Đồ án Thử nghiệm công nghệ swim-Bed xử lý NTCBTS-mô hình phòng thí nghiệm

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản 7 Bảng 2.2: Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải 12 Bảng 2.3: Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình sinh học xử lý nước thải. 23 Bảng 3.1: Các phương pháp phân tích nước thải 47 Bảng 4.1: Sự biến thiên của COD 50 Bảng 4.2 Sự biến thiên các thông số cuối giai đoạn thích nghi 52 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự tăng trưởng của vi sinh vật trong nước thải. 20 Hình 2.2: Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật trong bể xử lý nước thải 22 Hình 2.3: Desulfovibrio 25 Hình 2.4: Vi khuẩn Pseudomonas 26 Hình 2.5:Bacillus 27 Hình 2.6: Cytophaga 27 Hình 2.7: Zooglea 28 Hình 2.8: Microthrix parvicella 28 Hình 2.9: Chuyển hóa nitơ trong quá trình xử lý sinh học. 32 Hình 2.10: Quá trình bùn hoạt tính 34 Hình 2.11: Sơ đồ dây chuyền xử lý phospho 35 Hình 2.12: Sơ đồ dây chuyền khử nitơ và phospho kết hợp 35 Hình 2.13: Quy trình xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy sản Gia Hòa 37 Hình 3.1: Mô hình thí nghiệm 44 Hình 3.2: Giá thể biofringe 45 Hình 3.3 Cấu trúc giá thể bio-fringe 46 Hình 4.1: Đồ thị biến thiên COD và hiệu quả xử lý theo thời gian 51 Hình 4.2: Đồ thị biến thiên COD đầu vào, đầu ra và hiệu suất theo thời gian 53 Hình 4.4: Đồ thị biến thiên T-N đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý nitơ theo thời gian 54 Hình 4.5: Đồ thị biến thiên N- NO2- theo thời gian. 55 Hình 4.6: Đồ thị biến thiên N-NO3- theo thời gian 56 Hình 4.7: Sự biến thiên pH đầu vào và ra theo thời gian 57 Hình 4.8: Đồ thị biến thiên phopho đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý phospho theo thời gian 57 Hình 4.9: Sinh khối dính bám trên giá thể 58 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DO: oxy hòa tan (Biological Oxygen Demand) BOD: Nhu cần oxy sinh hóa (Chemical Oxygen demand) COD: Nhu cầu oxy hóa học (Suspended Solid) SS: Tổng chất rắn lơ lững (total slid) T-N: Tổng Nitơ (total nitrogen) TKN: Tổng nitơ kjeldal (total kjeldal nitrogen) T-P: tổng phsphor (total phosphorus) MLSS: Hàm lượng chất rắn lơ lững trong hỗn hợp bùn (mixed liquor supended solids) CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nước Việt Nam với đường bờ biển kéo dài và nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa khí hậu ôn hòa nên có nguồn thủy sinh rất phong phú. Với điều kiện thuận lợi như thế Việt Nam nhanh chóng phát triển ngành nuôi trồng và chế biến thủy sản. Đặc biệt là trong những năm gần đây với việc gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO thì mặt hàng thủy sản của nước ta đã có mặt trên thị trường nhiều nước trong khu vực và trên thế giới. Ngành chế biến thủy sản đã đem lại một nguồn lợi lớn cho nền kinh tế nước ta. Tuy nhiên việc phát triển ngành chế biến thủy sản lại đặt ra một vấn đề khó khăn và cấp bách là nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản có mức độ ô nhiễm rất cao không những thế còn có mùi hôi rất khó chịu. Hiện nay, nước thải này được xử lý bằng nhiều biện pháp khác nhau tuy nhiên nhìn chung hiệu quả xử lý chưa cao. Vấn đề đặt ra là nghiên cứu tìm ra giải pháp mới có thể nâng cao hiệu quả xử lý nhằm đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật đồng thời giải quyết vấn đề về môi trường. Kenji Furukawa và cộng sự thuộc trường Đại học Tổng hợp Kumamoto đã nghiên cứu công nghệ mới xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp giữa bể phản ứng giá thể cố định và bể phản ứng tầng sôi gọi là công nghệ Swim-bed. Theo nghiên cứu của Kenji Furukawa và cộng sự công nghệ swim-bed có hiệu quả xử lý có thể đạt 80%COD ở tải trọng thể tích cao đến 12 kg/m3ngày với thời gian lưu nước ngắn, do đó sẽ có tính khả thi khi áp dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản. Trên cơ sở đó đề tài này sẽ nghiên cứu thử nghiệm việc xử lý nước thải chế biến thủy sản theo công nghệ swim-bed với mô hình thử nghiệm đặt trong phòng thí nghiệm là bể hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu swim-bed. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản theo công nghệ swim-bed với thiết kế bể hiếu khí và giá thể nhúng chìm. 1.3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Áp dụng công nghệ swim-bed xử lý nước thải chế biến thủy sản thay thế cho các công nghệ hiện hành để nâng cao hiệu quả xử lý. 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Lấy nước thải của nhà máy chế biến thủy sản và phân tích các thông số đặc trưng. - Thiết kế mô hình xử lý sinh học hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu swim-bed trong phòng thí nghiệm. - Vận hành mô hình. - Đánh giá hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu: + pH + Độ kiềm + Nhu cầu oxy hóa học (COD) + Nito tổng + Phospho tổng + Amonia + Hàm chất rắn lơ lững (SS) + Nitrat N-NO3- + Nitrit N-NO2- + Đánh giá sinh khối tạo thành 1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tham khảo tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước. - Thiết kế và vận hành nghiên cứu mô hình với quy mô phòng thí nghiệm. - Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu. - Phương pháp phân tích, xử lý số liệu, vẽ đồ thị và viết báo cáo. 1.6. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu được thực hiện với quy mô phòng thí nghiệm. - Các thông số theo dõi: + pH + Độ kiềm + Nhu cầu oxy hóa học (COD) + Nito tổng + Phospho tổng + Amonia + Hàm chất rắn lơ lững (SS) + Nitrat N-NO3- + Nitrit N-NO2- + Đánh giá sinh khối tạo thành 1.6.2. Đối tượng nghiên cứu - Nước thải của nhà máy chế biến thủy sản được lấy sau bể lắng 1 của khu chế biến và kinh doanh thủy hải sản thuộc Trung tâm thương mại Bình Điền. - Giá thể: bio-fringe được sản xuất tại Nhật - Bùn hoạt tính được lấy từ bể hiếu khí của khu chế biến và kinh doanh thủy hải sản thuộc Trung tâm thương mại Bình Điền. - Mô hình sinh học hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu swim-bed, có thể tích 11 lít được thiết kế ở quy mô phòng thí nghiệm. 1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC Công nghệ swim-bed là sự kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lững và quá trình sinh trưởng dính bám. Điều này giúp nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinh khối. Từ đó tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ của vi sinh vật, nâng cao hiệu quả xử lý. 1.8. Ý NGHĨA THỰC TIỄN Với công nghệ Swim-bed các thành phần gây ra ô nhiễm trong nước thải chế biến thủy sản được xử lý tương đối triệt để nâng cao hiệu quả xử lý có thể đảm bảo nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn về mặt môi trường. Ngoài ra, công nghệ này có lượng bùn sinh ra thấp, thể tích công trình nhỏ, tiết kiệm diện tích và dễ dàng cho việc nâng cấp và nâng cao tải trọng xử lý. 1.9. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay các công nghệ sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản còn nhiều hạn chế, hiệu quả xử lý chưa cao. Công nghệ swim-bed với giá thể nhúng chìm cho phép tập trung nồng độ sinh khối cao do đó sẽ rất thích hợp cho việc xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và dinh dưỡng cao như nước thải chế biến thủy sản. Vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ swim-bed vào xử lý nước thải chế biến thủy sản là một công nghệ mới và cần thiết. Công nghệ Swim-bed đối với Việt Nam hiện còn khá mới mẻ. Các nghiên cứu về công nghệ Swim-bed vẫn còn nhiều hạn chế và chỉ mới dừng lại ở việc thử nghiệm hiệu quả xử lý. