật là loài thực vật sinh trưởng trong

môi trường nước, nó có thể gây ra một số bất lợi cho
con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của
chúng.Tuy nhiên, ta có thể lợi dụng chúng để xử lý
nước thải, làm phân compost, thức ăn cho gia súc.
Cây thủy sinh được chia làm 3 nhóm:


- Nhóm nổi: gồm
các loài chủ yếu
như bèo tấm, bèo
nhật bản, loại này
có thân, lá nổi
hẳn trên mặt
nước, chỉ có phần
rễ là chùm trong
nước.
- Nhóm nửa chìm, nửa nổi: có các
loài đại diện như sậy, lau. Loại này
có bộ rễ cấm vào đất bùn còn phần
thân chìm trong nước, phần còn lại
và lá ở phía trên. Mực nước thích
hợp của cây là>1,5m.


- Nhóm chìm: đại diện trong nhóm này là rong xương
cá, rong đuôi chó, thực vật loại này chìm hẳn trong
nước, rễ của chúng bám chặt vào bùn đất, còn thân
và lá ngập trong nước.

4. Xử lý nước thải bằng hệ thống
UASB
Hệ thống này được nghiên cứu
và ứng dụng bởi G.Lettinga ở Hà
Lan từ năm 1980, nó thích hợp cho
việc xử lý nước thải có hàm lượng
chất hữu cơ từ thấp cho tới cao,
thành phần vật chất rắn thấp.
Trong quá trình xử lý, UABS
không những chỉ làm giảm hàm
lượng chất hữu cơ trong nước bẩn
mà còn sản sinh ra một lượng
biogas đáng kể.