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

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Điểm số bằng số ………………….. Điểm số bằng chữ……………………. TP.HCM, ngày tháng năm 2009 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này là nhờ vào sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, của bạn bè và của người thân. Đầu tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình tới các thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, đặc biệt là các thầy cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đã trực tiếp hướng dẫn, dạy dỗ, trang bị kiến thức và giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường và quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Để hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến cô Võ Hồng Thi, là người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập cũng như thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng, em xin chúc toàn thể các thầy cô, gia đình và bạn bè luôn mạnh khỏe, hạnh phúc và thành công. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 7 năm 2009 Sinh viên thực hiện NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp I Nhận xét của giáo viên hướng dẫn II Lời cảm ơn III Mục lục IV Danh mục các chữ viết tắt IX Danh mục các bảng X Danh mục các hình XI CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Lý do hình thành đề tài 1 Mục tiêu nghiê cứu 2 Nội dung nghiên cứu 2 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 ô 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 công nghiệp 7 2.1.2.3 Nước thải là nước mưa 8 2.1.3 Các chất gây nhiễm bẩn nước 9 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 hòa 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 hoá lý và hoá học 13 2.2.2.1 Quá trình keo tụ, tạo bông 13 2.2.2.2 Phương pháp trung hoà 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 công cộng và bãi lọc 17 2.2.3.2 Cánh đồng tưới nông 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 có thiết bị trộn và có bể lắng riêng (ANALIFT). 19 Vai trò 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 Mô tả quá trình 33 4.2 Hoá sinh học của quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 34 Giai đoạn thuỷ phân (phân huỷ ngoại bào) 34 4.2.2 Giai đoạn oxy hoá 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 nhóm vi sinh vật chủ yếu trong giai đoạn thuỷ phân 37 4.3.2 Các nhóm vi sinh vật oxy hoá cơ chất 41 4.3.3 Một số vi sinh vật chỉ thị trong các công 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 Löôïng Oxy hoaø tan trong nöôùc 45 Thaønh phaàn dinh döôõng ñoái vôùi vi sinh vaät 46 4.4.3 Noàng ñoä cho pheùp cuûa chaát baån höõu cô coù trong nöôùc thaûi 47 4.4.4 Caùc chaát coù ñoäc tính ôû trong nöôùc thaûi öùc cheá ñôøi soáng vi sinh vaät 47 4.4.5 pH cuûa nöôùc thaûi 47 4.4.6 Nhieät ñoä 47 4.4.7 Noàng ñoä caùc chaát lô löûng ôû daïng huyeàn phu 48ø 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 hô hấp nội bào 50 4.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ 51 Các dạng công trình xử lý sinh học hiếu khí 51 4.6.1 Các công 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 công 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 Bể Aerotank - bùn hoạt tính 57 Các thông số tính toán công trình xử lý 59 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 Söï coá 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 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DO (Dissolved Oxygen): oxy hoà tan. BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học. TOC: Cacbon hữu cơ toàn phần hay tổng cacbon hữu cơ. AND: deoxyribonucleic acid. ARN: ribonucleic acid ATP: adenosine – 5’- triphosphate. SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn. STT: số thứ tự GDP (Gross Domestic Product): Tổng sản lượng nội địa. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt 5 Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt 6 Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công nghiệp 7 Bảng 4.1: Tóm tắy nguyên nhân và hậu quả của nhựng sự cố trong bùn hoạt tính 64 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Ước tính tổng lượng nước thải hàng ngày (Việt Nam) 3 Hình 3.1: Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số lượng theo thang logarit 30 Hình 4.1: Tiến trình thuỷ phân của vi sinh vật trong nước thải 35 Hình 4.2: Tiến trình oxy hoá sinh học của vi khuẩn 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO I. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 1. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty – 2003 – Vi sinh vật học – Nhà xuất bản Giáo dục. 2. Trịnh Xuân Lai – 2000 – Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải – Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội. 3. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thuỳ Dương – 2003 – Công nghệ sinh học môi trường - Tập 1 – Công nghệ xử lý nước thải – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh. 4. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo – 1996 – Giáo trình vi sinh vật trong công trình cấp thoát nước – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 5. Lương Đức Phẩm – 2003 – Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học – Nhà xuất bản Giáo dục. 6. Nguyễn Văn Phước – 2007 – Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học – Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội. 7. Lâm Vĩnh Sơn – 2008 – Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP Hồ Chí Minh. 8. Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Đường, Hoàng Hải, Vũ Thị Hoàn – 2007 – Giáo trình sinh học đất – Nhà xuất bản Giáo Dục. 9. Nguyễn Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên – 1998 – Giáo trình sinh hoá hiện đại – Nhà xuất bản Giáo dục. 10. Trần Cẩm Vân – 2001 – Giáo trình vi sinh vật học môi trường – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội. 11. Nguyeãn Thaønh Ñaït – 2005 - Cô sôû sinh hoïc vi sinh vaät (taäp I vaø II) - Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Sö phaïm Haø Noäi. 12. Ñoã Quyù Hai – 2006 - Giaùo trình Hoùa sinh - Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Hueá. II. TÀI LỆU TIẾNG ANH 1. N. F. Gray (2004), Biology of Wastewater treatment, Imperial College Press, London. 2. Michael H. Gerardi (2006), Wastewater Bacteria. Published by John Wiley and Sons, Inc.