Lời nóI ĐẦU


CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI



tải về 436.46 Kb.
trang3/6
Chuyển đổi dữ liệu08.12.2017
Kích436.46 Kb.
#4218
1   2   3   4   5   6

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI


Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý phụ thuộc vào các yếu tố như :

  • Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước

  • Lưu lượng nước thải

  • Các điều kiện của trại chăn nuôi

  • Hiệu quả xử lý

Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp sau :

  • Phương pháp cơ học

  • Phương pháp hóa lý

  • Phương pháp sinh học

Trong các phương pháp trên ta chọn xử lý sinh học làm phương pháp chính. Công trình xử lý sinh học thương đặt sau các công trinh xử lý cơ học, hóa lý.

2.1 Phương pháp xử lý cơ học


Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo kiều kiện thuận lợi và giảm khối tích của công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra còn có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn ( khoảng vài ngàn mg/l ) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi ddauw sang các công trình xử lý phía sau.

Sau khi tách, nước thải được đưa ra công trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón.


2.2 Phương pháp xử hóa lý học


2.2.1 Keo tụ - tạo bông

Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó để tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian nhưng hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất kẹo tụ thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,…kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.

Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào nước thải các hạt keo tụ mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng của nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và các chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, các hạt nhôm hidroxid sắt hidroxi được đưa vào mang điện tích dương). Khi đó điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn và dễ lắng hơn.

Theo nghiên cứu của trương thanh cảnh (2001) tại trại chăn nuôi 2/9: phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải chăn nuôi heo.

Ngoài keo tụ loại bỏ được P tồn tại ở dạng PO43- do tạo kết tủa ALPO4 và FePO4.

Phương pháp này loại bỏ hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi. Tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.



2.2.2 Tuyển nổi

Mục đích của việc tuyển nổi là để tách các hợp chất không tan, hoặc tan có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, hoặc các chất lỏng có trọng lượng nhỏ hơn tỷ trọng của chất lỏng làm nền, trong nước thải chăn nuôi, tuyển nổi được áp dụng nhằm tách các chất rắn có kích thước nhỏ, lắng kém.

Các loại bể tuyển nổi thường gặp:


  • Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lực vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải, các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.

  • Tuyển nổi phân tán không khí bằng mấy bơm khí nén: qua các vòi phun (xử lý nước thải chưa có tạp chất dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới với các chi tiết chuyển động), qua các tấm xốp…

  • Tuyển nổi với tách không khai với nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước): được sử dụng rộng rãi voies nước thải chứa chất bẩn kích thước nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ.

  • Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học, tuyển nổi hóa học.

2.2.3 Khử trùng

Mục đích của việc khử trùng nhằm loại bỏ các vi sinh vật (có nhiều trong nước thải chăn nuôi) có khả năng gây anh hưởng đến môi trường tiếp nhận và sức khỏe con người.

Một số phương pháp và hóa chất khử trùng thường gặp:


  • Phương pháp Clo hóa: là phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay. Clo cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc clorua vôi. Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học o hoàn toàn. Clo phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước với hóa chất là 30 phút trước khi thải ra nguồn. hệ thống Clo hóa nước thải Clo hơi bao gồm thiết bị Clorato, máng trộn và bể tiếp xúc. Clorato phục vụ cho mục đích chuyển Clo hơi thành dung dịch Clo trước khi hòa trộng với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực. clo hơi được vân chuyển về trạm xử lý nước thải dạng hơi nén trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này. Phương pháp dùng Clo hơi ít được dùng phổ biến.

  • Phương pháp Ozon hóa: Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. bằng Ozon hóa có thể xử lý phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất asen, thuốc nhộm…Sau quá trình Ozon hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến 99%. Ngoài ra Ozon còn oxy hóa các hợp chất Nitow, photpho…Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp.

2.3 Phương pháp xử lý sinh học


Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy chát hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo nhóm vi sinh vật sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công khác nhau. Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta sử dụng hồ sinh học hoặc xây dựng bể nhân tạo để xử lý.

