Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường - Chương 4: Xử lý sinh học chất thải

Chia sẻ: Vi Đinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường - Chương 4: Xử lý sinh học chất thải trình bày những nội dung như những chất gây ô nhiễm môi trường, chất thải vô cơ, nguồn gốc và ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Công nghệ sinh học môi trường - Chương 4: Xử lý sinh học chất thải

CHÖÔNG 4 Xöû lyù sinh hoïc chaát thaûi TS. Leâ Quoác Tuaán Khoa Moâi tröôøng vaø Taøi nguyeân Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP. Hoà Chí Minh
Giôùi thieäu chung Chaát gaây oâ nhieãm moâi tröôøng ng coù nguoàn goác khaùc nhau. Coù theå tìm thaáy ôû caùc moâi tröôøng ng: bieån, cöûa soâng, hoà, ñaát. Vieäc loaïi thaûi caùc chaát gaây oâ nhieãm töø nhöõng vuøng ng ñaõ bò oâ nhieãm ñöôïc goïi laø “Söûa chöõa sinh hoïc” (Bioremediation). Söûa chöõa sinh hoïc ñöôïc thöïc hieän bôûi caùc vi sinh vaät vaø hoaït ñoäng ng cuûa chuùng ng. Vieäc söûa chöõa sinh hoïc coù theå ñöôïc taêng cöôøngng qua quaù trình cung caáp chaát dinh döôõng cho VSV hoaëc taêng cöôøng ng quaàn soá löôïng ng vi sinh vaät taïi vuøng ng caàn xöû lyù.
Nguoàn goác cuûa chaát thaûi ñi vaøo Hoà Haàm moû ïi tra â ng Nöôùc möa No ët ma Khí thaûi beà Thaûi töø raøn haàm moû a ûy t Ch Laéng neàn trong moâi tröôøng ñaùy Ñaäp Roø ræ, chaûy traøn Chì rôi xuoáng hoà áp ân la cho Baõi Chaát thaûi töø caùc nhaø maùy Ñaäp Thaønh phoá Baûi choân Chaûy Beán ñaäu laáp hoùa traøn thuyeàn chaát Beán caûng Khu xöû lyù buøn thaûi Baûi choân laáp cuõ Baõi boà laáp, choân chaát thaûi Baûi choân laáp chaát thaûi nguy haïi Vò trí xöû lyù buøn thaûi Giaøn khoan daàu Daàu traøn ngoaøi khôi Ñaïi döông Vò trí coù söï hieän dieän chaát gaây oâ nhieãm Buøn thaûi töø giaøn khoan
Chaát gaây oâ nhieãm moâi tröôøng ng Voâ cô Kim loaïi: Cd, Hg, Ag, Co, Pb, Cu, Cr, Fe Chaát phoùng ng xaï, nitrate, nitrite, phosphate, Cyanide Höõu cô Phaân huûy sinh hoïc: nöôùc thaûi, buøn thaûi, chaát thaûi noâng nghieäp vaø cheá bieán Chaát thaûi hoùa daàu: daàu, diesel, BTEX Chaát thaûi toång ng hôïp: thuoác tröø saâu, dieät coû, HCHC coù halogen, hydrocarbon maïch ch voøng ng Sinh hoïc: caùc maàm beänh nh (vi khuaån, virus) Khí Khí: SO2, CO2, NOx, methane Caùc hôïp chaát höõu cô bay hôi, CFC, haït buïi
Chaát thaûi voâ cô Kim loaïi vaø caùc hôïp chaát voâ cô khaùc thaûi vaøo moâi tröôøng ng töø caùc hoaït ñoäng ng khai thaùc moû, luyeän kim, cheá taïo pin, troàng ng troït Nhieàu kim loaïi laø caàn thieát cho sinh vaät nhöng vôùi noàng ng ñoä cao thì coù theå trôû neân ñoäc Kim loaïi ñöôïc haáp thu vaø tích luõy trong chuoãi thöùc aên sinh thaùi vôùi noàng ng ñoä cao trong quaù trình phaùt taùn sinh hoïc Kim loaïi khoâng theå bò phaân huûy bôûi caùc quaù trình hoùa hoïc hoaëc sinh hoïc, do ñoù vieäc xöû lyù kim loaïi phaûi laø quaù trình taäp trung (ngaên caûn quaù trình phaùt taùn), ñoùng ng goùi hoaëc taùi cheá
