Đề tài Nghiên cứu và đánh giá khả năng xửlý nước thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học

Con người và môi trường có mối quan hệmật thiết với nhau. Trong lịch sửphát triển của con người, đểgiải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống cũng nhưsựgia tăng dân số một cách nhanh chóng trong thời gian gần đây đã và đang gây ra nhiều tác động đến cân bằng sinh học trong hệsinh thái. Thiên nhiên bịtàn phá, môi trường ngày càng xấu đi và việc ô nhiễm môi trường nước đang là một vấn đềlớn mà con người chúng ta đang phải đối mặt. Hầu hết nước thải trong các ngành: công nghiệp, dịch vụ, y tế, và nước thải sinh hoạt đều chưa được xửlý triệt để đã thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mỹquan đô thịcũng như đời sống của các loài động thực vật. Hiện nay có rất nhiều biện pháp xửlý và công nghệ được đưa vào áp dụng trong xửlý nước thải với các quy mô lớn, nhỏvà đạt được hiệu quảxửlý khá cao. Việc xửlý nước thải bằng chếphẩm sinh học đã và đang được áp dụng ởnhiều nơi trên thếgiới với các ưu điểm là không độc hại, chi phí không cao, thân thiện với môi trường tận dụng được một sốnguồn chất thải hữu cơ,bảo vệmôi trường. Đểhiêu rõ hơn vềlợi ích, vai trò của chếphẩm trong xửlý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, vì vậy tôi thực hiện đềtài “Nghiên cứu và đánh giá khảnăng xửlý nước thải sinh hoạt bằng chếphẩm sinh học”. ( chỉnh lại dãn dòng và căn lề)

pdf19 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 17/10/2013 | Lượt xem: 4231 | Lượt tải: 30download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Nghiên cứu và đánh giá khả năng xửlý nước thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Con người và môi trường có mối quan hệ mật thiết với nhau. Trong lịch sử phát triển của con người, để giải quyết các nhu cầu thiết yếu của cuộc sống cũng như sự gia tăng dân số một cách nhanh chóng trong thời gian gần đây đã và đang gây ra nhiều tác động đến cân bằng sinh học trong hệ sinh thái. Thiên nhiên bị tàn phá, môi trường ngày càng xấu đi và việc ô nhiễm môi trường nước đang là một vấn đề lớn mà con người chúng ta đang phải đối mặt. Hầu hết nước thải trong các ngành: công nghiệp, dịch vụ, y tế,… và nước thải sinh hoạt đều chưa được xử lý triệt để đã thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mỹ quan đô thị cũng như đời sống của các loài động thực vật. Hiện nay có rất nhiều biện pháp xử lý và công nghệ được đưa vào áp dụng trong xử lý nước thải với các quy mô lớn, nhỏ và đạt được hiệu quả xử lý khá cao. Việc xử lý nước thải bằng chế phẩm sinh học đã và đang được áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới với các ưu điểm là không độc hại, chi phí không cao, thân thiện với môi trường tận dụng được một số nguồn chất thải hữu cơ,bảo vệ môi trường. Để hiêu rõ hơn về lợi ích, vai trò của chế phẩm trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, vì vậy tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu và đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học”. ( chỉnh lại dãn dòng và căn lề) II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học - So sánh hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học và các kết quả nghiên cứu trước - Đề ra giải pháp nhằm kết hợp các phương pháp khác với chế phẩm sinh học III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu về thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt - Tìm hiểu một số quy trình và phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt - Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của chế phẩm sinh học - Đánh giá hiệu quả xử lý nước đầu ra sau khi xử lý và kết luận CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1. Khái niệm về nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là hỗn hợp phức tạp thành phần các chất , trong đó chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ thường tồn tại dưới thành phần không hoà tan, dạng keo và dạng hoà tan. Thành phần và tính chất của chất bẩn phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện thiết bị, trạng thái làm việc của hệ thống mạng lưới vận chuyển, tập quán sinh hoạt của người dân, mức sống xă hội, điều kiện tự nhiên…do tính chất hoạt động của đô thị mà chất bẩn của nước thải thay đổi theo thời gian và không gian.(chỉnh lề) 1.2. Nguồn gốc của nước thải sinh hoạt ( thống nhất đề mục này không gạch chân bên dưới) Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở, … Thông thường, nước thải sinh hoạt của hộ gia đình được chia làm hai loại chính: nước đen và nước xám. Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng. Nước xám là nước phát sinh từ quá trình rửa, tắm, giặt, với thành phần các chất ô nhiễm không đáng kể. Lượng nước thải của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng của các nhà máy cấp nước hay trạm cấp nước hiện có. Cấc trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vung ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc bằng biên pháp tự thấm. 1.3.Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt. Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại: • Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh • Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà. Nước thải sinh hoạt chứ nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra cồn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chât hữu cơ chứ trong nươc thải bao gồm các hợp chất như protein (40%-50%); hydrat cacbon (40%-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. 3. Tác hại đến môi trường. Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra. • COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây ra thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,...làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường. • SS: lứng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí. • Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật nước. • Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… • Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa ( sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vattj, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra ). • Màu: mất mỹ quan. • Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tấn oxy trên bề mặt. CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI. 2.1. Các đặc trưng của nước thải sinh hoạt ( phần này em nên đưa vào chương 1) Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xác định trên cơ sở nước cấp. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là từ 100 đến 250 l/người/ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/người/ngày (đối với các nước phát triển). Tiêu chuẩn cấp nước các đô thị nước ta hiện nay dao động từ 120 đến 180 l/người/ngày. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt từ 50 đến 120 l/người/ngày. Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích nào đó. Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của nhân dân. Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó. Tiêu chuẩn thải nước của một số loại cơ sở dịch vụ và công trình công cộng này được nêu trong bảng 1.1. Bảng 1.1. Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình công cộng. Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng, l/ngày Nhà ga, sân bay Hành khách 7,5-15 Khách sạn Khách 152-212Nhân viên phục vụ 30-45 Nhà ăn Người ăn 7,5-15 Siêu thị Người làm việc 26-50 Bệnh viện Giường bệnh 473-908 ( 500-600)* Nhân viên phục vụ 19-56 Trường Đại học Sinh viên 56-113 Bể bơi Người tắm 19-45 Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15-30 Lượng nước thải tập trung của đô thị rất lớn. Lượng nước thải của thành phố 20 vạn dân khoảng 40 đến 60 nghìn m3/ngày. Tổng lượng nước thải thành phố Hà Nội(năm 2006) gần 500.000 nghìn m3/ngày. Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng. Ở nước ta Tiêu chuẩn TCXD 51:2007 quy định về lượng chất bẩn tính cho một người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày theo bảng 1.2 sau đây. (Căn chỉnh lề) Bảng 1.2. Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước (theo quy định của TCXD 51:2007 ). Các chất Giá trị , g/ng.d - Chất lơ lửng (SS ) - BOD5 của nước thải chưa lắng - BOD5 của nước thải đã lắng - Nitơ amôn (N-NH4) - Phốt phát (P2O5) - Clorua (Cl-) 60¸65 65 30¸35 8 3,3 10 Thành phần nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước điều kiện trang thiết bị vệ sinh... và có thể tham khảo theo bảng 1.3 sau đây. Bảng 1.3. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình Tổng chất rắn ( TS), mg/l 350-1.200 720 -Chất rắn hoà tan (TDS) , mg/l 250-850 500 -Chất rắn lơ lửng (SS), mg/l 100-350 220 -BOD5, mg/l 110-400 220 -Tổng Nitơ, mg/l 20-85 40 -Nitơ hữu cơ, mg/l 8-35 15 -Nitơ Amoni, mg/l 12-50 25 -Nitơ Nitrit, mg/l 0-0,1 0,05 -Nitơ Nitrat, mg/l 0,1-0,4 0,2 -Clorua, mg/l 30-100 50 -Độ kiềm , mgCaCO3/l 50-200 100 -Tổng chất béo, mg/l 50-150 100 -Tổng Phốt pho, mg/l 8 Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 50 đến 55%), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ, cần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước. Trong nước thải đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển, tổng số coliform từ 106 đến 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml. Như vậy nước thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng có khối lượng lớn, hàm lượng chất bẩn cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước. 2.2 Các phương pháp thường sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt. 2.2.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ LÝ HỌC(VậT LÝ) ( KHÔNG VIếT HOA NHữNG Đề MụC NÀY) Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để tách các chất này ra khỏi nước thải. Thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực li tâm và lọc. Tùy theo kích thước, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp. Nước thải dẫn vào hệ thống xử lý trước hết phải qua song chắn rác. Tại đây các thành phần có kích thước lớn (rác) như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon… được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Theo hình dạng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác cũng có thể đặt cố định hoặc di động. Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45 – 600 nếu làm sạch thủ công hoặc nghiêng một góc 75 – 850 nếu làm sạch bằng máy. Tiết diện của song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại. Do đó, thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy. Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn trong khoảng từ 0,6 -1m/s. Vận tốc cực đại giao động trong khoảng 0,75 -1m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn. (căn chỉnh lề và dãn dòng) A. LẮNG CÁT Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2mm đến 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau. Bể lắng cát có thể phân thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi. Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt qua 0,3 m/s. Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏ và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo. B. LẮNG Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng đợt 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo dòng chảy, bể lắng được phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước thừ 1,5 – 2,5 h. Các bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000 m3/ngày. Đối với bể lắng đứng, nóc thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc từ 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước trong bể dao động khoảng 45 – 120 phút. Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang từ 10 – 20 %. C. TUYỂN NỔI Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp, quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt nổi lên bề mặt. Hiệu suất quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng, kích thước bọt khí, hàm lượng chất rắn. Kích thước tối ưu của bọt khí nằm trong khoảng 15 – 30 micromet (bình thường từ 50 – 120 micromet). Khi hàm lượng hạt rắn cao, xác xuất va chạm và kết dính giữa các hạt sẽ tăng lên, do đó, lượng khí tiêu tốn sẽ giảm. Trong quá trình tuyển nổi, việc ổn định kích thước bọt khí có ý nghĩa quan trọng. ( chỉnh lề và dãn dòng) 2.2.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ A. TRUNG HÒA Nước thải chứa acid vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về khoảng 6,5 – 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách: - Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm; – Bổ sung các tác nhân hóa học; - Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa; – Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước acid. B. KEO TỤ – TẠO BÔNG Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao động từ 0,1 – 10 micromet. Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên trong trường hợp phân tán cao, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông. 2.2.3. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, Sunfit, ammonia, Nito… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất để làm thức ăn. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại: - Phương pháp kị khí sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy. - Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, cả chất keo và chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn chính như sau: – Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật. – Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào. – Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới. Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng. ( chỉnh lề) A. PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỴ KHÍ Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau: Vi sinh vật Chất hữu cơ ——————> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; - Giai đoạn 2: acid hóa; - Giai đoạn 3: acetate hóa; - Giai doạn 4: methan hóa. Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrate. Vi sinh vật chuyển hóa methan chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO. Tùy 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 như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB); - Qúa trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process). ( chỉnh lề) B. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn: - Oxy hóa các chất hữu cơ; - Tổng hợp tế bào mới; - Phân hủy nội bào. Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tùy 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 vớ