quá-trình-sinh-học-hiếu-khí-lơ-lửng-aerotank

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
.......................

Báo cáo thực hành môn:
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD:

Vũ Đình Khang

SVTH:
MSSV:
Lớp:
Nhóm:

TP.HCM ngày 25 tháng 1 năm 2016

ĐHMT9A


QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ LƠ LỬNG (AEROTANK)
I.

Giới thiệu tổng quan

1. Mục đích thí nghiệm
- Aerotank là bể xử lý sinh học hiếu khí được đặt trong cụm xử lý sinh học trong hệ

thống xử lý nước thải. Nó được dùng để loại bỏ chất hữu cơ có trong nước thải

thông qua hoạt động sống của vi sinh vật trong nước thải cũng như nguồn vi sinh
bổ sung. Xử lý sinh học được xem là quá trình quan trọng nhất trong xử lý nước
thải và đòi hỏi các điều kiện khá chặt chẽ, nghiêm ngặt do vi sinh vật nhạy cảm
với các điều kiện môi trường xung quanh chúng như nhiệt độ, pH, oxy, chất dinh
dưỡng…
- Loại bỏ một số chất hữu cơ và BOD dưới tác dụng của vsv hiếu khí
- Dựa vào hoạt động của vsv để tạo ra các hạt bông bùn có kích thước lớn hơn dễ
lắng trong bể lắng tiếp theo.
2. Cơ sở lý thuyết
Quá trình oxi hóa sinh học hiếu khí là quá trình xử lý sinh học được thực hiện bởi
vsv trong điều kiện cung cấp oxi.
Trong quá trình oxi hóa sinh hóa thì xảy ra 2 quá trình:
-

VSV sử dụng oxi tạo năng lượng cho quá trình tổng hợp tế bào

+ duy trì hoạt động của tể bào, di động tiếp hợp
+ sinh trưởng sinh sản, tích lũy chất dinh dưỡng và bài tiết sản phẩm
-

Ngoài ra, còn có quá trình tự phân hủy các thành phần trong cơ thể vì vi sinh vật
kèm theo sự giải phóng năng lượng. các quá trình oxi hóa phân hủy kèm theo sự
giải phóng năng lượng câng thiết cho hoạt động sống còn được gọi là quá trình
trao đổi năng lượng. ở tế bào các vi sinh vật, số lượng các chất dự trữ thướng rất
nhỏ, vì thế chúng phải sứ dụng chú yếu các chất hấp thu từ môi trường xung
quanh.

Cơ chế phán ứng được mô tả theo 2 phương trình sau:
Chất hữu cơ + O2 + NH3  tế bào mới + CO2 + H2O
2

Tế bào + O2  CO2 + H2O + NH3
Cơ Chế Quá Trình Khử BOD
Hiệu quả khử BOD phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nước thải, cơ chế gồm các
quá trình:
Khử các chất keo tụ bằng quá trình hấp phụ sinh hóa trên bề mặt bông bùn
Loại bỏ các chất hữu cơ dính bảm trên bề mặt bông bùn nhờ quá trình lắng trọng
lực
- Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng dự trữ và sinh khối tế bào
3. Mô hình
-

3


II.

Thí Nghiệm
30 ml sữa 

Kiểm tra mô hình

20l nước


 Đất

Chuẩn bị nước thải

Chuẩn bị vi sinh

Vi sinh xả bồn cầu 

 Nước

Dụng cụ chứa mẫu



Chuẩn bị dụng cụ

 Feroin, H2SO4

Dụng cụ phân tích



Chuẩn bị hóa chất

 K2Cr2O7 0,0167 M
 FAS 0,1 M

pH, SS, Cod

Chạy mô hình

Mỗi thời điểm 1 mẫu SS
(mỗi mầu 25 ml)


Lấy mẫu ở các thời điểm: 0  mỗi thời điểm lấy
phút, 30 phút, 45 phút, 60
1 mẫu COD
phút

Phân tích mẫu

Phân tích pH

Dùng quỳ tím để xác
định pH của mẫu nước
thải tại các thời điểm đã
lấythímẫu
III.Kết quả
nghiệm

Phân tích chỉ số SS

1.
2.
3.
4.
5.

