Chuyên đề Ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải chế biến mủ cao su

CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 1 CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG HỒ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU CHUYÊN ĐỀ ......................................................................................................................................... 1 ỨNG DỤNG HỒ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI .......................................................... 1 CHẾ BIẾN MỦ CAO SU ...................................................................................................................... 1 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỒ SINH HỌC. .......................................................................... 3 1.1. Phân loại hồ sinh vật. ............................................................................................................... 3 1.1.1. Hồ làm thoáng nhân tạo. ................................................................................................. 3 1.1.2. Hồ sinh vật ổn định nước thải......................................................................................... 4 1.2. Hệ động thực vật trong hồ sinh vật. ........................................................................................ 5 1.3. Ứng dụng và cơ chế xử lý nước thải của hồ sinh vật. ............................................................ 8 2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. ........................................................................................ 10 3. MỤC ĐÍCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................. 11 3.1. Mục đích nghiên cứu. ............................................................................................................. 11 3.2. Cơ sở khoa học của phương pháp nghiên cứu. .................................................................... 11 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU. .................................................................... 12 4.1. Đối tượng nghiên cứu. ............................................................................................................ 12 4.2. Mô hình nghiên cứu................................................................................................................ 13 4.2.1. Mô hình thí nghiệm nuôi tảo Chlorella phòng thí nghiệm. ........................................ 13 4.2.2. Mô hình nghiên cứu. ...................................................................................................... 14 4.2.3. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình. ...................................................................... 16 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN. .................................................................... 18 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 2 5.1. Kết quả thí nghiệm nuôi tảo. ................................................................................................. 18 5.2. Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải trên mô hình hồ sinh vật. ........................................... 19 5.2.1. Kết quả thí nghiệm trên mô hình tĩnh. ........................................................................ 20 5.2.2. Kết quả thí nghiệm trên mô hình động. ....................................................................... 31 5.3. Kết quả tính toán hằng số phân hủy các chất ô nhiễm của tảo và lục bình. ..................... 38 5.4. So sánh sự phát triển của tảo trong mô hình nuôi và mô hình xử lý nước thải. .................... 41 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. ............................................................................................... 41 6.1. Kết luận. .................................................................................................................................. 41 6.2. Kiến nghị. ................................................................................................................................ 