GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC - phần 3

Chia sẻ: Huy Vu Vu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

252
lượt xem 68
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong vài thập kỷ trở lại đây, ô nhiễm môi trường là một trong những vấn đề đang đè nặng cuộc sống của chúng ta. Con người cũng đang sử dụng nhiều biện pháp để bảo vệ môi trường khác nhau, tuy nhiên sử dụng công nghệ sinh học trong bảo vệ môi trường là biện pháp ưu việt hơn cả. Đây là biện pháp sử dụng vi sinh vật, tái thiết lập lại các chu trình trao đổi chất của tự nhiên như chu trình C, N, S, P, … do ô nhiễm đã làm các chu trình...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC - phần 3

CHÖÔNG 6: COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC TRONG BAÛO VEÄ MOÂI TRÖÔØNG Trong vaøi thaäp kyû trôû laïi ñaây, oâ nhieãm moâi tröôøng laø moät trong nhöõng vaán ñeà ñang ñeø naëng cuoäc soáng cuûa chuùng ta. Con ngöôøi cuõng ñang söû duïng nhieàu bieän phaùp ñeå baûo veä moâi tröôøng khaùc nhau, tuy nhieân söû duïng coâng ngheä sinh hoïc trong baûo veä moâi tröôøng laø bieän phaùp öu vieät hôn caû. Ñaây laø bieän phaùp söû duïng vi sinh vaät, taùi thieát laäp laïi caùc chu trình trao ñoåi chaát cuûa töï nhieân nhö chu trình C, N, S, P, … do oâ nhieãm ñaõ laøm caùc chu trình naøy bò phaù vôõ. Vì vaäy bieän phaùp coâng ngheä sinh hoïc laø bieän phaùp töï nhieân, hieäu quaû, khoâng laøm maát caân baèng sinh thaùi nhö caùc bieän phaùp hoaù hoïc, lyù hoïc. 6.1. Xöû lyù nöôùc thaûi Trong hoaït ñoäng soáng cuûa con ngöôøi (sinh hoaït, saûn xuaát) ñaõ thaûi ra moät löôïng khoång loà pheá thaûi ra moâi tröôøng töï nhieân. Caùc pheá thaûi naøy khoâng ñöôïc xöû lyù seõ tích tuï daãn ñeán oâ nhieãm moâi tröôøng. Coâng ngheä sinh hoïc coù hai höôùng ñeå xöû lyù pheá thaûi naøy laø xöû lyù sinh hoïc hieáu khí vaø xöû lyù sinh hoïc yeám khí. 6.1.1. Xöû lyù sinh hoïc hieáu khí Baûn chaát laø quaù trình xöû lyù phaân giaûi sinh hoïc pheá thaûi coù söï hieän hieän cuûa oxy. Cung caáp oxy cho vi sinh vaät laøm taêng quaù trình hoâ haáp hieáu khí, phaân huyû trieät ñeå caùc hôïp chaát höõu cô trong nöôùc thaûi thaønh CO2 vaø H2O. Nhôø vaäy caùc chæ soá BOD (nhu caàu oxy sinh hoïc, Biochemical Oxygen Demand) vaø COD (nhu caàu oxy hoaù hoïc, Chemical Oxygen Demand) cuûa nöôùc thaûi giaûm nhanh choùng. Phaûn öùng toång quaùt: Chaát höõu cô + O2 ___________ CO2 + H2O + Naêng löôïng Naêng löôïng ñöôïc vi sinh vaät söû duïng ñeå taêng sinh teá baøo. Caùc vi sinh vaät hieáu khí thöôøng söû duïng ñeå xöû lyù hieáu khí laø vi khuaån Zoogloea, Pseudomonas, Flavobacterium, hoaëc taûo lam nhö Cyanobacterium, Chlorella. Trong tröôøng hôïp nöôùc thaûi giaøu S, Fe, N thì coù caùc vi khuaån löu huyønh Thiobacillus, Ferrobacillus, Nitromonas, Nitrobacter. Qui trình xöû lyù nöôùc thaûi hieáu khí nhö sau bao goàm caùc coâng ñoaïn sau: + Xöû lyù sô caáp (Primary treatment): - Laø giai ñoaïn tieàn xöû lyù, bao goàm caùc coâng ñoaïn loaïi boû chaát raén khoâng tan, raùc voâ cô, höõu cô noåi treân beà maët. - Sau ñoù nöôùc chaûy ñöôïc chaûy vaøo beå laéng sô caáp (Primary sedimentation tank), beå naøy coù taùc duïng laéng 34
