Xử lý khí thải bằng phương pháp sinh học

Đề tài:XỬ LÍ KHÍ THẢI BẰNGPHƯƠNG PHÁP SINH HỌC BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 5 DANH SÁCH NHÓM STT HỌ VÀ TÊN MSSV NHIỆM VỤ 1 Nguyễn Phương Chinh 2009120006 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ 2 Nguyễn Đăng 2009120074 Chương 3: ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 3 Trần Thị Thu Hằng 2009120007 Chương 2: XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 4 Mạc Thị Ngọc Mi 2009120035 Chương 2: XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 5 Nguyễn Lê Minh 2009120016 Chương 3: ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 6 Cao Thị Trinh 2009120025 Chương 2: XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Nội dung chính I. Tổng quan về phương pháp sinh học II. Các phương pháp sinh học được áp dụng III. Ưu-Nhược điểm của phương pháp sinh học IV. Ứng dụng I. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 1.Nguyên tắc xử lý Lợi dụng các vi sinh vật phân hủy hoặc tiêu thụ các khí thải độc hại, nhất là các khí thải từ các nhà máy thực phẩm, nhà máy phân đạm Vi sinh vật, vi khuẩn Khí thải vô cơ, hưu cơ đôc hại CO2, N2 ,sinh khối và các sản phẩm ít độc hại Đặc điểm của phương pháp • Chất ô nhiễm phải hòa tan vào trong nuớc. • Chất ô nhiễm có khả năng oxy hoá phân hủy bằng vi sinh vật. • Nhiệt độ tối ưu nằm trong khoảng giới hạn trên dưới từ 5-60C đến 15-400C. • Vi sinh vật thích nghi với môi truờng chậm, thời gian lưu dài. • Thành phần các hổn hợp khí xử lý phải không chứa các chất độc làm chết các vi sinh vật. 3. Các nguyên lý của quá trình Cân bằng phân bố của chất ô nhiễm Sự khuếch tán vào màng sinh học Phân hủy sinh học của chất ô nhiễm 4. Đối tượng Hợp chất hữu cơ Các hợp chất vô cơ Hợp chất hữu cơ chứa Nitơ và Lưu huỳnh. Những hợp chất hữu cơ thơm vòng halogen hữu cơ II. CÁC PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ĐƯỢC ÁP DỤNG 1. LỌC SINH HỌC (BIOFILTRATION) • Lọc sinh học bao gồm sự loại bỏ và oxy hoá những hợp chất khí bị nhiễm bẩn nhờ vi sinh vật. • Lọc sinh học có thể xử lý những phân tử khí hữu cơ-những hợp chất hữu cơ bay hơi hoặc các hợp chất cacbon hay những hợp chất khí độc vô cơ- amoniac hay H2S. a. Nguyên lý hoạt động -Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật. -Trong quá trình lọc sinh học, các chất khí gây ô nhiễm được làm ẩm và sau đó được bơm vào một buồng phía bên dưới nguyên liệu lọc. -Khi chất khí đi ngang qua lớp nguyên liệu lọc, các chất ô nhiễm bị hấp thụ và phân hủy. b. Lưu ý khi lựa chọn vật liệu lọc • Khả năng giữ ẩm để tạo lớp màng sinh học. • Có diện tích bề mặt lớn tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ và phát triển của vi sinh vật. • Có chứa các dưỡng chất để cung cấp cho các vi sinh vật. • Tạo lực cản không khí thấp (giảm mức độ sụt áp và năng lượng cần sử dụng cho máy bơm). • Các tính chất lý học khỏe như độ ổn định và dễ dàng thao tác. c. Một số yếu tố ảnh hưởng phương pháp lọc sinh học Là một thông số được quan tâm hàng đầu trong việc thiết kế hệ thống lọc sinh học. Để xử lý lưu lượng khí khoảng 50ft3/phút, một hệ thống lọc định học có thể cần diện tích 25ft2. Là khoảng thời gian vi sinh vật tiếp xúc với luồng khí Thời gian lưu trú càng dài sẽ cho hiệu suất xử lý càng cao. Phân tích thành phần và hàm lượng của nó trong khí thải cần thiết để xác định xem biện pháp lọc sinh học có thích hợp hay không. Các hệ thống lọc sinh học hoạt động tốt khi các hợp chất ô nhiễm có nồng độ thấp (<1000ppm). Nhiệt độ điều khiển các phản ứng sinh hóa. Nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng tăng, cho tới khi quá giới hạn thì tốc độ phản ứng giảm. Nhiệt độ Độ ẩm của luồng khí thải cần xử lý rất quan trọng vì nó giữ độ ẩm cần thiết cho các màng sinh học. Độ ẩm Từ việc phần lớn sự phân hủy là hiếu khí, bậc oxy là vô cùng quan trọng trong một quá trình lọc sinh học. Oxy Đối với sự loại bỏ cá hợp chất hữu cơ bay hơi thì pH của vật liệu lọc nên được duy trì ở mức 7-8,5. pH d. Ưu & nhược điểm: Giá thành và giá vận hành thấp, ít sử dụng hoá chất. Thiết kế linh động Linh động trong việc xử lý mùi hôi Hiệu suất >= 90% đối với các khí thải có nồng độ ô nhiễm <1000ppm. Vi sinh vật, nguyên liệu lọc, điều kiện vận hành ƯU ĐIỂM Khuyết điểm Không thể xử lý được các chất ô nhiễm khả năng hấp phụ thấp và tốc độ phân huỷ sinh học chậm. Các nguồn ô nhiễm có nồng độ hoá chất cao cần các hệ thống xử lý lớn và diện tích để lắp đặt hệ thống sinh học. Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành các màng sinh học có thể kéo dài hàng tuần 2. THÁP TƯỚI SINH HỌC(BIOSCRUSSBER) a. Nguyên lý hoạt động : Khí thải được đưa vào đáy bể thứ nhất (tháp hấp thu). Dòng khí di chuyển từ dưới tiếp xúc ngược pha với dòng nước được đĩa phân phối nước, tưới đều xuống.Tại đây, dòng nước có nhiệm vụ lôi cuốn những chất ô nhiễm di chuyển đi xuống. Dòng nước được bơm vào bể thứ 2. Khí sau khi được xử lí được thải ra ngoài môi trường. Tại bể thứ 2 ( bể bùn hoạt tính): vi sinh được cung cấp chất dinh dưỡng trong điều kiện pH, nhiệt độ thích hợp, chúng sinh trưởng, thực hiện nhiệm vụ phân giải chất ô nhiễm.Phần cặn được thải ra bên ngoài, để xử lí với công đoạn xử lí tiếp theo. Còn dòng nước khi xử lí xong, một phần được tuần hoàn trở lại tháp hấp thu. Một phần được đưa ra ngoài để xử lí. Ưu điểm Dễ điều khiển pH, dinh dưỡng, oxy, nhiệt độ. Nhược điểm Chi phí về năng lượng, lắp đặt, bảo trì, vận hành cao hơn so với biofilter. b. Ưu & nhược điểm: Hệ thống tháp tưới sinh học do công ty Gree thực hiện  3. Lọc sinh học nhỏ giọt (BioTrickling) ? ? Bio-trickling Filter ứng dụng công nghệ sinh học theo phương thức lọc ẩm. Tức là khí thải được đưa vào tháp xử lý có lớp vật liệu lọc. Hệ thống điều khiển tự động sẽ duy trì môi trường sống của hệ thực vật vi sinh bằng cách phun dung dịch với liều lượng và thời gian thích hợp. Màng sinh học gia tăng trên bề mặt lớp vật liệu lọc cho phép các vi sinh vật hấp thụ các chất gây ô nhiễm tốt hơn. a. Lọc sinh học nhỏ giọt b. Nguyên lý hoạt động Nước cung cấp liên tục lên phía trên bề mặt của môi trường xốp, khí thải được đưa từ dưới đáy lên qua lớp vật liệu, được dòng nước giữ lại những chất ô nhiễm. Khí sạch đi ra phía trên và được thải trực tiếp vào môi trường. Một phần nước từ đáy hệ thống sau khi thêm axit hay kiềm và dinh dưỡng được bơm trở về bề mặt lọc. Quá trình xảy ra liên tục. Một số hình ảnh về mô hình lọc nhỏ giọt c. Ưu và nhược điểm Ưu điểm: • Bể phản ứng độc lập • Dễ kiểm soát pH và dinh dưỡng • Ít nhu cầu năng lượng hơn mô hình lọc sinh học Nhược điểm: • Nghẹt màng (vi khuẩn kị khí phát triển) • Phụ thuộc vào trọng lực Thực hiện hoạt động dị hóa Phát triển trên bề mặt hổ trợ giá thể trơ Các chất ô nhiễm thành các sản phẩm vô hại 4. Màng lọc sinh học Màng lọc sinh học thường dày hàng chụcmicromet a. Sự Tạo Thành Màng Sinh Học Đầu tiên khi bề mặt giá thể có nước và các chất hữu cơ thì vi sinh vật bắt đầu xuất hiện. Tiếp đó vi sinh vật bắt đầu bám dính và phủ kín giá thể Vsv tăng sinh khối liên tục và tạo thành một lớp màng dày trên bề mặt giá thể tạo thành màng sinh học b. Các loại màng Màng kị nước vi xốp Màng dày c. Cơ chế xử lý khí thải của phương phápmàng sinh học d. Ưu - Nhược điểm III. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂMCỦA PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Ưu-Nhược điểm Ưu điểm Chi phí đầu tư và vận hành thấp khi xử lý khí có lưu lượng lớn và nồng độ chất ô nhiễm thấp. Là quá trình tự nhiên thân thiện với môi truờng. Vận hành đơn giản. Môi trường vi sinh vật phát triển chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm và pH nên không cần thêm hóa chất để xúc tác. Hiệu xuất cao khi xử lý những chất ô nhiễm có nồng độ thấp. Ưu-Nhược điểm Nhược điểm  Không thích hợp cho xử lý những chất khí ô nhiễm có nồng độ cao, chứa hợp chất khó phân hủy sinh học hoặc độc hại.  Thời gian cho vi sinh vật thích nghi với màng sinh học kéo dài.  Nguồn khí có mức độ ô nhiễm biến động cao sẽ gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật và hiệu suất xử lý của quá trình. IV. ỨNG DỤNG Ứng dụng trong các ngành • Ứng dụng trong ngành dầu khí : xử lý rò rỉ dung môi trong các phân xưởng nhỏ • Xử lý khí thải và mùi trong chế biến thực phẩm • Sản xuất phân bón( phân đạm) • Công nghệ sản xuất sơn và mực in. • Xử lý khí thải lò mổ Vỏ dừa là một nguyên liệu rất dễ tìm thấy tại nước ta. Lớp vỏ đó thực chất lại là một nguyên liệu quý báu để dùng làm vật liệu giá thể sinh học cho vi sinh vật phát triển. 1. XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFITER VỚI GIÁ THỂ VỎ DỪA Quá trình Xử lý khí thải bằng công nghệ biofiter bằng giá thể vỏ dừa  Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật phát triển và phân hủy các chất khí có mùi hôi và các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong khí thải.  Hệ thống lọc là một bể kín chứa vỏ dừa cho các vi sinh vật trú ẩn,hấp thụ hơi nước, giữ chúng lại trong nguyên liệu lọc.  Vỏ dừa có khả năng hấp thụ nước lớn, cung cấp chất dinh dưỡng, độ bền cao, ít làm suy giảm áp và bề mặt tiếp xúc với khí thải rất lớn.  Nguyên tắc chính của hệ thống xử lý là tạo điều kiện cho sinh khối tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong khí thải càng nhiều càng tốt. Quá trình Xử lý khí thải bằng công nghệ biofiter bằng giá thể vỏ dừa Không khí ô nhiễm + O2—> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối Lợi dụng vi sinh vật sử dụng chất ô nhiểm làm nguồn thức ăn Lớp nguyên liệu lọc ẩm tạo nên điều kiện lý học và hóa học thuận lợi cho việc chuyển đổi các chất ô nhiễm từ pha khí sang pha lỏng và quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm này bởi màng sinh học. Trong quá trình vận hành xử lý khí thải có thể thiếu hụt dưỡng chất cho vi sinh vật, do đó chúng ta phải hiệu chỉnh bằng cách cho thêm vào các hợp chất đạm và phospho. Trong hệ thống xử lý khí thải bằng công nghệ biofilter xơ dừa có tuổi thọ từ 2 – 5 năm trước khi phải thay mới. MÔ HÌNH XỬ LÝ KHÍ NH3 BẰNG CÔNG NGHỆ BIOFITER