zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 5: Hồ sinh học và các hệ thống xử lý tự nhiên

Chia sẻ: Hứa Tung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Báo xấu

53
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 5: Hồ sinh học và các hệ thống xử lý tự nhiên có nội dung trình bày các kiến thức về xử lý nước thải bằng hồ sinh học tự nhiên, cơ chế hoạt động của hồ tùy tiện, thiết kế hồ sinh học, hệ thống xử lý nước thải tự nhiên đất ngập nước và cánh đồng tưới,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết dội dung bài giảng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 5: Hồ sinh học và các hệ thống xử lý tự nhiên

BAØI GIAÛNG CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC TRONG KYÕ THUAÄT MOÂI TRÖÔØNG CHÖÔNG 5: HOÀ SINH HOÏC VAØ CAÙC HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ TÖÏ NHIEÂN GVHD: TS. Leâ Hoaøng Nghieâm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com 1
XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN 2
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Hệ thống hồ sinh học ổn định nước thải (thường gọi là hồ sinh học) là các hồ nhân tạo lớn, không sâu, thường là hình chữ nhật sử dụng để xử lý nước thải. Hồ sinh học được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Nam Mỹ, đây là loại công trình xử lý nước thải phù hợp với các nước đang phát triển ở vùng khí hậu nóng. Các yếu tố tự nhiên như nhiệt độ cao và giàu ánh sáng mặt trời có khả năng thúc đẩy sự phát triển nhanh của các loại vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn và vi tảo) Hồ sinh học có khả năng xử lý các chất hữu cơ (BOD) trong nước thải theo cả hai cách hiếu khí và kỵ khí. Các quá trình chuyển hoá sinh học diễn ra trong hồ là các chu trình tự nhiên và liên tục. 3
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Quá trình XLNT thường diễn ra trong hai hoặc nhiều hồ. Sự xắp xếp bố trí và kích thước, độ sâu thiết kế của hồ có thể tạo ra các điều kiện hiếu khí ở hồ này hoặc kỵ khí ở hồ khác. Dòng nước thải ra khỏi hồ thường giàu dinh dưỡng do nồng độ tảo lớn. Số lượng các vi sinh vật gây bệnh và các vi sinh vật nguồn gốc từ chất thải sinh họat trong dòng ra khỏi hồ sinh học giảm đáng kể [Mara và cs., 1992; Mara và Pearson, 1987; U.S. EPA, 1977a]. Hệ thống hồ sinh học ổn định nước thải dễ xây dựng, giá thành thấp, tính đệm lớn và hiệu quả xử lý cao. 4
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Ưu điểm của hồ sinh học Dễ xây dựng: công tác xây dựng chủ yếu là đào đất, ngoài ra cũng có thể tận dụng các ao hồ tự nhiên phù hợp để làm hồ sinh học. Chi phí thấp: Do cấu tạo đơn giản, hồ ổn định nước thải là loại công trình rẻ nhất so với các công trình XLNT khác. Tính đệm: Hồ sinh học ổn định nước thải có thể chịu được hàm lượng kim loại nặng cao (đến khoảng 30mg/l). Hồ còn có thể tự điều tiết được các hiện tượng sốc hữu cơ hoặc thuỷ lực không ổn định của dòng nước thải đầu vào [Mara & Pearson, 1986]. Hiệu quả cao: Các hệ thống hồ được thiết kế đúng có thể đạt hiệu suất xử lý theo BOD > 90%, nitơ từ 70 ÷ 90% và phôtpho là 30 ÷ 50%. HSH có khả năng xử lý các loại sinh vật gây bệnh cao mà không cần sử dụng các biện pháp xử lý bậc cao khác như clo hoá, ozon hoá, UV,… có thể diệt được vi khuẩn gây bệnh và có thể đáp ứng được các quy định của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đối với chất lượng nước tưới cây [WHO, 2006; WHO,1989]. Kết hợp nuôi cá, trồng tảo mang hiệu quả kinh tế cao. 5
