Thạc Sĩ Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khíCHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI

Việt Nam là một nước đang phát triển. Công nghiệp hóa- hiện đại hóa được xem như chìa khóa để phát triển đất nước. Hiện nay với hơn 800.000 cơ sở sản xuất công nghiệp và gần 70 khu chế xuất, khu công nghiệp tập trung đã đóng góp một phần lớn vào GDP của đất nước. Bên cạnh sự phát triển của các ngành kinh tế, sự phồn vinh của đất nước thì vấn đề luôn đi kèm với sự phát triển là ô nhiễm môi trường, một vấn đề nhức nhối và chưa được quan tâm đúng mức. Các chất thải đủ loại của các ngành công nghiệp với hàm lượng cao của các chất độc hại, các chất hữu cơ và kim loại nặng được xả thẳng ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người.
Ngoài ra, nước ta cũng là một quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao trong khu vực và trên thế giới. Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày của người dân, một lượng nước thải sinh hoạt không nhỏ chưa được xử lý đã được thải ra môi trường dẫn đến tình trạng ô nhiễm mùi và hàm lượng chất hữu cơ cao.
Do đó, vấn đề được đặt ra là làm thế nào để giảm bớt nồng độ ô nhiễm của nước thải đến mức độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam trước khi thải ra môi trường. Vì vậy, xử lý nước thải là một việc làm rất cần thiết và cấp bách. Thực tế là trong số các biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải đã và đang được coi là biện pháp chủ lực.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hoá học, phương pháp nhiệt nhưng phương pháp luôn được hướng tới trong các nghiên cứu và ứng dụng là xử lý sinh học, do công nghệ đơn giản, chi phí vận hành thấp nhờ dựa vào tác nhân chủ đạo là các vi sinh vật. Cho đến nay người ta đã xác định được rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Vì vậy, việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một bước cực kì quan trọng và cần thiết trong tất cả các hệ thống xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải là phương pháp phổ biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay.
Tuy phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí là rất phổ biến và đã được nghiên cứu nhiều nhưng các tài liệu liên quan còn khá phân tán, rải rác, khó nắm bắt tổng thể. Từ những băn khoăn trên và để góp phần làm rõ thêm về vai trò của các loại vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí” đã ra đời.

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước thải gây ra cho môi trường.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải nói chung.
- Tổng quan về các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải.
- Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí: các biến đổi hoá sinh học và vi sinh học, động học của quá trình, các thông số ảnh hưởng, các dạng công trình xử lý vi sinh hiếu khí .

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập, sắp xếp và tổng hợp những tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành một hệ thống logic và hoàn chỉnh.