chaát huyeàn phuø (lô löûng), caùc chaát naøy laéng xuoáng ñaùy taïo thaønh buøn laéng goïi laø buøn sô caáp (primary slugde). Ôû coâng ñoaïn naøy khoaûng 40 – 60% chaát huyeàn phuø ñöôïc laéng. Ôû böôùc naøy vai troø cuûa vi sinh vaät phaân giaûi khoâng ñaùng keå. + Xöû lyù thöù caáp (Secondary treatment): - Laø böôùc xöû lyù sinh hoïc quan troïng, phaân huyû höõu cô vaø laøm giaûm BOD. Trong giai ñoaïn naøy nöôùc thaûi töø beå laéng sô caáp seõ chaûy vaøo beå hieáu khí(aeration tank). Khoâng khí ñöôïc xuïc lieân tuïc ñeå cung caáp oxy cho vi khuaån vaø caùc vi sinh vaät khaùc hoaït ñoäng phaân giaûi höõu cô thaønh CO2 vaø H2O vaø sinh soâi. Nhôø hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät trong moät thôøi gian ngaén chæ soá BOD cuûa nöôùc thaûi giaûm töø 75 – 95%. - Sau khi BOD nöôùc thaûi giaûm ñaùng keå, seõ ñöôïc chaûy qua beå laéng (settling tank). Ôû ñaây xaùc vi sinh vaät seõ ñöôïc laéng xuoáng ñaùy beå ñeå taïo thaønh buøn thöù caáp (secondary sludge), nöôùc ñöôïc chaûy qua heä thoáng khöû truøng baèng chlorin, ñuû tieâu chuaån ñeå chaûy ra soâng, hoà. - Buøn sô caáp vaø buøn thöù caáp seõ ñöôïc chuyeån ñeán haàm yeám khí(anaerobic sludge digester). Quaù trình leân men yeám khí buøn seõ taïo ra CH4 (biogas) laøm nhieân lieäu, saûn phaåm leân men coøn laïi laøm phaân höõu cô giaøu dinh döôõng (do chuû yeáu laø xaùc baõ vi sinh vaät). Ôû coâng ñoaïn naøy coøn coù taùc duïng tieâu dieät vi sinh gaây beänh. Toùm laïi toaøn boä qui trình xöû lyù kheùp kín, töø nöôùc thaûi sinh hoaït, nhaø maùy cheá bieán sau khi xöû lyù seõ thaønh nöôùc saïch, phaân höõu cô, khí gas, ngoaøi ra vi sinh gaây beänh cuõng bò tieâu dieät. Sô ñoà qui trình nhö sau: 35
Sô ñoà: Caùc böôùc cuûa heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi Qui trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí coù cöôøng ñoä vaø hieäu quaû xöû lyù cao neân thích hôïp cho söû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït thaønh phoá, xöû lyù nöôùc thaûi caùc nhaø maùy cheá bieán thöïc phaåm nhö nhaø maùy ñöôøng, cao su, cheá bieán thòt, söõa, bia, … Tuy nhieân nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø tieâu toán nhieàu naêng löôïng cho quaù trình cung caáp khí. 6.1.2. Xöû lyù sinh hoïc yeám khí Laø quaù trình xöû lyù pheá thaûi yeám khí. Coù ba nhoùm vi khuaån tham gia vaøo quaù trình treân : - Nhoùm vi khuaån chòu traùch nhieäm thuyû giaûi vaø leân men. - Nhoùm vi khuaån leân men axit acetic vaø H2 - Nhoùm vi khuaån taïo khí methan töï döôõng söû duïng H2, laø caùc vi khuaån nhoùm Methanobacterium. Sô ñoà quaù trình leân men yeám khí taïo methane nhö sau: Lipid Hydratcarb Lignin Protein on Axit Ñöôøn Hôïp chaát Axit beù g thôm amin xetoaxit Röôïu Axit pyruvi Lactic Butylic Propioni cc Axit aceti CO2 36 Axit Methane focmic