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN Nước thải chế biến thủy sản là dung dịch thải từ nhà máy, công ty, xí nghiệp…sử dụng các quy trình công nghệ sản xuất các sản phẩm thủy sản như: đông lạnh, đồ hộp, nước mắm, bột cá, agar… Thành phần và tính chất nước thải chế biến thủy sản Nước thải nhà máy chế biến thủy sản được đặc trưng bởi hàm lượng ô nhiễm chất hữu cơ và nitơ cao. Cho phép xử lý nước thải theo phương pháp sinh học đạt hiệu quả cao. Mỗi công ty, nhà máy, phân xưởng, xí nghiệp… thì sẽ có thành phần và tính chất nước thải khác nhau phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu, cơ sở công nghệ, tình trạng máy móc, quy mô sản xuất, … Theo kết quả khảo sát tại một số công ty chế biến thủy sản thì các thông số đặc trưng của nước thải thủy sản có thể dao động trong khoảng của bảng sau: Bảng 2.1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản Chỉ tiêu Đơn vị Khoảng giá trị QCVN 24:2009/BTNMT Loại B pH 6,2 – 7,6 5,5 – 9 SS mg/l 100 – 400 100 COD mg/l 1000 – 1500 100 BOD5 (200c) mg/l 750 – 1200 50 Tổng N mg/l 59 – 80 30 Tổng P mg/l 15,8 – 25 6 Coliorm MNP/100 ml 1100 – 1500 5000 (Theo nguồn của công ty TNHH chế biến thủy sản xuất khẩu JS. ViNa) Nước thải các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nề. Nguồn gốc phát sinh và tác động của nước thải chế biến thủy sản tới môi trường Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty chế biến thủy sản thường được phân chia thành 3 dạng: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong quá trình sản xuất còn gây ra các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ. Chất thải rắn Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tôm, mực, cá,sò có đầu vỏ tôm, vỏ sò, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản phẩm thuỷ sản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho. Toàn bộ phế liệu này được tận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho dân làm thức ăn cho người, thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị. Chất thải lỏng Nước thải trong công ty máy chế biến đông lạnh phần lớn là nước thải trong quá trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân. Lượng nước thải và ô nhiễm chính là nguồn gây do nước thải trong sản xuất. Chất thải khí Khí thải sinh ra từ công ty có thể là: - Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế biến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm. - Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ sò, cống rãnh. - Bụi sinh ra trong quá trình vận chuyển, bốc dỡ nguyên liệu. - Hơi tác nhân lạnh có thể bị rò rỉ: NH3 - Hơi xăng dầu từ các bồn chứa nhiên liệu, máy phát điện, nồi hơi. - Tiếng ồn, nhiệt độ - Tiếng ồn xuất hiện trong công ty chế biến thuỷ sản chủ yếu do hoạt động của các thiết bị lạnh, cháy nổ, phương tiện vận chuyển… - Trong phân xưởng chế biến của các công ty thuỷ sản nhiệt độ thường thấp và ẩm hơn so khu vực khác. Tác động của nước thải chế biến thủy sản tới môi trường: Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt. Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: Các chất hữu cơ Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phân hủy. Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo... khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá. Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. Chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu... Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè… Chất dinh dưỡng (N, P) Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0mg/l gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước. Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm, cá từ1,2 ¸ 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l. Vi sinh vật Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính. 2.2. CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Xử lý nước thải bắng phương pháp sinh học là dựa trên cơ sở sử dụng các hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ra ô nhiễm. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng để duy trì sự sống của chúng. Trong quá trình sống, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật còn được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Như vậy, nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học cuối cùng sẽ làm cho các chỉ tiêu COD và BOD giảm đến mức cho phép. Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải không được chứa chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng, hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD >= 0,5. Bảng 2.2 : Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải Dạng Tên thông dụng Sử dụng Quá trình hiếu khí Tăng trưởng lơ lửng Quá trình bùn họat tính Khử CBOD, nitrat hoá Hồ làm thoáng Khử CBOD, nitrat hoá Phân huỷ hiếu khí Ổn định , khử CBOD Tăng trưởng bám dính Lọc nhỏ giọt Khử CBOD, nitrat hoá Tiếp xúc sinh học quay Khử CBOD, nitrat hoá Bể phản ứng tầng vật liệu cố định Khử CBOD, nitrat hoá Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và bám dính Lọc nhỏ giọt /bùn hoạt tính Khử CBOD, nitrat hoá Quá trình thiếu khí Tăng trưởng lơ lửng Tăng trưởng lơ lửng khử nitrat Khử nitrat Tăng trưởng bám dính Tăng trưởng bám dính khử nitrat Khử nitrat Quá trình kị khí Tăng trưởng lơ lửng Quá trình kị khí tiếp xúc Khử CBOD Phân huỷ hiếu khí Ổn định, phân huỷ cặn, loại trừ mầm bệnh Tăng trưởng bám dính Kị khí tầng vật liệu cố định và lơ lửng Khử CBOD,ổn định chất thải, khử nitrat Bể kị khí dòng chảy ngược Xử lý kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn( UASB) Khử CBOD, đặc biệt là chất thải có nồng độ bẩn cao Kết hợp Lớp bùn bơ lửng dòng hướng lên/ tăng trưởng bám dinh dòng hướng lên Khử CBOD Quá trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kị khí Tăng trưởng lơ lửng Quá trình một hay nhiều bậc,mỗi quá trình có đặc trưng khác nhau Khử CBOD,nitrat hoá,khử nitrat và loại bỏ photpho Kết hợp Quá trình một hay nhiều bậc với tẩng giá thể cố định cho tăng trưởng bám dính Khử CBOD,nitrat hoá,khử nitrat và loại bỏ photpho Quá trình hồ Hồ hiếu khí Hồ hiếu khí Khử CBOD Hồ xử lý triệt để Hồ xử lý triệt để Khử CBOD,nitrat hoá Hồ tuỳ tiện Hồ tuỳ tiện Khử CBOD Hồ kị khí Hồ kị khí Khử CBOD,ổn định chất thải 2.2.1 Sinh học tự nhiên Dựa vào các quá trình sinh học trong điều kiện tự nhiên ( đất, hồ nước ) để xử lý. Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp, thân thiện với môi trường. Xử lý sinh học tự nhiên bao gồm các quá trình: 2.2.1.1 Ao sinh học Ao sinh học là dãy ao gồm 3-5 bậc, qua đó nước thải được chảy với vận tốc nhỏ, được lắng trong và xử lý sinh học. Các ao được ứng dụng để xử lý sinh học và sử lý bổ sung trong tổ hợp các cxông trình xử lý khác. Ao được chia ra làm ao thông khí tự nhiên và nhân tạo. Ao thông khí tự nhiên không sâu (0,5-1m), hấp thu nhiệt từ ánh sáng mặt trời và có chứa các hệ vi sinh vật. Vi khuẩn sử dụng oxy trong sinh ra trong quá trình quang hợp của rêu, tảo và oxy tự nhiên trong không khí để oxy hóa các chất ô nhiễm. Rêu