Phương pháp nguyên cứu
Phương pháp nguyên cứu
khoa học
khoa học
Huỳnh Ngọc Tường
Huỳnh Ngọc Tường
Lớp 08 sh112
Lớp 08 sh112

Dùng vi sinh vật để sử lý
Dùng vi sinh vật để sử lý
nước thải
nước thải

•
Lý do chon dề tài
hiện nay môi trường bi ô nhiễm khá nặng nề,từ nhiều dạng và
nhiều hình thức các chất thải trong môi trường rất da dạng,rắn
lỏng,khí,bụi,hơi.chúng làm giảm hệ sinh thái,phá hủy bầu khí quyền

•
Mục tiêu
tìm ra giải pháp tốt nhất dùng sinh vật có sẵn làm giảm ô nhiễm môi
trường ít tốn chi phí hơn. Vấn đề còn lại là cơ chế tài chính và cơ

hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ
trong nước thải. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu
cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử
dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành
tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các
giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium,
Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát
hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có cácloại hình
sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và
Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai
trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên
sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra
sạch hơn về mặt vi sinh.
•
Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi
khuẩn có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát
triển của các vi khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian
đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng
bùn của các bể xử lý đang hoạt động gần đó cho thêm vào bể mới
như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý. Chu kỳ phát
triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:

•
Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào
hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là
giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu
quá trình phân bào.
•
Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế
bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc

sinh vật bí mật.

•
Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh
vật trong bể xử lý nước thải
•
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse,
disposal, 1991
•

•
Như đã nói ở trên vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng
đầu trong các bể xử lý nước thải. Do đó trong các bể
này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương
thích với lưu lượng các chất ô nhiễm đưa vào bể. Điều
này có thể thực hiện thông qua quá trình thiết kế và vận
hành. Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán
chính xác thời gian tồn lưu của vi khuẩn trong bể xử lý
và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh
sản được. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần
thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất
dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn ) phải được điều
chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn

•
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý nước
thải hiếu khí
•
LoạiCác yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của công trìnhBùn hoạt
tínhLoại bể phản ứngThời gian lưu của nước thải trong bể phản ứngChế

•
Chất hữu cơlên men > yếm khíCH4 + CO2 + H2
+ NH3 + H2SHỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí
sinh học hay biogas. Thành phần của Biogas như sau:
•

•
Methane (CH4) 55 ¸ 65%Carbon dioxide (CO2) 35 ¸
45%Nitrogen (N2) 0 ¸ 3%Hydrogen (H2) 0 ¸ 1%Hydrogen
Sulphide (H2S) 0 ¸ 1%

•
Methane có nhiệt trị cao (gần 9.000 kcal/m3). Do
đó, nhiệt trị của Biogas khoảng 4.500 ¸ 6.000
kcal/m3, tùy thuộc vào phần trăm của methane
hiện diện trong Biogas.
•
Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3
giai đoạn chính như sau:
•
Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử.
•
Tạo nên các axít.
•
Tạo methane.
•

•
Giai đoạn I Thủy phân và lên menGiai đoạn
IITạo axid acetic, H2 Giai đoạn IIISinh CH4

•
Ở các nước vùng ôn đới nhiệt độ môi trường
thấp; do đó tốc độ sinh khí chậm và ở nhiệt độ
dưới 10oC thể tích khí sản xuất được giảm
mạnh. Để cải thiện tốc độ sinh khí người ta có
thể dùng Biogas đun nóng nguyên liệu nạp,
hoặc đun nước nóng để trao đổi nhiệt qua các
ống hình xoắn ốc lắp đặt sẵn trong lòng hầm ủ.
Ngoài ra người ta còn dùng các tấm nhựa trong
để bao hầm ủ lại, nhiệt độ bên trong tấm nhựa
trong sẽ cao hơn nhiệt độ môi trường từ 5 ¸
10oC, hoặc thiết kế cho phần trên hầm ủ chứa
nước và lượng nước này được đun nóng lên
bằng bức xạ mặt trời, hoặc tạo lớp cách nhiệt
với môi trường bằng cách phủ phân compost
hoặc lá cây lên hầm ủ.

•
Ảnh hưởng của độ mặn
•
Thường trên 90% trọng lượng nguyên liệu là nước.
TTNLM đã tìm hiểu khả năng sinh Biogas của hầm ủ tùy
thuộc nồng độ muối trong nước. Kết quả cho thấy vi
khuẩn tham gia trong quá trình sinh khí methane có khả
năng dần dần thích nghi với nồng độ của muối ăn NaCl
trong nước. Với nồng độ < 0,3% khả năng sinh khí
không bị giảm đáng kể. Như vậy việc vận hành các hệ
thống xử lý yếm khí tại các vùng nước lợ trong mùa khô
không gặp trở ngại nhiều (Lê Hoàng Việt, 1988).
•

nạp.