42 CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 3 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỒ SINH HỌC. Hồ sinh vật là các thuỷ vực tự nhiên hoặc nhân tạo mà tại đó diễn ra quá trình chuyển hoá những chất bẩn. Quá trình này diễn ra tương tự như quá trình tự làm sạch trong các hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu là các loại vi khuẩn và tảo. Hồ sinh vật được ứng dụng rộng rãi hơn cánh đồng lọc và cánh đồng tưới. Ưu điểm lớn của hồ sinh vật là chiếm diện tích nhỏ hơn cánh đồng lọc sinh học. Ngoài ra hồ sinh vật còn có những tác dụng hữu ích sau: § Nuôi trồng thủy sản; § Cung cấp nước cho trồng trọt; § Điều hòa dòng chảy trong mùa mưa và hệ thống thóat nước đô thị; § Không đòi hỏi chi phí cao; § Bảo trì, điều hành đơn giản. 1.1. Phân loại hồ sinh vật. Theo bản chất của quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung cấp oxy, hồ sinh vật được chia làm hai loại. 1.1.1. Hồ làm thoáng nhân tạo. Gồm hai dạng: hồ sinh vật làm thoáng hiếu khí và hồ sinh vật làm thoáng tùy nghi. - Trong hồ làm thoáng nhân tạo, oxy được cung cấp chủ yếu bằng các biện pháp cưỡng bức nhờ các thiết bị khuấy trộn bề mặt hoặc khí nén. - Độ sâu của hồ: 2 - 6 m. - Thời gian lưu nước: 3 - 10 ngày. Ưu điểm: - Diện tích xây dựng bé hơn hồ ổn định. - Chế độ thủy động học trong hồ được tăng cường nhờ quá trình khuấy trộn. - Điều kiện tiếp xúc giữa chất hữu cơ – oxy – vi khuẩn tăng lên. CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 4 - Hiệu quả xử lý nước thải có thể đạt trên 90% khi thời gian lưu nước 2-6 ngày. Nhược điểm: tiêu hao năng lượng lớn cho các thiết bị làm thoáng. 1.1.2. Hồ sinh vật ổn định nước thải. Trong hồ ổn định, oxy được cung cấp chủ yếu là khuếch tán qua bề mặt hoặc do quang hợp của tảo. Ưu điểm: - Chi phí vận hành hồ thấp. - Vận hành đơn giản so với các công trình xử lý khác. - Hồ có hiệu quả xử lý, khử trùng và tính đệm lớn. - Có thể kết hợp nuôi cá, trồng tảo mang lại hiệu quả kinh tế cao. Nhược điểm: - Diện tích và chi phí xây dựng lớn. - Khó kiểm soát đuợc quá trình xử lý. - Phát sinh mùi đối với khu vực xung quanh. Hồ sinh vật ổn định nước thải bao gồm các dạng sau: § Theo phản ứng sinh học diễn ra trong nước: - Hồ sinh vật kỵ khí. - Hồ sinh vật hiếu khí. - Hồ sinh vật tùy nghi. § Theo dây chuyền công nghệ: - Hồ chứa nước thải. - Hồ sinh vật xử lý bậc II. - Hồ sinh vật xử lý triệt để. § Theo chế độ hoạt động: CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 5 - Hồ sinh vật hoạt động gián đoạn. - Hồ sinh vật hoạt động liên tục. § Theo hệ thực vật: - Hồ không có thực vật. - Hồ có thực vật. 1.2. Hệ động thực vật trong hồ sinh vật. Hệ động thực vật của hồ sinh vật thường có các sinh vật: vi sinh vật, nguyên sinh động vật, tảo, rêu, bèo… Các vi sinh vật có trong hồ là các vi sinh vật kỵ khí, hiếu khí, hay tuỳ nghi như: enterobacterium, streptococus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococus, pseu-domonas, spirochaeta, bacillus, lactobacilus… Trong hồ sinh vật, các loại thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định chất lượng nước. Chúng sử dụng các chất dinh dưỡng (N, P), kim loại nặng (Cu, Cd, Hg, Zn) để cho sự đồng hoá và phát triển sinh khối. Để tồn tại trong những môi trường nước khác nhau đòi hỏi mỗi lọai thực vật phải có sự tiến hóa và thích nghi rất cao. Tùy theo điều kiện cụ thể mà hình thành nên các nhóm thực vật thủy sinh và trong số các nhóm thực vật thủy sinh này chỉ có một số có những tính chất phù hợp cho việc xử lý môi trường nước ô nhiễm. Thực vật thủy sinh dùng để xử lý nước thải được chia ra làm ba nhóm lớn: § Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước (submerged plants): Đặc điểm quan trọng của loại thực vật thủy sinh ngập nước là chúng tiến hành quang hợp hay các quá trình trao đổi chất diễn ra hoàn toàn trong lòng nước. Chính vì vậy nhóm thực vật thủy sinh này chỉ có thể phát triển tốt ở một khoảng chiều sâu nhất định của nước và chiều sâu này thường từ 50cm (tính từ bề mặt nước) trở lại vì ở chiều sâu này thì ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất. Nhóm thực vật ngập nước này cũng gây nên những tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các loài thủy sinh này không hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải. Nhóm này bao gồm các loại như rong Hydrilla verticillata, Caratophyllum….hấp thụ các chất dinh dưỡng và nguyên tố cần thiết khác qua thân, lớp vỏ; đây là quá trình lọc CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 6 và hấp thụ các chất hòa tan. Hiệu quả thu hồi các chất dinh dưỡng nitơ của loại thực vật này từ 200 – 1560 kg/ha. Thực vật ngập nước bậc cao đóng vai trò lớn trong việc cung cấp oxy cho vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu cơ. Tuy nhiên cũng cần thiết thường xuyên thu hồi các loại thực vật nổi và thực vật ngập nước ra khỏi hồ để tránh hiện tượng nhiễm bẩn nước. § Nhóm thực vật trôi nổi (floating plants): Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước bao gồm hai phần: phần lá và thân mềm nổi trên mặt nước, đây là phần nhận ánh sáng trực tiếp từ mặt trời; phần dưới nước là rễ, rễ của các loài thực vật này là rễ chùm. Chúng phát triển trong lòng môi trường nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá thực hiện quá trình quang hợp. Loài thực vật này trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Khi chúng di chuyển kéo theo rễ quét trong lòng nước, các chất dinh dưỡng thường xuyên tiếp xúc và hấp thụ qua rễ. Rễ của loài thực vật này là giá thể cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải. So với loài thực vật ngập nước, loài thực vật trôi nổi này có khả năng xử lý các chất ô nhiễm rất cao. Nhóm này bao gồm các loại bèo như: Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, lục bình); Spirodella; Lema; Postia statiotes… Sinh khối của bèo tăng rất nhanh; trong điều kiện môi trường thuận lợi sau sáu ngày nuôi cấy chúng có thể tăng sinh khối đến 250 kg chất khô/ha.ngày đêm (Theo O’ bien,1981). Trong quá trình nghiên cứu bèo trong hồ sinh vật, các nhà khoa học nhận thấy rằng bộ rễ của bèo là nơi cư trú của nhiều loài vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa chất hữu cơ ở tầng bề mặt nước. Hiệu quả xử lý BOD đạt 95%; khả năng khử N-NH3, P đến 97%. Ngoài bèo trong hồ sinh vật còn có các lọai thực vật nổi khác như rau muống, họ sen súng. Đây là những loại thực vật đều có khả năng chuyển hóa vật chất rất cao. § Thực vật nửa ngập nước (emergent plants): Loài thực vật này có rễ bám vào đất nhưng phần thân và lá phát triển trên mặt nước. Phần rễ bám đất ngập nước, nhận các chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển chúng lên lá trên mặt nước để tiến hành quá trình quang hợp. Loài thực vật làm sạch môi trường chủ yếu phần lắng ở đáy lưu vực nước. CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 7 Bảng 1.1. Một số loài thực vật thủy sinh tiêu biểu. Nhóm Tên thông thường Tên khoa học Thực vật ngập nước Hydrilla Hydrilla verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aybertii Thực vật trôi nổi Lục bình(water hyacinth) Eichhornia crassipes Bèo tấm (duck week) Wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Thực vật nửa ngập nước Cattails Typha spp Cỏ lõi bấc (bulrush) Scirpus spp Sậy (reed) Phragmites communis Việc sử dụng thực vật thủy sinh trong quá trình làm sạch môi trường nước có những ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: - Chi phí xử lý không cao. - Quá trình công nghệ kỹ thuật không phức tạp. - Hiệu quả xử lý ổn định đối với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp. - Sinh khối sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích: o Làm nguyên liệu thủ công mỹ nghệ: cói, đay, cỏ, lục bình. o Làm thực phẩm cho người: rau muống, củ sen, củ súng. o Làm thức ăn cho gia súc: rau muống, lục bình, bèo tấm. o Làm phân xanh hay sản xuất khí sinh học. CÔNG TY MÔI TRƯỜNG HÀNH TRÌNH XANH “Superior Engineering Solutions for WATER & ENVIRONMENT” “Cung cấp giải pháp kỹ thuật tốt nhất cho nghành Nước & Môi Trường” -------------------o0o------------------- CHUYÊN TƯ VẤN, THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI,NƯỚC CẤP, KHÍ THẢI CUNG CẤP VẬT TƯ THIẾT BỊ NGHÀNH NƯỚC, HÓA CHẤT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG Địa Chỉ: 89/3 Phùng Hưng – Phường 13 – Quận 5 – TP.HCM Tel: 08. 350 11 997 - Email: hanhtrinhxanhco@gmail.com Website: www.hanhtrinhxanh.com.vn ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Chuyên đề 6: Nghiên cứu ứng dụng hồ sinh học trong xử lý nước thải Cao su © Copyright 2010 by Getech, All right reserved. Xin ghi rõ nguồn khi bạn phát hành lại thông tin từ tài liệu thuộc bản quyền của Getech GETECH 2010 8 Nhược điểm: - Diện tích dùng cho việc xử lý chất thải lớn. - Rễ thực vật là giá bám cho VSV, trong đó VSV gây bệnh cũng có khả năng phát triển, chúng sẽ là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường rất mạnh. - So với VSV, các quá trình trao đổi chất, sinh trưởng, sinh sản của thực vật chậm hơn nhiều. Do đó, việc chuyển hóa các vật chất có trong nước thải bởi thực vật thủy sinh thường rất chậm và hiệu suất chuyển hóa kém hơn nên thời gian xử lý kéo dài hơn so với xử lý bằng VSV. Nhiều trường hợp sinh khối phát triển quá giới hạn, gây khó kiểm soát do tạo sự lan rộng sang vùng sinh thái khác, làm m