tảo tiêu thụ CO2, phosphate, nitrat amon, sinh ra từ sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Để hoạt động bình thường, ao sinh học cần phải đạt pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ trong nước không được thấp hơn 60C. Trong tính toán, ta cần đảm bảo thời gian lưu cần thiết và tốc độ oxy hóa ( được đánh giá theo BOD của chất phân hủy chậm nhất). Để tăng vận tốc hòa tan oxy, nghĩa là tăng vận tốc oxy hóa, có thể phối hợp nhiều ao thông khí. Sự thông khí được tiến hành bằng cơ khí hoặc cơ động. Việc thông khí cho phép tăng tải trong lên 3-3,5 lần và tăng chiều sâu đến 3,5m. Để nạp không khí trong thông khí bằng khí động, người ta sử dụng máy nén áp suất thấp. Khi đó, ngoài sự bão hòa oxy, trong nước còn diễn ra sự khuấy trộn. Hệ thực vật trong nước như rêu, tảo cũng ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả xử lý, và nó cũng tiêu thụ một phần các chất dinh dưỡng trong nước. 2.2.1.2 Cánh đồng lọc và cánh đồng tưới Đây là khu đất đồng thời sử dụng cho hai mục đích là xử lý nước thải và gieo trồng. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên diễn ra dưới sự tác dụng của hệ vi sinh vật trong đất, thực vật, ánh sáng mặt trời và không khí. Hệ vi sinh vật trong đất gồm có vi khuẩn, nấm, men, tảo, rêu, động vật nguyên sinh và động vật không xương sống, ngoài ra trong nước thải cũng có nhiều vi khuẩn . Trong lớp đất tích cực xuất hiện sự tương tác phức tạp của các vi sinh vật có bậc cạnh tranh. Số lượng và thành phần của các vi sinh vật trong cánh đồng tưới phụ thuộc vào thời tiết trong năm. Vào mùa đông số lượng vi sinh vật nhỏ hơn rất nhiều so với mùa hè. Nếu chỉ được xử lý sinh học nước thải và không gieo trồng thì chúng được gọi là cánh đồng lọc nước. Cánh đồng tưới, sau khi xử lý sinh học nước thải, làm ẩm và bón phân được sử dụng để gieo trồng cây có hạt và cây ăn tươi, cỏ, rau cũng như cây khóm và cây bụi. Trong quá trình xử lý sinh học, nước thải đi qua lớp đất lọc, trong đó các hạt lơ lững và keo được giữ lại, tạo thành màng trong lỗ xốp của đất. Sau đó, màng này tiếp tục hấp phụ các hạt keo và các chất tan trong nước thải. Oxy từ không khí xâm nhập vào lỗ xốp, oxy hóa các chất hữu cơ, chuyển chúng thành chất vô cơ. Oxy khó xâm nhập vào lớp đất trong sâu, vì vậy quá trình oxy hóa diễn ra mãnh liệt nhất ở lớp đất phía trên (0,2-0,4m). Nếu không đủ oxy, trong đất sẽ xảy ra quá trình yếm khí. Các cánh đồng lọc và cánh đồng tưới tốt nhất nên bố trí trên cát, đất sét thịt và đất đen.Nước ngầm không được quá 1,25m tính từ mặt đất, nếu không thì phải lắp hệ thồng thoát nước. Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc có những ưu điểm vượt trội là: + Chi phí thấp, dễ vận hành. + Nước thải không ra ngoài phạm vi diện tích tưới. + Đảm bảo được mùa cây công nghiệp lớn và bền. + Phục hồi đất bạc màu. 2.2.2 Sinh học nhân tạo 2.2.2.1 Công nghệ kỵ khí Nguyên tắc của quá trình sinh học kỵ khí Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí: vi sinh vật Chất hữu cơ à CO2 + H2O + NH3 + H2S + tế bào mới Sinh học kỵ khí bao gồm các quá trình: - Thủy phân polymer - Lên men amino acid và đường - Phân hủy kị khí các acid béo mạch dài và rượu (acohol) - Thủy phân các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic) - Hình thành khí methan từ acid acetic - Hình thành khí methan từ hydro và cacbonic + Giai đoạn thủy phân: Trong giai đoạn này dưới tác dụng của enzyme tiết ra, các phức chất và chất không tan (như polysaccharides, proteins, lipits) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các amono acids béo). Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