Sô ñoà: Quaù trình leân men yeám khí sinh methane. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø thieát bò ñôn giaûn, ít toán keùm. Coù hai loaïi thieát bò leân men yeám khí khaù phoå bieán nhö sau: Biogas Biogas Vao Ra Bun hoat tính (active sludge) Bun hoat tính (active sludge) SS Sô ñoà : Thieát bò leân men yeám khí xöû lyù chaát thaûi. Quaù trình leân men yeám khí goàm ba giai ñoaïn: - giai ñoaïn ñaàu laø thuyû phaân caùc hôïp chaát höõu cô cao phaân töû thaønh caùc chaát ñôn giaûn. - Giai ñoaïn hai laø quaù trình leân men caùc chaát höõu cô ñôn giaûn thaønh caùc axit nhö butylic, axetic, propionic. - Giai ñoaïn ba laø quaù trình taïo methane töø axit höõu cô. Xöû lyù pheá thaûi baèng phöông phaùp leân men yeám khí thích hôïp vôùi xöû lyù chaát thaûi chaên nuoâi, vöøa xöû lyù chaát thaûi giaøu höõu cô, khöû muøi oâ nhieãm vaø sinh biogas. Qui trình xöû lyù yeám khí raát phoå bieán ôû Trung quoác, AÁn ñoä, naêm 1985 trung quoác coù hôn 70 trieäu haàm uû yeám khí biogas, sinh ra haøng chuïc tæ m3 khí biogas, taïo ra moät nguoàn naêng löôïng ñaùng keå. ÔÛ Vieät nam, töø nhöõng naêm 1980 baét ñaàu nghieân cöùu vaø xaây döïng biogas, hieän nay cuõng khaù phoå bieán, nhaát laø ôû caùc vuøng noâng thoân. 6.2. Xöû lyù raùc thaûi Trong ñôøi soáng haøng ngaøy con ngöôøi ñaõ thaûi ra moät löôïng ñaùng keå raùc thaûi sinh hoaït, nhaát laø caùc thaønh phoá lôùn. Theo baùo caùo cuûa caùc coâng ty moâi tröôøng ñoâ thò thì haøng ngaøy thaønh phoá Haø noäi thaûi ra treân 15000 taán raùc, Tp. Hoà Chí Minh haøng ngaøy thaûi ra 25000 –30000 taán. Vôùi löôïng raùc thaûi khoång loà nhö vaäy neáu khoâng ñöôïc xöû lyù thì trong töông lai khoâng coù moät baõi raùc naøo coù theå chöùa noåi. 37
Raùc sinh hoaït coù thaønh phaàn chuû yeáu laø caùc chaát höõu cô giaøu cenlulose, ngoaøi ra coøn coù caùc chaát raén voâ vô, caùc chaát höõu cô khoâng coù khaû naêng phaân huyû sinh hoïc nhö bao bì PE, PP… Ngaøy nay ñeå xöû lyù raùc thaûi ngöôøi ta xöû duïng caùc chuûng xaï khuaån, vi khuaån chòu nhieät coù hoaït tính phaân giaûi cenlulose cao ñeå ruùt ngaén thôøi gian uû raùc. ÔÛ caùc thaønh phoá lôùn cuûa Vieät nam nhö Haø noäi, Tp. HCM, Ñaø naüng, ñang nghieân cöùu trieån khai söû duïng vi sinh vaät ñeå xöû lyù raùc thaûi. Qui trình xöû lyù raùc thaûi sinh hoaït thöôøng tieán haønh theo caùc böôùc sau: Raùc voâ cô, nhöïa toång hôïp Taùi söû duïng Raùc sinh hoaït Xaï khuaån, vi khuaån Raùc höõu cô Phaân höõu cô Ure, ræ ñöôøng boå sung Raùc sinh hoaït seõ ñöôïc phaân loaïi, caùc raùc voâ cô, nhöïa ñöôïc phaân loaïi ñeå taùi söû duïng. Ôû nöôùc ngoaøi ngöôøi daân khi thaûi raùc ñaõ töï phaân loaïi, cho vaøo caùc tuùi raùc khaùc nhau seõ giaûm chi phí cho phaân loaïi ôû giai ñoaïn xöû lyù sau. Caùc raùc höõu cô, coù khaû naêng phaân huyû sinh hoïc ñöôïc uû vôùi xaï khuaån, vi khuaån chòu nhieät coù hoaït tính phaân giaûi cenlulose cao, boå sung urea, ræ ñöôøng ñeå ruùt ngaén thôøi gian uû. Vôùi qui trình naøy coù theå ruùt ngaén quaù trình uû töø 7-10 ngaøy. Sau khi uû seõ taïo ra phaân höõu cô, giaøu muøn, N, P, K so vôùi uû töï nhieân. Ngoaøi ra quaù trình uû, nhieät ñoä uû taêng cao, coù taùc duïng tieâu dieät caùc vi sinh vaät gaây beänh. 38