Sấy + cân giấy lọc.
Lọc 4 mẫu nước thải
Sấy SS và giấy lọc
Cân giấy lọc vừa sấy
Tính toán hàm

lượng SS
4

Phân tích chỉ số COD

1. Chuẩn độ lại FAS
2. Rửa ống COD bằng acid

loãng
3. Cho mẫu+hóa chất vào
ống COD (4 mẫu thực +
2 mẫu trắng)
4. Nung ống COD (2 tiếng)
5. Chuẩn độ bằng FAS


1. Số liệu phân tích
1.1.
Phân tích mẫu nước thải

Thời gian lấy mẫu
Mẫu trắng
0 phút
30 phút
35 phút
45 phút

SS
KL
(g)

COD
SS Thể tích FAS
chuẩn độ (ml)
1.8
0.05
1.2
0,04
1.5
0,04
1.2
0.03
1.1

pH
6,5
6,5
6,5
6.5

2. Xử lý số liệu

5


2.1.

Thời
gian
lấy

mẫu
0p
30p
35p
40p

Nồng độ và hiệu suất xử lý

Kết quả SS
Kết quả COD
Hàm
Hiệu quả xử lý Hàm lượng
lượng
(%)
(mg/l)
(mg/l)

Hiệu quả xử lý

500
400
400
300

0
50
25
58,33

0

20
20
40

144
96
120
88

Nhận xét: dựa vào đồ thị ta thấy hàm lượng SS đã giảm dần, còn hàm lượng COD có
tăng ở phút thứ 30, nguyên nhân là do thời gian xử lý ngắn, có sai số trong việc lấy mẫu
và chuẩn độ.

IV. Trả lời câu hỏi
1. Cơ chế của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí lơ
lửng: dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật có trong bùn hoạt tính trong điều
kiện hiếu khí để chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải tạo ra chất rắn ổn định
và tăng sinh khối tế bào
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí sinh học hiếu khí:
Lượng ôxy hòa tan trong nước
Một trong những điều kiện cần thiết để đảm bảo khả năng oxy hóa các chất bẩn
hữu cơ trong nước thải với hiệu quả cao là phải cung cấp đủ oxy hòa tan một cách
liên tục cho nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật trong bùn hoạt tính. Lượng oxy hòa
tan thường được kiểm soát ở mức 1.5- 2 mg/l
Cung cấp oxy vào bể làm thoáng bằng các cách sau:
Khuấy đảo cơ học: dạng khuấy trục ngang, dạng khuấy trục đứng
Thổi và sục khí bằng hệ thống khí nén với các hệ thống phân tán khí thành các
dòng hoặc tia lớn nhỏ khác nhau
Kết hợp sục khí với khuấy đảo cơ học
•

-

6


Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật
Trong nước thải, thành phần dinh dưỡng chủ yếu là nguồn cacbon ( cơ chất hay
chất nền), được thể hiện qua chỉ tiêu BOD. Đây chính là nguồn chất bẩn hữu
cơ dễ bị phân hủy( hoặc oxy hóa) bởi vi sinh vật.
Bên cạnh đó, để đảm bảo cho hoạt động sống của vi sinh vật, cần lưu ý tới
nguồn nitơ (dạng NH4+) và nguồn photpho ( muối photphat). Nitơ và photpho
là những chất dinh dưỡng tốt nhất đối với vi sinh vật.
Ngoài ra, vi sinh vật còn cần tới một số chất khoáng khác như: Mg, Ca, K, Mn,
Fe, Co… với nồng độ vi lượng.
Khi thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát
triển tăng sinh khối của vi sinh vật, thể hiện bằng lượng bùn hoạt tính tạo thành
giảm, kìm hãm và ức chế quá trình oxy hóa các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn.
Nếu thiếu nitơ một cách kéo dài, ngoài việc cản trở các quá trình hóa sinh còn
làm cho bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông bùn bị phồng lên trôi nổi theo
dòng nước ra làm cho nước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm
giảm tốc độ sinh trưởng cũng như cường độ oxy hóa của chúng. Nếu thiếu
phosphor, vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm cho bùn hoạt tính lắng
chậm và giảm hiệu quả xử lí. Khi thiếu 2 nguồn N và P lâu dài sẽ ảnh hưởng
nhiều tới cấu tạo tế bào mới, giảm mức độ sinh trưởng, ảnh hưởng không tốt
tới di truyền và các thế hệ sau này của vi sinh vật. Trong các công trình bùn
hoạt tính, nhu cầu về các chất dinh dưỡng được kiểm soát thông qua tỉ lệ:
BOD: N:P = 100:5:1 ( hiếu khí ngắn ngày), BOD:N:P = 200:5:1 ( hiếu khí kéo
dài)
Trong trương hợp dư thừa N và P, vi sinh vật sử dụng không hết, cần phải loại