Mục đích của xử lý sinh học là lên men phân hủy các chất hữu cơ nhờ hoạt động của vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí. Sản phẩm cuối cùng là là chất khí(CO2, N2,CH4,H2S), các chất vô cơ và tế bào mới .Phương pháp này khi áp dụng sẽ cho hiệu quả kinh tế cao, rẻ tiền và tận dụng được các sản phẩm phụ làm phân bón ( bùn hoạt tính) hoặc tái sử dụng năng lượng.



2.3.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxi. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

Oxy hóa các chất hữu cơ :

CxHyOz + O2 enzyme CO2 + H2O + ΔH

Tổng hợp tế bào mới

CxHyOz + O2 enzyme tế bào vi khuẩn ( C5H7O2N) + CO2 + H2O - ΔH

Phân hủy nội bào :

C5H7O2N + O2 enzyme 5CO2 + 2H2O +NH3 ± ΔH



2.3.2 phương pháp xử lý kỵ khí

Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc có lượng O2 hòa tan trong môi trường rất thấp, để dễ phân hủy chất các hữu cơ.

Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí :


  1. Thủy phân : trong giai đoạn này, dưới tác động của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không hòa tan (như polysacchride, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc hòa tan (như đường, các acid amin, acid béo).

  2. Acid hóa : trong giai đoạn này : vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành các chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methamol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới.

  3. Acetic hóa :vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa hành acetat , CO2, H2 và sinh khối mới.

  4. Methane : đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid axetic, H2, CO2, acid formic và methanol, chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.

2.3.3 Một số công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nước thảu chăn nuôi heo được coi là một trong những nguồn nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cư xung quanh các xí nghiệp chăn nuôi heo nếu không được giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp.

Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuôi heo đang được hết sức quan tâm vì mục tiêu là giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời với việc tạo ra năng lượng mới. Các nghiên cứu về xử ý nước thải chăn nuôi heo ở Việt Nam đang tập trung vào hai hướng chính, hướng thứ nhất là sử dụng các thiết bị yếm khí tốc độ thấp như bể nem tạo khí biogas kiểu Trung Quốc Ấn Độ, Việt Nam, hay dùng các túi PE. Phương thức thứ nhất nhằm mục đích xây dụng kỹ thuật xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi heo trong các hộ gia đình chăn nuôi heo với số đầu heo không nhiều. Hướng thứ hai là xây dựng quy trình công nghệ và thiết bị tương đối hoàn chỉnh, đòng bộ nhằm áp dụng trong xí nghiệp chăn nuôi mang tính chất công nghiệp. Trong các nghiên cứu về các công trình công nghệ xử lý nươc thải chăn nuôi heo công nghiệp đã đưa ra một số kiến nghị sau:

Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp có thể tiến hành như sau:



  1. Xử lý cơ học : lắng 1

  2. Xử lý sinh học : bắt đầu sinh học kỵ khí USAB, tiếp theo là sinh học hiếu khí ( Aerotank hoặc hồ sinh học)

  3. Khử trùng nước trước khi thải ra ngoài. Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng nghiên cứu của chúng ta còn được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong thực tế sản xuất.

MỘT SỐ QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI HEO

  • Đối với quy mô hộ gia đình

Do lượng chất thải chăn nuôi thải ra hằng ngày còn ít nên các cơ sở chăn nuôi hộ gia đình có thể thu gom quét dọn chuồng thường xuyên. Có thể áp dụng một số biện pháp xử lý chất thải theo sơ đồ sau:


HỐ GA

BỂ TỰ HOẠI

NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI



Nước thải đã được xử lý thải ra nguồn

CẶN LẮNG



PHÂN Ủ

PHÂN PHÂN BÓN

Quy trình 2:

BIOGAS



Nước thải đã được xử lý thải ra nguồn

HỒ LẮNG

HẦM BIOGAS
NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI

  • Đối với cơ sở chăn nuôi nhỏ

Tại các cơ sở chăn nuôi nhỏ, lượng phân gia súc thải ra hằng ngày khoảng vài trăm kg, do đó việc sử dụng túi và biogas để xử lý phân là không khả thi vì tốn rất nhiều diện tích và công sử dụng. Trường hợp này ta có tách riêng quy trình xử lý phân và nước thải. Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hệ thống biogas, phân được thu gom và được xử lý riêng bằng quá trình làm phân bón. Cặn lắng từ khâu xử lý nước thải dược thu gom xử lý chung với phân và nước rỉ trong quá trình ủ phân có thể đưa ngược trở lại hệ thống xử lý nước thải.