[HR][/HR]​MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp I
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn II
Lời cảm ơn . III
Mục lục . IV
Danh mục các chữ viết tắt . IX
Danh mục các bảng . X
Danh mục các hình XI
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.3 Lý do hình thành đề tài . 1
1.4 Mục tiêu nghiê cứu 2
1.5 Nội dung nghiên cứu . 2
1.6 Phương pháp nghiên cứu 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1 Tổng quan về nước thải 3
2.1.1 Khái niệm về nước thải và sự ô nhiễm nước . 3
2.1.2 Phân loại nước thải . 5
2.1.2.1 Nước thải sinh hoạt 5
2.1.2.2 Nước thải công nghiệp . 7
2.1.2.3 Nước thải là nước mưa . 8
2.1.3 Các chất gây nhiễm bẩn nước . 9
2.2 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải 10
2.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 10
2.2.1.1 Thiết bị chắn rác 10
2.2.1.2 Thiết bị nghiền rác 11
2.2.1.3 Bể điều hòa . 11
2.2.1.4 Bể lắng cát 11
2.2.1.5 Quá trình lắng 12
2.2.1.6 Quá trình lọc 12
2.2.1.7 Quá trình tuyển nổi . 12
2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý và hoá học 13
2.2.2.1 Quá trình keo tụ, tạo bông . 13
2.2.2.2 Phương pháp trung hoà 14
2.2.2.3 Phương pháp hấp phụ 14
2.2.2.4 Phương pháp trích ly . 15
2.2.2.5 Phương pháp trao đổi ion . 15
2.2.2.6 Phương pháp xử lý bằng màng . 15
2.2.2.7 Khử khuẩn 16
2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học . 16
2.2.3.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc . 17
2.2.3.2 Cánh đồng tưới nông nghiệp 17
2.2.3.3 Hồ sinh học 17
2.2.3.4 Bể lọc sinh học 18
2.2.3.5 Bể xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính (aerotank) 18
2.2.3.6 Bể UASB . 19
2.2.3.7 Bể lên men có thiết bị trộn và có bể lắng riêng (ANALIFT) . 19
2.3 Vai trò của phương pháp sinh học hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải 19
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1 Nguyên tắc chung của quá trình . 22
3.2 Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải 23
3.2.1 Vi khuẩn (Bacteria) . 24
3.2.2 Virus và thực khuẩn thể 26
3.2.3 Vi nấm (Fungi) . 27
3.2.3.1 Nấm men . 27
3.2.3.2 Nấm mốc . 27
3.2.4 Tảo (Algae) . 28
3.2.5 Nguyên sinh động vật (Protozoa) 29
3.3 Quá trình sinh trưởng của tế bào vi sinh vật . 29
3.3.1 Giai đoạn làm quen 31
3.3.2 Giai đoạn phát triển theo số mũ . 31
3.3.3 Giai đoạn chậm dần . 31
3.3.4 Giai đoạn ổn định . 31
3.3.5 Giai đoạn suy vong 32
CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG VI SINH VẬT TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ
4.1 Mô tả quá trình 33
4.2 Hoá sinh học của quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 34
4.2.1 Giai đoạn thuỷ phân (phân huỷ ngoại bào) 34
4.2.2 Giai đoạn oxy hoá 35
4.3 Vi sinh vật học của quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 37 37
4.3.1 Các nhóm vi sinh vật chủ yếu trong giai đoạn thuỷ phân 37
4.3.2 Các nhóm vi sinh vật oxy hoá cơ chất . 41
4.3.3 Một số vi sinh vật chỉ thị trong các công trình xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học hiếu khí . 43
4.4 Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong nước thải trong điều kiện hiếu khí 45
4.4.1 Löôïng Oxy hoaø tan trong nöôùc . 45
4.4.2 Thaønh phaàn dinh döôõng ñoái vôùi vi sinh vaät . 46
4.4.3 Noàng ñoä cho pheùp cuûa chaát baån höõu cô coù trong nöôùc thaûi 47
4.4.4 Caùc chaát coù ñoäc tính ôû trong nöôùc thaûi öùc cheá ñôøi soáng vi sinh vaät 47
4.4.5 pH cuûa nöôùc thaûi 47
4.4.6 Nhieät ñoä . 47
4.4.7 Noàng ñoä caùc chaát lô löûng ôû daïng huyeàn phu 48ø
4.5 Động học của quá trình phân huỷ chất hữu cơ tronbg nước thải trong điều kiện hiếu khí 48
4.5.1 Chất nền – Giới hạn của tăng trưởng . 49
4.5.2 Sự tăng trưởng tế bào và sử dụng chất nền . 49
4.5.3 Ảnh hưởng của hô hấp nội bào . 50
4.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ 51
4.6 Các dạng công trình xử lý sinh học hiếu khí . 51
4.6.1 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên 51
4.6.1.1 Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc . 51
4.6.1.2 Hồ sinh học hiếu khí 55
4.6.2 Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo 55
4.6.2.1 Bể lọc sinh học . 55
4.6.2.2 Bể Aerotank - bùn hoạt tính 57
4.7 Các thông số tính toán công trình xử lý . 59
4.8 Một số vấn đề cần lưu ý khi vận hành hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí 62
4.8.1 Những vấn đề trong phân tích bùn hoạt tính 62
4.8.1.1 Söï coá 62
4.8.1.2 Cách khắc phục: . 65
4.8.2 Những vấn đề trong quá trình xử lý nước thải . 66
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận . 67
5.2 Kiến nghị . 67











DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DO (Dissolved Oxygen): oxy hoà tan.
BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.
TOC: Cacbon hữu cơ toàn phần hay tổng cacbon hữu cơ.
AND: deoxyribonucleic acid.
ARN: ribonucleic acid
ATP: adenosine – 5’- triphosphate.
SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn.
STT: số thứ tự
GDP (Gross Domestic Product): Tổng sản lượng nội địa.











DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt 5
Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt . 6
Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công nghiệp 7
Bảng 4.1: Tóm tắy nguyên nhân và hậu quả của nhựng sự cố trong bùn hoạt tính . 64













DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Ước tính tổng lượng nước thải hàng ngày (Việt Nam) . 3
Hình 3.1: Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số lượng theo thang logarit 30
Hình 4.1: Tiến trình thuỷ phân của vi sinh vật trong nước thải 35
Hình 4.2: Tiến trình oxy hoá sinh học của vi khuẩn . 37