Nguoàn goác vaø aûnh höôûng cuûa caùc chaát gaây oâ nhieãm Chaát thaûi voâ cô Nguoàn goác AÛnh nh höôûng ng Arsenic Luyeän kim, thuoác tröø saâu Ñoäc Buïi amian Sôn nhaø, queùt voâi Ung thö phoåi Cadmium Saûn xuaát pin Ung thö thaän Chì Saûn xuaát pin, acquy, xaêng Maát caân baèng ng heä thoáng ng thaàn kinh Thuûy ngaân Saûn xuaát chlor-alkali, thuoác Maát caân baèngng heä thoáng ng tröø saâu, dieät naám thaàn kinh, cheát Nitrate/Nitrite Chaûy traøn beà maët, baûo quaûn Ung thö, thieáu maùu thòt SO2 Ñoát nhieân lieäu Gaây boûng ng, möa acid Phosphate Hoaït ñoäng ng noâng nghieäp Gaây phuù döôõng
Caùc böôùc xöû lyù kim loaïi Kim loaïi trong Nöôùc moû, nöôùc thaûi caùc nhaø nöôùc thaûi maùy, nöôùc trong moâi tröôøng Haáp thu Chaát haáp thu voâ cô, Keát tuûa höõu cô vaø sinh hoïc Taùch chieát Buøn hoaït tính Vi sinh vaät vaø sinh khoái Phuïc hoài kim loaïi Loaïi thaûi Arthrobacter Tannin (thuûy Bacillus phaân ñöôïc, söû duïng ñöôïc kim loaïi ñoäc coâ ñaëc) Taùi söû duïng taøi OÂ nhieãm Söû duïng Haït gel hieäu quaû nguyeân moâi tröôøng tannin
Haáp thu sinh hoïc Caùc vaät lieäu sinh hoïc coù theå haáp thu nhieàu kim loaïi khaùc nhau Phaûn öùng ng cuûa teá baøo vi khuaån ñoái vôùi noàng ng ñoä cao cuûa kim loaïi coù theå laø moät trong caùc quaù trình sau: Loaïi ra khoûi teá baøo Laáy naêng löôïng ng töø kim loaïi Coâ laäp noäi baøo bôûi caùc protein Coâ laäp ngoaïi baøo baèng ng caùc polysaccharide treân maøng ng Bieán ñoåi hoùa hoïc Vieäc söû duïng ng vaät lieäu sinh hoïc ñeå xöû lyù kim loaïi thöôøng ng qua 2 daïng ng: Qua quaù trình khöû ñoäc tính cuûa kim loaïi Phuïc hoài caùc kim loaïi coù giaù trò cao
Cô cheá haáp thu sinh hoïc Beân ngoaøi maøng Haáp thu sinh hoïc Maøng ngoaøi Keânh Thaåm thaáu ion Maøng teá baøo Bôm ra Khöû Beân trong maøng Protein vaän chuyeån Thio Keát tuûa Caùc nhoùm chöùc naêng nein (OH-, S2-) Taïo phöùc hôïp vôùi Khoâng baøo nhoùm -SH
1. Dòch chöùa kim loaïi 2. Chaûy gioït 3. Kieåm soaùt löa toác 4. OÁng daãn 5. Caáp dòch 6. Chaát haáp thu 7. Beå phaûn öùng 8. Thoaùt nöôùc 9. Beå chöùa 10. Dòch khoâng chöùa kim loaïi Moâ hình phaûn öùng haáp thu sinh hoïc kim loaïi
Laéng ng ngoaïi baøo Trong moâi tröôøng ng coù sulphate, kim loaïi naëng ng coù theå ñöôïc loaïi thaûi baèng ng hoaït ñoäng ng cuûa vi sinh vaät kî khí Desulfovibrio vaø Desulfotomaculum 1. 3SO42- + 2 lactic acid Æ 3H2S + 6HCO3- 2. H2S + Cu2+ Æ CuS + 2H+ HCO3- trong phaûn öùngng 1 phaân huûy taïo thaønh nh CO2 vaø nöôùc, laøm taêng pH vaø taêng quaù trình keát tuû sulphide Löôïng ng dö H2S thöôøng ng gaây ñoäc vaø aên moøn thieát bò, neân coù theå ñieàu chænh nguoàn carbon cung caáp, hoaëc cuõng coù theå ñöôïc xöû lyù bôûi vi khuaån löu huyønh nh. ng moâ hình buøn hoaït tính ngöôïc doøng Coù theå söû duïng ng xöû lyù kim loaïi naëng ng
H2S Beå phaûn öùng qua Loaïi lôùp buøn hoaït tính sulphide Nöôùc kî khí ñeå loaïi boû saïch kim loaïi Dòch chöùa kim loaïi Taùch buøn Döôõng chaát Buøn hoaït tính Chaát taïo boâng
Caùc chaát voâ cô khaùc Caùc chaát voâ cô khaùc nhö nitrate, phosphate, sulphate, cyanide vaø arsenic Nitrate, phosphate chuû yeáu töø caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi, chaûy traøn beà maët qua caùc vuøng ng noâng nghieäp, coâng nghieäp vaø ñöôïc pha loaõng ôû caùc con soâng Tuy nhieân vôùi noâng ñoä cao thì chuùng ng seõ gaây neân hieän töôïng ng phuù döôõng laøm giaûm chaát löôïng ng nöôùc Moät soá vi sinh vaät coù khaû naêng loaïi nitrate vaø phosphate trong ñoù coù taûo luïc Moät löôïng ng lôùn cyanide töø khai thaùc vaøng ng. Cyanide coù theå ñöôïc loaïi thaûi bôûi caùc taùc nhaân oxi hoùa nhö chlorine hoaëc peroxide Caùc PP sinh hoïc cuõng ñang ñöôïc nghieân cöùu nhö haáp thu sinh hoïc cyanid baèng ng naám moác Fusarium lateritium
Hieän töôïng ng phuù döôõng (ôû soâng)
Hieän töôïng ng phuù döôõng ôû bieån (thuûy trieàu ñoû)
Chaát thaûi coù nguoàn goác töø daàu moû Daàu moû laø moät phöùc hôïp goàm caùc hôïp chaát höõu cô Thaønh nh phaàn chính trong daàu moû laø hydrocarbon coù phaân töû löôïng ng töø thaáp ñeán cao, coù caáu truùc phaân töû phöùc taïp (maïchch thaúng ng, maïch ch nhaùnh nh, voøng ng thôm…) ng, voøng Ngoaøi ra coøn coù caùc hôïp chaát dò voøng ng chöùa sulphur, nitrogen, oxygen vaø kim loaïi naëng ng
Daàu thoâ Daàu thoâ laø keát quaû cuûa quaù trình phaân huûy kî khí xaùc sinh vaät trong thôøi gian daøi döôùi ñaát. Trong ñieàu kieän aùp suaát vaø nhieät ñoä cao caùc chaát höõu cô chuyeån thaønh nh khí, daàu loûng ng, daàu seät vaø haéc ín. Moät phaàn trong daàu thoâ coù chöùa BTEX vaø PAH. Khi daàu thoâ bò ñaåy leân maët ñaát do aùp suaát vaø nhieät ñoä cao hoaëc bò roø ræ töø caùc beå chöùa thì caùc naøy ñi vaøo moâi tröôøng ng. BTEX vaø PHA laø caùc hôïp chaát ñoäc, maëc duø khoâng tan trong nöôùc, deã di chuyeån vaø coù theå gaây oâ nhieãm nöôùc ngaàm
Beå chöùa daàu bò roø ræ Bay hôi Ñaù khoâng thaám Doøng daàu Vuøng chöa baûo hoøa Taûng nöôùc Chaát höõu cô Doøng nöôùc hoøa tan ngaàm Söï phaân boá hydrocarbon trong ñaát töø söï coá roø ræ daàu (Bossert vaø Compeau, 1995)
Xöû lyù sinh hoïc daàu traøn Daàu traøn khoâng troän laãn trong nöôùc bieån vaø noãi treân maët nöôùc, taïo ñieàu kieän cho caùc hôïp chaát bay hôi ñi vaøo khoâng khí Söï phaân taùn daàu treân maët bieån cho pheùp caùc sinh vaät phaân huûy daàu moät caùch ch töï nhieân Söï phaân huûy daàu dieãn ra taïi beà maët tieáp xuùc giöõa daàu vaø nöôùc. Do ñoù, daàu caøng ng phaân taùn thì toác ñoä phaân huûy caøng ng cao. Ñeå taêng hieäu quaû xöû lyù daàu baèng ng vi sinh vaät, ngöôøi ta thöông taïo ñieäu kieän cho VSV phaân huûy phaùt trieån baèng ng caùch ch theâm döôõng chaát cho chuùng ng (nitrogen vaø phosphorus)
DẦU TRÀN Dầu tràn là một trong những thảm họa đối với môi trường nước Che mất ánh sáng, ngăn cản hoạt động của động thực vật biển Phát tán nhanh và không cố định Tác động lâu dài, khó xử lý