Quy trình:




HỒ LẮNG

HẦM BIOGAS
NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI


Nước thải đã được xử lý thải ra nguồn

CẶN LẮNG



PHÂN

Ủ PHÂN

PHÂN




  • Đối với cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và lớn

Với quy mô vừa trở lên, việc đầu tư cho một hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi là có thể thực hiện được. Tùy vào trường hợp cụ thể mà cố thể áp dụng các quy trình sau:


BỂ SỤC KHÍ
Quy trình 1:


LẮNG

UASB

LẮNG
NƯỚCTHẢI
CHĂN NUÔI


THẢI RA NGUỒN



Ủ PHÂN

PHÂN PHÂN BÓN




HỒ HIẾU KHÍ

HỒ TÙY NGHI

HỒ KỴ KHÍ
Quy trình 2:


THẢI RA NGUỒN

LẮNG
NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI

Ủ PHÂN
PHÂN PHÂN BÓN

Đối với cơ sở chăn nuôi có quy mô lớn, để rút ngắn thời gian xử lý và tăng hiệu quả xử lý, có thể thêm khâu tiền xử lý trước khâu xử lý xử lý sinh học hoặc xử lý sinh học kết hợp với xử lý bậc cao.



2.3.4 Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học

  1. Xử lý theo phương pháp hiếu khí

Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Các vi sinh vật sử dụng các chất hửu cơ, các nguồn N và P cùng với một số nguyên tố vi lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dưng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối. Bên cạnh đó quá trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO2 và nước. Cả 2 quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu ooxy hòa tan trong nước, người ta thường dùng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo và bằng hệ thống khí nén.

  • Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính)

Quá trình này sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý chất hửu cơ hòa tan hoặc chất hữu cơ dạng lơ lửng. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn tăng trưởng và phát triển. các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ. Các bông cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và chất hữu cơ làm chất hữu cơ sinh trưởng và phát triển.

Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn bên cạnh đó còn có nấm men,nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán,…kết thành dạng bông với trung tâm là các dạng bông lơ lửng trong nước. Trong bùn hoạt tính ta thấy có loài Zoogelae trong khối sinh nhầy. Chúng có khả năng sinh ra bao sinh nhầy xung quanh tế bào, bao nhầy này là một polymer sinh họcvới thành phần là polysaccharide có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại thành bông.



Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính:

  • Bể aeroten thông thường

Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug-plow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể, nước thải có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài của bể. Quá trình phân hủy nôi bào xảy ra ở cuối bể.

  • Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn

Đòi hỏi chọn hình dạng bể, tranh thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, làm lượng bùn hoạt tính và nhu càu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể.

  • Bể aeroten mở rộng

Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ tăng trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với bể khác (20-30 ngày).

  • Mương oxy hóa

Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ để xáo trộng bun hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế 3 m/s để lắng cặn. Mương oxy hóa kết hợp với quá trình xử lý N.

  • Bể hoạt động gián đoạn (SBR)

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn. Quá trình này xảy ra trong bể SRB tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều là tất cả các quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước sau: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng.

  • Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Dòng nước thải đi qua những lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, các vi sinh sẽ bám dính trên bề mặt. Trong số các vi sinh vật này có loài sinh ra polysaccharide có tính chất như một polymer sinh họccó khả năng kết dính tạo màng. Màng này có thể dày thêm với sinh vật bám dính hay cố định trên màng. mÀng được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mất độ vi sinh vật rất cao. Màng có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, trong đó ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được O2 sẽ chuyển sang phân hủy kỵ khí, sản phẩm của biến đổi kỵ khí là axit hữu cơ, các alcol,… Các chất này chưa kịp khuyến tán ra ngoài thì đã bị các vi sinh khác sử dụng. Kết quả là lớp sinh khối bên ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong thì bị phân hủy hấp thụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng.

