Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỞ ĐẦU
Vi sinh vật là một thế giới sinh vật vô cùng nhỏ bé mà ta không thể quan sát bằng mắt thường. Nó phân bố khắp mọi nơi, trong đất, trong nước, trong không khí... Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong tự nhiên cũng như trong cuộc sống của con người. Nó biến đá mẹ thành đất trồng, nó làm giàu chất hữu cơ trong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn bật chất trong tự nhiên. Nó là các khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Nó đóng vai trò quyết định quá trình tự làm sạch các môi trường tự nhiên.
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng VSV trong đời sống hằng ngày. Các quá trình làm rượu, làm dấm, muối chua... đều ứng dụng đặc tính sinh học của các nhóm VSV. Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò của VSV thì việc ứng dụng trong sản xuất và đời sống hằng ngày càng rộng rãi và có hiệu quả lớn. Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, con người đã sử dụng VSV làm sạch môi trường, xử lý các chất độc hại, sử dụng VSV trong việc chế tạo phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc đến môi trường và bảo vệ sự cân bằng sinh thái.
Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới các dạng hòa tan, keo, không tan, bay hơi, không bay hơi, dễ phân hủy, khó phân hủy,... Phần lớn các chất hữu cơ trong nước đóng vai trò là cơ chất đối với vi sinh vật. Nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và tạo năng lượng cho vi sinh vật. Vì thế, công nghệ xử lý nước thải bằng sinh học thường được áp dụng vì dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng. Chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng, sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa, nhưng do trong môi trường có các vi khuẩn giúp cho quá trình chuyển hóa, phân hủy chất hữu cơ nên khi xử lý nước thải cần xem xét nước thải có các vi sinh vật hay không để lợi dụng sự có mặt của nó và nếu có thì tạo điều kiện tốt nhất cho các vi sinh vật phát triển.
Phương pháp xử lý sinh học được chia làm 2 loại:
Phương pháp kỵ khí: sử dụng vi sinh vật kỵ khí , hoạt động trong môi trường không có Oxy.
Phương pháp hiếu khí: sử dụng 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 các 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 tới 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 thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống nước xử lý.Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng.
CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC KỴ KHÍ
I. Cơ sở lý thuyết
Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tùy nghi để phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải, ở điều kiện không có oxi hòa tan với nhiệt độ, pH… thích hợp để cho các sản phẩm dạng khí (CO2, CH4). Quá trình phân hủy kị khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát:
(CHO)n NS → CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + Tế bào VI SINH
Quá trình sinh học kị khí có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD ≥ 10 – 30 (g/l). Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm việc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học.
II. Các công nghệ xử lý kị khí
III. Quá trình phân hủy kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:
Chất hữu cơ --------- CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới.
Quá trình kỵ khí sử dụng CO2¬ làm chất nhận điện tử, không cần oxy. Đây có thể trở nên một yếu tố làm giảm chi phí xử lý nước thải.
Quá trình kỵ khí sản xuất lượng bùn ít hơn từ 3 – 20 lần so với quá trình hiếu khí, bởi vì sự sản sinh năng lượng từ các quá trình kỵ khí tương đối thấp. Hầu hết năng lượng có được từ sự phá hủy cơ chất đều được tìm thấy trong các sản phẩm cuối của quá trình, đó là CH4. Nói về sản lượng tế bào, 50% cacbon hữu cơ được chuyển thành sinh khối trong điều kiện kỵ khi, trong khi với quá trình hiếu khí tỷ lệ này là 5%. Cứ từ 1 tấn khối lượng COD bị phân hủy thì có 20 – 150 kg khối lượng thô của tế bào sinh ra, so sánh với quá trình hiếu khí thì con số này là 400 – 600 kg (Speece, 1983, Switzenbaun, 1983).
Quá trình xử lý kỵ khí thích hợp cho các loại nước thải ô nhiễm nặng .
Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải trọng cao.
Hệ thống kỵ khí có thể phân hủy sinh học các hợp chất tổng hợp như các hydrocacbon béo có chlor như trichloroethylene, trihalomethan) và một số hợp chất khó phân hủy như lignin.
Hỗn hợp khí sinh ra được gọi là khí sinh học hay biogas, thành phần biogas như sau:
Methane (CH4) 55,65 %
Carbon dioxite (CO¬2) 35,45 %
Nitrogen (N2) 0,3 %
Hydrogen (H2) 0,1 %
Hydrogen Sulphide (H2S) 0,1 %
Biogas có trị nhiệt cao 4500 – 6000 kcal/m3 tùy vào thành phần % methan có trong biogas. Methane có trị nhiệt cao 9000 kcal/m3)
ZI8hL7zQwLw3ksx
