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

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.
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Lý do hình thành đề tài 1
1.2 Mục tiêu nghiê cứu 2
1.3 Nội dung nghiên cứu 2
1.4 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 ơ 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 cơng 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 hịa 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 hố lý và hố học 13
2.2.2.1 Quá trình keo tụ, tạo bơng 13
2.2.2.2 Phương pháp trung hồ 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 cơng cộng và bãi lọc 17
2.2.3.2 Cánh đồng tưới nơng 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 cĩ thiết bị trộn và cĩ bể lắng riêng (ANALIFT). 19
2.3 Vai trị 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 Mơ tả quá trình 33
4.2 Hố 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 hố 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 nhĩm vi sinh vật chủ yếu trong giai đoạn thuỷ phân 37
4.3.2 Các nhĩm vi sinh vật oxy hố cơ chất 41
4.3.3 Một số vi sinh vật chỉ thị trong các cơng 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 Lượng Oxy hoà tan trong nước 45
4.4.2 Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật 46
4.4.3 Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước thải 47
4.4.4 Các chất có độc tính ở trong nước thải ức chế đời sống vi sinh vật 47
4.4.5 pH của nước thải 47
4.4.6 Nhiệt độ 47
4.4.7 Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền 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 hơ hấp nội bào 50
4.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ 51
4.6 Các dạng cơng trình xử lý sinh học hiếu khí 51
4.6.1 Các cơng 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 cơng 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 thơng số tính tốn cơng 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 Sự cố 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