•
Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp
•
Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp có thể biểu thị bằng 2 nhân
tố sau:
•
Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m3/ngày hay
VS/m3/ngày
•
Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong hầm ủ HRT
•
Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi
khuẩn ở giai đoạn 3 không sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ gây
bất lợi cho các vi khuẩn methane.
•

•
Ảnh hưởng của các chất khóang trong nguyên liệu nạp
•
Các chất khóang trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực hoặc
tiêu cực đến quá trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ thấp Nikel
làm tăng quá trình sinh khí.
•
Các chất khóang này còn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối
kháng. Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của một
nguyên tố do sự có mặt một nguyên tố khác. Hiện tượng đối kháng
là hiện tượng giảm độc tính của một nguyên tố do sự có mặt của
một nguyên tố khác.

Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo
•
Và sự tiếp xúc của các mầm bệnh với bức xạ mặt trời (UV)
•
Thông thường người ta kết hợp việc xử lý nước thải và sản xuất và thu hoạch tảo để
loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải. Tuy nhiên tảo rất khó thu hoạch (do kích thước
rất nhỏ), đa số có thành

•
tế bào dày 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.
•
Thủy sinh thực vật là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước,
nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và
phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm
phân compost, thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi
gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận.
•
Các loại thủy sinh thực vật chính
•
Thủy thực vật sống chìm: loại thủy thực vật này phát triển dưới mặt nước
và chỉ phát triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên
các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch
tán của ánh sáng vào nước. Do đó các loài thủy sinh thực vật này không
hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải.
•
Thủy thực vật sống trôi nổi: rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà
lơ lửng trên mặt nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó trôi
nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho
vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.

•

•
Ưu điểm của các quy trình yếm khí được trình bày dưới đây:

•
Quá trình phân hủy yếm khí dùng CO2 có sẵn như một tác nhân
nhận điện tử làm nguồn ôxy của nó. Quá trình này không đòi hỏi
ôxy vì việc cung cấp ôxy sẽ làm tăng đáng kể chi phí xử lý nước
thải.
•
Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra lượng bùn thấp hơn (từ 3 đến
20 lần so với quá trình hiếu khí), vì năng lượng do vi khuẩn yếm
khí tạo ra tương đối thấp. Hầu hết năng lượng rút ra từ sự phân
hủy chất nền là từ sản phẩm cuối cùng đó là CH4. Đối với việc
tạo tế bào 50% cácbon hữu cơ được chuyển thành sinh khối
trong các điều kiện yếm khí. Khối lượng tịnh của tế bào được tạo
ra trên một tấn COD (nhu cầu oxygen hóa học) đã phân hủy là từ
20 đến 150 kg, so với 400 đến 600 kg của quá trình phân hủy
hiếu khí.
•
Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra một loại khí có ích đó là
methan. Chất khí này có chứa 90% năng lượng, có thể dùng để
đốt tại chỗ cho các lò phân hủy chất thải, hay dùng để sản xuất
điện năng. Khoảng 3 -5% bị thải bỏ dưới hình thức nhiệt. Việc
tạo ra mêtan góp phần làm giảm BOD (nhu cầu oxygen sinh hóa)
trong bùn đã bị phân hủy.
•
Năng lượng cần cho xử lý nước thải cũng giảm.
•

•
Thời gian lưu
•
Thời gian lưu của nước thải tùy thuộc vào tính chất và điều kiện môi trường của nó,
phải đủ lâu để các vi khuẩn yếm khí thực hiện việc trao đổi chất trong bồn phân hủy.
Bồn phân hủy dựa trên sản phẩm của UTI có thời gian lưu ngắn hơn (1 đến 10 ngày),
thời gian lưu của các bồn phân hủy ở nhiệt độ thường và ở nhiệt độ cao là từ 25 đến
35 ngày nhưng có thể thấp hơn.
•

•
Độ pH
•
Hầu hết các vi khuẩn tạo mêtan hoạt động trong phạm vi pH từ 6,7 đến 7,4, tối ưu là
từ 7,0 đến 7,2, sự phân hủy có thể thất bại nếu pH gần ở mức 6,0. Vi khuẩn tạo axít
tạo ra những axít hữu cơ có khuynh hướng làm giảm độ pH trong bồn phản ứng.
Dưới điều kiện bình thường sự giảm pH này sẽ được giảm đi do chất đệm
(bicarbonate) tạo ra bởi nhóm vi khuẩn tạo mêtan. Trong những điều kiện môi trường
khắc nghiệt, khả năng tạo chất đệm có thể không xảy ra và cuối cùng làm ngưng việc
tạo ra mêtan. Axít gây cản trở nhiều hơn cho nhóm vi khuẩn tạo mêtan so với nhóm
vi khuẩn tạo axít. Sự tăng axít dễ bay hơi như thế sẽ là dấu hiệu cho thấy hệ thống
không còn hoạt động hiệu quả. Theo dõi tỷ lệ tổng mức axít dễ bay hơi (như axít
acetic) so với tổng độ kiềm (như cácbonat canxi) để bảo đảm rằng tỷ lệ này luôn
dưới 0,1.
•

•
Chất độc
•
Rất nhiều loại chất độc chịu trách nhiệm về sự hoạt động không hiệu quả hay xảy ra