  1. Xử lý theo phương pháp kỵ khí

  • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

  • Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)

Về cấu trúc: bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu khí, nước ra ở phía trên. Khi nước thải được phân phối từ dưới lên sẽ đi qua lớp bùn, các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Bên trong bể UASB có tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu ra.

Về đặc điểm: cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình. Sau khi hoạt động đã ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt động hiếu khí dạng lơ lửng.



  • Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

Hỗn hợp bùn và nước thải được khuấy trộn hoàn toàn trong bể kín, sau đó đưa sang bể lắng để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vậy khá chậm. bể phản ứng tiếp xúc thật sự là một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm có trong nước thải.

  • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

  • Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa nhiều cacbon trong nước thải. Nước thải được dẫn từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu có các vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển.

  • Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định.

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám.

2.3.5 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học

  1. Hồ sinh học

Người ta có thể ứng dụng các quy trình tự nhiên trong các ao, hồ để xử lý nước thải. Trong các hồ, hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, quá trình cộng sinh của vi khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chử đạo. Các quá trình lý học, hóa học bao gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp thụ, kết tủa, các phản ứng hóa học…cũng diễn ra tại đây. Việc sử dụng ao hồ xử lý nước thải có ưu điểm ít tốn vốn đầu tư cho quá trình đầu tư trong quá trình, đơn giản trong vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, do các cơ chế xử lý diễn ra với tộc đọ tự nhiên (chậm) do đó đòi hỏi diện tích đất rất lớn. Hồ sinh học chỉ thích hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp. Hiệu quả xử lý phụ thuộc của sự phát triển của vi khuẩn hiếu, kỵ khí, tùy nghi, cộng với sự phát triển cảu các loài vi nấm, rêu, tảo và một số loài động vật khác.

Hệ hồ sinh học có thể phân loại như sau: (1) hồ hiếu khí (Aerobic pond); hồ tùy nghi (Facultative pond); (3) hồ kỵ khí (Anaerobic pond); (4) hồ xử lý bổ sung.



  • Hồ hiếu khí (Aerobic pond)

  • Hồ làm thoáng tự nhiên

Oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ chủ yếu do suwk khuyếc tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (rong, tảo,..). chiều sâu của hồ phải bé (thường lấy khoảng 30 – 40) để đảm bảo điều kiện hiếu khí có thể duy trì tới đáy bể. Trong hồ, nước thải được xử lý bởi quá trình cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, các động vật bậc cao hơn như nguyên sinh động vật cũng xuất hiện trong hồ và làm nhiệm vụ của chúng là làm sạch nước thải (ăn các vi khuẩn). Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật hiện diện trong hồ tùy thuộc vào các yếu tố như lưu lượng nập chất hữu cơ, trộn khuấy, pH, dưỡng chất, ánh sáng và nhiệt độ.

Hiệu xuất chuyển hóa BOD5 của hồ rất cao, có thể lên tới 95%. Tuy nhiên, chỉ có BOD5 dạng hòa tan mới bị loại khỏi nước thải đầu vào, và trong nước thải đầu ra chứa nhiều tảo và vi khuẩn, do đó phân tích tổng BOD5 có thể lớn hơn cả tổng nước thải đầu vào. Nhiều thông số không thể khống chế được nên hiện nay người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ các mô hình thủ nghiệm. Việc điều chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy có thể đạt được từ quang hợp và trao đổi khí qua bề mặt nước, không khí.

Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích của hồ lớn. Vì thế hồ thích hợp khi kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn nuôi và công nghiệp.


  • Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo

Nguồn oxy cung cấp cho qua trình sinh học từ các thiết bị như bơm khí nén hay mấy khuấy cơ học. Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 – 4,5m. Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400kg/(ha.ngày). Thời gian lưu nước trong hồ từ 1 – 3 ngày.

Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo do có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần vì thế một phần lớn của hồ làm việc như hồ hiếu-kỵ khí, nghĩa là phần trên hiếu khí, phần dưới kỵ khí.



  • Hồ tùy nghi (Facultative pond)

Việc xử lý nước thải tốt là do hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi. Từ trên đáy hồ có 3 khu vực chính.

  • Khu vực thứ nhất (khu vực hiếu khí) được đặt trưng bởi hệ cộng sinh giữa vi khuẩn và tảo. Nguồn oxy được cung cấp bởi oxy khí trời thông qua quá trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt hồ, và được tảo ra qua quá trình quang hợp của tảo. Oxy được vi khuẩn sử dụng để phân hủy chất hữu cơ yaoj nên dưỡng chất và CO2, tảo sử dụng các chất này để quang hợp.

  • Khu vực trung gian (khu vực kỵ khí không bắt buộc) được đặc trưng bởi các hoạt động của vi khuẩn kỵ khí không bắt buộc.

  • Khu vực thứ ba (khu vực kỵ khí) được đặc trưng bởi các hoạt động của vi khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng động dưới đáy bể.

  • Hồ kỵ khí (Anaerobic pond)

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử ký nước thải có hàm lượng chất rắn cao. Thông thường đầy là một ao sâu (có thể đến 9,1 m) với ống nước thải đầu vào và đầu ra được bố trí một cách hợp lý. Điều kiện kỵ khí được duy trì suốt chiều sâu của bể. Việc ổn định nước thải được tiến hành thông qua quá trình kết tủa, phân hủy kỵ khí của vi sinh vật. Hiệu xuất khử của BOD5 thường ở mức 70% và có thể lên đến 85% khui điệu kiện môi trường đạt tối ưu.

  • Hồ xử lý bổ sung

Có thể áp dụng sau các quá trình xử lý sinh học (aerotank, bể lọc sinh học hoặc sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi,…) đạt chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiện quá trình nitrat hóa. Do thiếu chât dinh dưỡng, vi sinh còn lại trong hồ này sống ở giai đoạn nội bào và amoniac chuyển hóa thanh nitrat. Thời gian lưu nước trong hồ này khoảng 18 – 20 ngày. Trọng tải thích hợp 67 – 200 kgBOD5/ha.ngày.

  1. Cánh đồng tưới

Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ông phân phối phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bóc hơi, phần còn lại thấm vào đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương pháp này chỉ được dùng han chế ở những nơi có khối nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao à dất luôn thiếu độ ẩm.

Ở cánh đống tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virut gây bệnh trong nước thải chưa được loại bỏ có thể gây tác hại cho sức khỏe con người sử dụng các loại rau và thực phẩm này.



  1. Nước xả vào ao hồ, sông suối

Nước thải được xả vào nhưng nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn tự nhiên để pha loãng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch nguồn. Đối với nước thải chăn nuôi heo, biện pháp này thường không được áp dụng vì nó gây mùi hôi thối rất nghiêm trọng và giết chết các loài thủy sinh vật sống trong nước. Mặt dù ở nước ta, phần lớn nước thải chăn nuôi heo thường xả vào hệ thống sông, hồ gần khu vực chăn nuôi sau khi xử ly bằng biện pháp thô sơ như hầm biogas, bể lắng,…

Ngoài ra biện pháp sinh học tự nhiên trên, người ta còn sử dụng biện pháp vùng đất ngập nước (wetlanh), xử lý bằng đất (land traetment)…Hiện nay người ta đã áp dụng việc sử dụng các loài thực vật nước để tăng hiệu quả xử lý tự nhiên của các ao hồ, đặc biệt thích hợp với nước thải chăn nuôi heo.



2.3.6 Ứng dụng thực vật nước để xử lí nước thải

Thực vật thuộc loại thảo mộc, thân mềm. Quá trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn với các thực vật trên cạn. Vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật trong nước và đi trên lá. Lá nhận được ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này với các chất khác xây dựng nên tế bào và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ chất vô cơ hòa tan. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ và vận chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan để thực vật có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất. Quá trình vô cơ hóa bởi VSV và quá trình hấp thụ các chất vô cơ hòa tan bởi thực vật nước tạo ra hiện tượng giảm vật chất trong nước.Vì vậy người ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải.