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Nhược điểm của hồ sinh học Hàm lượng các chất lơ lửng trong nước thải ra khỏi hồ cao hơn so với các công trình xử lý sinh học khác do sự xuất hiện tảo trong dòng nước thải ra khỏi hồ. Thời gian lưu thuỷ lực lâu đi đôi với thể tích hồ lớn để XLNT có thể là yếu tố hạn chế đối với quá trình này do yêu cầu diện tích và chi phí đất sử dụng cao. Phát sinh mùi hôi Khó kiểm soát quá trình 6
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Có 3 loại HSH: • Hồ kỵ khí • Hồ tuỳ tiện • Hồ hiếu khí/ Hồ xử lý triệt để. Chức năng của hồ kỵ khí và hồ tùy tiện là xử lý BOD cà hồ xử lý triệt để là tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh (chỉ tiêu faecal coliform thường được sử dụng để chỉ thị cho quá trình xử lý). Hồ sinh học kỵ khí có ưu điểm chính là xử lý được nước thải ô nhiễm hữu cơ cao có hàm lượng chất lơ lửng lớn. Hồ sinh học tuỳ tiện và HSH hiếu khí có quần thể tảo lớn. Tảo đóng vai trò chú yếu trong quá trình ổn định nước thải. Các hồ này đôi khi còn được gọi là HSH quang hợp hay là HSH làm thoáng tự nhiên. 7
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Các quá trình lên men kỵ khí và oxy hoá hiếu khí: Lên men kỵ khí gồm hai giai đoạn: Giai đoạn thứ nhất là sự thối rữa chất hữu cơ, tại đây vi khuẩn sẽ lên men để tạo thành sinh khối mới và hình thành các sản phẩm trung gian khác la axit hữu cơ. vi khuẩn Chất hữu cơ → tế bào vi khuẩn mới + hỗn hợp axit hữu cơ Giai đoạn thứ hai là phân huỷ các CHC hình thành giai đoạn một nhờ các loại vi khuẩn mêtan tạo thành khí mêtan và các sản phẩm đơn giản khác. Vi khuẩn Hỗn hợp axit hữu cơ → tế bào VK mới + CH4 + CO2 + H2O + NH3, v.v… 8
HOÀ OÅN ÑÒNH CHAÁT THAÛI Oxy hoá hiếu khí có thể biểu diễn bằng các quá trình đơn giản như saU: Vi khuẩn Chất hữu cơ + O2 → tế bào VK mới + H2O + CO2 + PO43- + NH3, v.v… Một lượng lớn oxy được cung cấp nhờ quá trình quang hợp của tảo: Vi khuẩn H2O + CO2 → tế bào tảo mới + H2O + O2 9
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ KỴ KHÍ HSH kỵ khí thường sâu từ 2 đến 5 m (có thể lên đến 9 m). Hồ tiếp nhận nước thải thô có tải lượng hữu cơ cao 220 – 560 kg BOD5/ha.ngày. Hồ được sử dụng như một bể tự hoại hở để xử lý sơ cấp nước thải ô nhiễm hữu cơ nặng. Các loại cặn trong nước thải lắng xuống đáy hồ tạo thành lớp bùn cặn, tại đây quá trình lên men kỵ khí nhờ các loại VK tạo axit, VK tạo axetat và VK tạo mêtan thực hiện trong điều kiện nhiệt độ trên 15oC. HSH kỵ khí hoạt động rất tốt đối với vùng khí hậu ấm. BOD được xử lý đạt hiệu suất cao, từ khoảng 40% ở 10oC hoặc thấp hơn cho đến trên 60% ở > 20oC. Các lớp váng thường được hình thành trên bề mặt, các loại ruồi muỗi có thể phát triển trên bề mặt trong mùa hè. Vì vậy cần có các biện pháp xử lý thích hợp như phun nước sạch, nước sau xử lý hoặc một số trường hợp đặc biệt có thể phun các hoá chất diệt muỗi phù hợp, dễ phân huỷ sinh học. 10
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ KỴ KHÍ Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong hò kỵ khí. 11
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ KỴ KHÍ Sự xuất hiện mùi (phần lớn là hydrô sunfua) là một trong những nhược điểm chính của HSH kỵ khí. Các loại VK khử sunfat như Desulfovibrio khử sunfat thành hydro sunfua có mùi khó chịu như mùi trứng thối. Một phần hydro sunfua hoà tan trong nước sẽ tham gia một loạt các phản ứng hoá học. Đó là các phản ứng phân ly phân tử H2S thành ion bisunfua (HS-) và phân ly ion bisunfua thành ion sunfua (S2-). Sự phân bố hàm lượng H2S, HS- và S2- trong nước phụ thuộc vào pH trong HSH kỵ khí cao sẽ làm giảm mức độ bốc mùi hôi thối. Mùi sinh ra không phải là vấn đề lớn nếu như thông số thiết kế theo tải lượng BOD cho phép được chọn đúng và nồng độ SO42- trong nước thải đầu vào không vượt quá 500 mg/L [Mara và cs., 1992]. Đôi khi trong HSH kỵ khí xuất hiện các vẫn bùn màu đỏ sẫm hoặc màu đỏ tía. Đây là các dạng VK quang hợp oxy hoá sunfua kỵ khí. Sự xuất hiện của chúng có lợi và có thể giảm được sự tạo mùi hydro sunfua [Mara & Pearson, 1987]. 12
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC TÙY TIỆN Có hai dạng hồ sinh học tùy tiện: Hồ sinh học tùy tiện sơ cấp thu nhận trực tiếp nước thải từ nguồn thải; Hồ sinh học thứ cấp thu nhận nước thải sau khi xử lý một phần (thường sau hồ sinh học kỵ khí, bể tự hoại, hồ sinh học tùy tiện sơ cấp). Các hồ tùy tiện thường có độ sâu từ 1 đến 2m (trung bình là 1,5 m). HSH tuỳ tiện được thiết kế để xử lý tải trọng BOD bề mặt tương đối nhỏ (100 ÷ 400 kg BOD/ha.ngđ) nhằm thúc đẩy sự phát triển của tảo. Lượng oxy hoà tan cung cấp cho các loại VK trong hồ để xử lý BOD do các hoạt động quang hợp của tảo cung cấp Ö hoạt động của HSH tuỳ tiện dựa vào sự phát triển tự nhiên của tảo. HSH tuỳ tiện thường có màu lam thẫm do mật độ đậm đặc của tảo, các loại tảo lam (Chlamydomonas và Euglena) chiếm ưu thế hơn so với tảo lục (Chlorella). 13
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC TÙY TIỆN Đối với HSH tuỳ tiện sơ cấp có hai cơ chế xử lý BOD như sau [Mara và Pearson, 1987]: • Lắng cặn và tiếp theo đó là lên men kỵ khí bùn cặn lắng; đến 30% lượng BOD trong nước thải đầu vào có thể chuyển thành khí mêtan. • VK hiếu khí oxy hoá các hợp phần hữu cơ không lắng được trong nước thải cũng như sản phẩm của quá trình lên men kỵ khí. • Lượng oxy cần thiết cho quá trình này một phần được tạo thành từ quá trình quang hợp của vi tảo. Chúng phát triển mạnh và làm cho hồ có màu xanh thẫm. • Tảo hấp thụ được phần lớn cacbon diôxit là sản phẩm trao đổi chất cuối cùng của VK. Trong HSH tùy tiện thứ cấp, Các hợp phần hữu cơ theo BOD còn lại không lắng được oxy hoá bởi các loại VK dị dưỡng (Pseudomonas, Flavobacter và Alcaligenes…). Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý BOD do hoạt động quang hợp của vi tảo trong HSH tuỳ tiện cung cấp. Gió tác động quan trọng trong hoạt động của HSH tuỳ tiện vì nó làm tăng sự khuyếch tán oxy không khí vào nước và xáo trộn các tầng nước trong hồ. Sự xáo trộn này tạo điều kiện phân bố đồng nhất BOD, oxy hoà tan, VK, tảo và làm tăng cường độ ổn định chất thải. 14
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN Hoà tuyø tieän Toàn taïi 03 vuøng: 9 (1) ôû beà maët, vi khuaån vaø taûo soáng coäng sinh; 9 (2) ñaùy hoà, tích luõy caën laéng vaø caën naøy bò phaân huûy nhôø vi khuaån kî khí; 9 (3) khu vöïc trung gian, chaát höõu cô chòu söï phaân huûy cuûa vi khuaån tuøy tieän. Söû duïng maùy khuaáy taïo ñieàu kieän hieáu khí treân beà maët khi taûi troïng cao. 15
CÔ CHEÁ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA HOÀ TUØY TIEÄN 16