bỏ các thành phần này bằng các biện pháp khác nhau để tránh ảnh hưởng đến
nguồn tiếp nhận.
• Nồng độ chất bẩn hữu cơ có trong nước thải
Nồng độ cơ chất trong nước thải có ảnh hưởng tới hiệu quả làm việc của công
trình bùn hoạt tính. Nếu nồn độ cơ chất quá cao sẽ gây ức chế sinh lý và sinh
hóa của các tế bào sinh vật, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình trao đổi chất, đến
việc hình thành enzyme, thậm chí có thể làm cho vi sinh vật bị chết.
• Các chất có độc tính ức chế đến đời sống của vi sinh vật
Để đảm bảo cho bùn hoạt tính được tạo thành và hoạt động bình thường trong
nước thải cần phải xác định xem nước thải làm môi trường dinh dưỡng để nuôi
vi sinh vật thích hợp không, có kìm hãm, ức chế đến sự sinh trưởng và tăng
sinh khối hay không
Tiến hành xác định độc tính đối với vi sinh vật, có thể dùng nước thải để
nguyên hoặc pha loãng rồi cân đối dinh dưỡng, sau đó cấy giống vi sinh vật.
Nồng độ muối vô cơ trong nước thải không quá 10 g/l. nếu là muối vô cơ
thông thường, có thể pha loãng nước thải và xử lý phương pháp bùn hoạt tính,
còn nếu là chất độc như kim loại nặng, các chất độc hữu cơ phải tiến hành phân
•

7


-

-

tích cẩn thận và có biện pháp xử lí riêng biệt ( hấp phụ, trao đổi ion…), sau đó
mới có thể xử lý bằng phương pháp sinh học
• Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù
Sau khi xử lí sơ bộ, tùy thuộc nồng độ chất lơ lửng có trong nước thải mà xác

định công trình xử lí cơ bản thích hợp như lọc sinh học hoặc Aerotank.
Nếu nồng độ các chất lơ lửng không qúa 100 mg/l thì loại hình xử lí thích hợp
là bể lọc sinh học và nồng độ không quá 150 mg/l là xử lí bằng aerotank sẽ cho
hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn là cao nhất. Đối với công trình
aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, nồng độ các chất lơ lửng có thể được cho
phép ở mức cao hơn.
Tuy nhiên, nồng độ chất rắn lơ lửng cao thường làm ảnh hưởng tới hiệu quả xử
lí của các công trình sinh học. Vì vậy, đối với những nước thải có nồng độ chất
rắn lơ lửng quá cao cần phải được xử lí sơ bộ trước đó để loại bớt.
• Các yếu tố khác
PH nước thải: có ảnh hưởng nhiều đến các quá trình hóa sinh của vi sinh vật, quá
trình tạo bùn và lắng. Nói chung PH thích hợp cho xử lí nước thải ở Aerotank là
6.5 – 8.5. Trong thời gian cuối, nước thải trong Aerotank có PH chuyển sang
kiềm, có thể là các hợp chất nitơ được chuyển thành NH3 hoặc muối amon.
Nhiệt độ nước thải: có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật. Hầu
hết các vi sinh vật có trong nước thải là các thể ưa ẩm ( mesophile) : chúng có
nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 40 oC và tối thiểu là 5 oC. Vì vậy, nhiệt độ xử lí nước
thải chỉ trong khoảng 6 – 37 oC, tốt nhất là 15 – 35 oC.

3. Ứng dụng của quá trình sinh học hiếu khí lơ lửng trong xử lí nước thải: dùng để
loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan, chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng… ra khỏi nước thải
4. Một số công trình ứng dụng quá trình sinh học hiếu khí lơ lửng: Aerotank, Mương
oxy hóa, SBR, Unitank,…

8