Vô cơ hóa quang hợp

Chất hữu cơ các chất vô cơ hòa tan sinh khố thực vật

Sinh khối vi sinh vật

Có 3 loại thực vật chính:



  • Thực vật nước sống chìm:

Loại thực vật nước này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển ở nguôn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nước, ngăn cản sự khuếch của ánh sáng vào nước. Do đó các loài động thực vật nước này không hiệu quả trong việc làm sạch nước thải.

  • Thực vật nước sống trôi nổi

Rễ của thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá phát triển trên mặt nước. Nó trôi nổi trên mặt nước theo hướng do và dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho các vi khuẩn bám vào để phân hủy nước thải.

  • Thực vật sống nửa chìm nửa nổi

Loại thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sông ơ những nơi có chế độ thủy triều ổn định.

2.3.7 Ứng dụng lục bình để xử lí nước thải

Lục bình có tên khoa học là Eichhoria crassipes. Ở nước ta lục bình có tên goi là bèo Tây, bèo Nhật Bản.

Lục bình là cây thân thảo, trôi nổi trên mặt nước. Thân gồm một cái trục mang nhiều lóng ngắn và những đốt mang rễ và lá.

Sợi rễ, cố định, không phân nhánh, mọc thành chùm dài, chiếm 20 - 25% trọng lượng của cây tùy theo môi trường sống nhiều hay ít chất dinh dưỡng.

Các cây Lục Bình ở phần giữa đám thường có cuống lá dài, cứng, trong khi các cây ở rìa đám thường có cuống lá ngắn, mềm và phình to.

Lục bình sinh trương và phát triển ở nhiệt độ từ 10oC – 40oC nhưng mạnh nhất ở nhiệt độ 20oC – 30oC, vì vậy nước ta lục bình sông quanh năm.



Bảng 5: Vai trò của các bộ phận của thực vật nước trong hệ thống xử lý (Chongrak Polparsert, 1997)

Phần cơ thể

Nhiệm vụ

Rễ và/ hoặc thân

Làm giá bám cho vi khuẩn phát triển

Lọc và hấp phụ chất rắn

Thân và/ hoặc lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước

Hấp thụ ánh sáng mặt trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo

Làm giảm ảnh hưởng của gió lên hồ xử lý

Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển

Chuyển oxy từ lá xuống rễ

Hệ thống xử lý nước thải bằng hồ lục bình có thể xem là một bể lọc sinh học nhỏ giọt, vận tốc thấp có dòng chảy theo chiều ngang. Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thông chủ yếu là lắng và phân hủy sinh học, bộ rễ của chúng có tác dụng như một bộ cơ học và tạo giá bám choVSV.

Oxy dùng để oxy hóa chất hữu cơ trong hồ được cung cấp bởi sự khuếch tán của không khí, sự quanh hợp cỉa tảo và giải phóng từ rễ của lục bình thông qua lớp biofiml. Hai quá trình đầu tiên chuyển đổi oxy trực tiếp trong nước, trong khi quá trình thứ ba oxy được giảnh phóng thông qua lớp biofiml.

Sự khuếch tán của không khí liên quan đến hiệu quả của quá trình di chuyển oxy qua lại. Oxy di chuyển qua bề mặt hồ khoảng 0.5 – 1.5 (g/m3. Ngày). Trong hồ lục bình, sự di chuyển này kém hơn do lục bình che phủ mặt hồ và sự chuyển động không đều của gió.

Mặt khác tảo không tham gia quá trình oxy hóa khi lục bình che phủ bề mặt nên oxy có được do sự quang hợp của tảo giảm đáng kể. Nguồn oxy chủ yếu được giải phóng từ rễ lục bình.