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC TÙY TIỆN Đối với HSH tuỳ tiện sơ cấp có hai cơ chế xử lý BOD như sau [Mara và Pearson, 1987]: • Lắng cặn và tiếp theo đó là lên men kỵ khí bùn cặn lắng; đến 30% lượng BOD trong nước thải đầu vào có thể chuyển thành khí mêtan. • VK hiếu khí oxy hoá các hợp phần hữu cơ không lắng được trong nước thải cũng như sản phẩm của quá trình lên men kỵ khí. • Lượng oxy cần thiết cho quá trình này một phần được tạo thành từ quá trình quang hợp của vi tảo. Chúng phát triển mạnh và làm cho hồ có màu xanh thẫm. • Tảo hấp thụ được phần lớn cacbon diôxit là sản phẩm trao đổi chất cuối cùng của VK. Trong HSH tùy tiện thứ cấp, Các hợp phần hữu cơ theo BOD còn lại không lắng được oxy hoá bởi các loại VK dị dưỡng (Pseudomonas, Flavobacter và Alcaligenes…). Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý BOD do hoạt động quang hợp của vi tảo trong HSH tuỳ tiện cung cấp. Gió tác động quan trọng trong hoạt động của HSH tuỳ tiện vì nó làm tăng sự khuyếch tán oxy không khí vào nước và xáo trộn các tầng nước trong hồ. Sự xáo trộn này tạo điều kiện phân bố đồng nhất BOD, oxy hoà tan, VK, tảo và làm tăng cường độ ổn định chất thải. 17
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC TÙY TIỆN Đối với HSH tuỳ tiện sơ cấp có hai cơ chế xử lý BOD như sau [Mara và Pearson, 1987]: • Lắng cặn và tiếp theo đó là lên men kỵ khí bùn cặn lắng; đến 30% lượng BOD trong nước thải đầu vào có thể chuyển thành khí mêtan. • VK hiếu khí oxy hoá các hợp phần hữu cơ không lắng được trong nước thải cũng như sản phẩm của quá trình lên men kỵ khí. • Lượng oxy cần thiết cho quá trình này một phần được tạo thành từ quá trình quang hợp của vi tảo. Chúng phát triển mạnh và làm cho hồ có màu xanh thẫm. • Tảo hấp thụ được phần lớn cacbon diôxit là sản phẩm trao đổi chất cuối cùng của VK. Trong HSH tùy tiện thứ cấp, Các hợp phần hữu cơ theo BOD còn lại không lắng được oxy hoá bởi các loại VK dị dưỡng (Pseudomonas, Flavobacter và Alcaligenes…). Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý BOD do hoạt động quang hợp của vi tảo trong HSH tuỳ tiện cung cấp. Gió tác động quan trọng trong hoạt động của HSH tuỳ tiện vì nó làm tăng sự khuyếch tán oxy không khí vào nước và xáo trộn các tầng nước trong hồ. Sự xáo trộn này tạo điều kiện phân bố đồng nhất BOD, oxy hoà tan, VK, tảo và làm tăng cường độ ổn định chất thải. 18
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC HIẾU KHÍ Coù dieän tích roäng, noâng. Chaát höõu cô ñöôïc xöû lyù nhôø söï coäng sinh giöõa taûo vaø vi khuaån döôùi daïng lô löûng. OÂxy cung caáp cho vi khuaån nhôø söï khueách taùn qua beà maët vaø quang hôïp cuûa taûo. Chaát dinh döôõng vaø CO2 sinh ra ñöôïc taûo söû duïng. Hoà hieáu khí coù hai daïng: (1) toái öu saûn löôïng taûo, chieàu saâu hoà caïn 0,15 – 0,45 m; (2) toái öu löôïng oâxy cung caáp cho vi khuaån, chieàu saâu hoà 1,5m. Taêng cöôøng cung caáp oâxy baèng caùch thoåi khí nhaân taïo. Hồ hiếu khí có chức năng chính là xử lý BOD và diệt các loại VK gây bệnh. Ngoài ra hồ có thể tách được một lượng đáng kể các chất dinh dưỡng ra khỏi nước. 19
HOÀ SINH HOÏC TÖÏ NHIEÂN HỒ SINH HỌC HIẾU KHÍ Cơ chế chính của quá trình khuẩn feacal coliform trong HSH tuỳ tiện và HSH xử lý triệt để như sau: • Thời gian và nhiệt độ; • pH cao (>9) cùng với ánh sáng mặt trời; • Cường độ bức xạ ánh sáng lớn kết hợp với nồng độ oxy hoà tan cao. Giá trị pH cao (khoảng 9) trong nước hồ do quá trình quang hợp của tảo diễn ra mạnh, đó là sự tiêu thụ CO2 nhanh hơn so với sự hình thành từ quá trình hô hấp của VK. Kết quả là: 2HCO3- → CO32- + H2O + CO2 (4.1) CO32- + H2O → 2OH- + CO2 (4.2) Sự cố định CO2 của tảo tích luỹ ion hydroxyl trong nước thường làm cho giá trị pH tăng lên đến 9. 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.