Oxy từ rễ lục bình di chuyển vào nước thông qua lớp biofiml. Giả thuyết về cấu trúc của lớp biofiml được đè nghị bởi Timberlake ( Timberlake et al, 1988). Theo tác giả, lớp biofiml có thể có 4 vùng cho vi khuẩn hoat động, lớp nitrat hóa nằm gần vùng cung cấp, lớp nem yếm khí nằm gần bề mặt chất lỏng và 2 lớp trung gian là khử nitrat và sự oxy hóa hectorophic. Do đó nồng oxy trong nước giảm theo chiều sâu.


  • Cơ chế chất hữu cơ BOD5

Trong các hồ xử lý, các chát rắn lắng được sẽ lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và sau đó bị phân hủy bởi các vi sinh vật kỵ khí. Các chất rắn lơ lửng hoặc hữu cơ hòa tan được loại đi bởi của các vi sinh vật nằm lơ lửng trong nước bám vào thân và rễ của lục bình. Vai trò chính của việc loại chất hữu cơ là do các hoạt động của các vi sinh vật, việc hấp thụ trực tiếp do lục bình không đáng kể nhưng lục bình tạo giá bám cho các vi sinh vật thực hiện vai trò của mình.

  • Cơ chế loại N

  • Bị hấp thụ bởi lục bình và sau đó khi lục bình được thu hoạch thì N được loiaj bỏ khỏi hệ thống

  • Sự bay hơi của amoniac

  • Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa của các vi sinh vật

Trong đó quá trình nitrat hóa và khử nitrat góp phần lớn nhất. Lục bình cung cấp giá bám cho các vi khuẩn nitrat hóa. Để quá trình nitrat hóa có thể xảy ra, hàm lượng DO phải ở mức 0,6 – 1,0 mg/L. Do đó độ sâu mà quá trình nitrat hóa có thể xảy ra quan hệ mật thiết với lưu lượng BOD và tốc đọ chuyển hóa oxy vào nước. Quá trình nitrat hóa diễn ra trong điều kiện thiếu khí (anoxic) và quá trình này cần phải cung cấp thêm nguồn carbon cho vi sinh vật tổng hợp các tế bào của nó và pH phải duy trì ở mức trung tính.

  • Loại cơ chế P

P trong nước thải được khử đi do lục bình hấp thụ vào cơ thể, bị hấp phụ hay kết tủa. Trong cơ chế khử P, hiện tượng kết tủa và hấp phụ góp phần quan trọng nhất (Whigram et al, 1980 trích dẫn bởi Lê Hoàng Việt, 2000). Tuy nhiên, hiệu xuất của quá trình này khó để tiên đoán được. Quá trình hấp phụ và kết tủa phụ thuộc vào các yếu tố là pH. Khả năng oxy hóa khử, hàm lượng sắt, nhôm, canxi và các thành phần chất sét.

Cuối cùng, P sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống qua việc:



  • Thu hoạch lục bình

  • Vét bùn lắng ở đáy

Công dụng của lục bình

Lục bình là một trong thực vật nước có tốc đọ tăng trưởng nhanh nhất, khả năng cạnh tranh dinh dưỡng và các yếu tố cần thiết cho sự sống của lục bình cao hơn so với các thực vật nước khác. Trong một thời gian ngắn, lục bình phát triển sinh khối làm kín cả mặt hồ. Người dân thường thu hoạch lục bình tận dụng vào mục đích sau:



  • Làm nguyên vật liệu cho các ngành thủ công

Hiện nay ở Việt nam, lục bình đang thiếu trong nghề đan giỏ xuất khẩu, giá lục bình khô là 6,500 – 7000đ/kg. Lục bình rất có giá trị kinh tế.

  • Làm thực phẩm cho gia súc

  • Làm phân xanh

Lục bình là một trong những nguyên liệu sản xuất phân xanh rất có hiệu quả vì thành phần dinh dưỡng trong lục bình khá cao.

  • Sản xuất khí sinh học biogas

Lục bình được các vi sinh vật kỵ khí phân giải tạo thành sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy là CH4, khí này có thể tận dụng làm khí đốt trong việc tạo ra năng lượng cho sinh hoạt hay cho các ngành sản xuất.


tải về 436.46 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2022
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương