MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Mục tiêu Nội dung phương pháp thực CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hồ ổn định nước thải 1.1.1 Nguyên tắc hoạt động 1.1.2 Thuận lợi khó khăn 1.2 Hồ sinh học hiếu khí 1.3 Cơ sở xây dựng 12 CHƯƠNG 2: PHÂN LOẠI 13 2.1 Hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên 13 2.2 Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN 17 3.1 Thiết kế 18 3.1.1 Hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên 18 3.1.2 Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo 19 3.2 Tính toán 20 3.2.1.Sự sản xuất oxy tế bào tảo 21 3.2.2.Oxy cung cấp máy sục khí học 21 3.2.3 Nhu cầu oxy hệ thống hiếu khí với pha trộn hoàn toàn 23 3.2.4 Khả khử BOD5 23 3.2.5 Loại bỏ tác nhân gây bệnh ( faecal coliform) 24 3.2.6 Lượng oxy cần thiết kế xử lý nước thải pp sinh học 25 3.2.7 Lượng oxy cần thiết điều kiện thực tế 26 3.2.8 Ảnh hưởng nhiệt độ 26 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG 27 4.1 Xử lý nước thải chế biến khoai mỳ 27 4.2 Xử lý nước thải trang trại chăn nuôi heo 29 CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: nguyên tắc hoạt động hồ ổn định nước thải Hình 2: ba loại hồ ổn định nước thải Hình 3: hồ sinh học hiếu khí Hình 4: trình xảy hồ hiếu khí Hình 5: mối quan hệ cộng sinh tảo vi khuẩn Hình 6: hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên Hình 7: hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo Hình 8: hồ sục khí máy khuấy Hình 9: xây dựng hồ hiếu khí Hình 10: hai loại hồ sục khí Hình 11: sơ đồ trình xử lý nước thải trang trại chăn nuôi heo DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD5: nhu cầu oxy sinh hóa DO: oxy hòa tan COD: nhu cầu oxy hóa học TSS: tổng chất rắn lơ lửng FC: feacal coliform WSPs: hồ ổn định nước thải KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Mục tiêu Bài báo cáo sâu tim hiểu xử lý nước thải hồ sinh học hiếu khí Hồ hiếu khí làm nước trình oxi hóa nhờ vi sinh vật hiếu khí hô hấp tùy tiện nước Nội dung phương pháp thực hiên  Nội dung Để đạt mục tiêu trên, nội dung cần thực bao gồm: Thu thập thông tin xử lý chất thải thông qua việc dịch tham khảo tài liệu từ báo, chuyên đề, nghiên cứu hồ hiếu khí Tìm báo tiếng Anh nội dung liên quan đến xử lý hiếu khí Dựa vào đặc điểm loại hồ hiếu khí để lập nên dàn ý chi tiết Tham khảo - Thu thập tài liệu thiết kế tính toán số xử lí chất thải Tìm hiểu ứng dụng cụ thể hồ hiếu khí thực tiễn Viết báo cáo chuyên đề, tổng hợp thông tin tài liệu tìm Xem xét chỉnh sửa hoàn thành chuyên đề  Phương pháp thực Để hoàn thành chuyên đề này, nhóm vận dụng nhiều phương pháp sau: Phương pháp thu thập thông tin Phương pháp xử lý – tổng hợp thông tin Phương pháp tham khảo ý kiến Giảng viên CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hồ ổn định nước thải Hồ ổn định nước thải (WSPs) hồ lớn, lưu vực nông, nước thải thô xử lý hoàn toàn trình tự nhiên liên quan đến tảo vi khuẩn Vi khuẩn phân loại oxy hóa thành phần nước thải làm cho vô hại không mùi Tảo sử dụng carbon dioxide chất khác từ hoạt động vi khuẩn thông qua trình quang hợp tạo oxy cần thiết để trì vi khuẩn trình xử lý Trong thời gian giữ nước, đặc điểm xấu nước thải phần lớn biến Chúng sử dụng cho xử lý nước thải vùng khí hậu ôn đới nhiệt đới, đại diện cho phương pháp có lợi nhất, đáng tin cậy dễ dàng vận hành để xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp Hồ ổn định nước thải hiệu việc loại bỏ vi khuẩn faecal coliform Năng lượng ánh sáng mặt trời yêu cầu cho hoạt động Hơn nữa, đòi hỏi giám sát tối thiểu cho hoạt động hàng ngày, đơn giản cách làm đầu vào đầu hệ thống Nhiệt độ thời gian ánh sáng mặt trời nước nhiệt đới tạo hội tuyệt vời cho hiệu suất cao thực thỏa đáng loại hệ thống xử lý nước thải Chúng phù hợp cho nước nhiệt đới có thu nhập thấp, nơi xử lý nước thải thông thường thực thiếu nguồn lượng đáng tin cậy Hơn nữa, lợi hệ thống này, loại bỏ tác nhân gây bệnh, lý quan trọng để sử dụng Thuật ngữ hồ ổn định nước thải sử dụng để mô tả hồ, hệ thống hồ thiết kế để xử lý nước thải sinh học chủ yếu dưa vào trình tự làm hồ Có nhiều cách khác để phân loại hồ ổn định nước thải Các để phân loại loại nước thải, phương pháp quản lý dòng chảy nước thải, phương pháp oxy hóa, loại hoạt động sinh học Hệ thống phân loại cuối tốt mô tả tính trội, tức là, loại hoạt động sinh học xảy hồ Tuy nhiên; để mô tả đầy đủ loại hồ khác của, phương pháp quản lý dòng chảy nước thải cần lưu ý Hồ ổn định nước thải kỵ khí có chất phân hủy mà không đòi hỏi lượng oxy hòa tan, vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất thải hữu phức tạp Hồ ổn định chất thải hiếu khí hồ mà vi khuẩn hiếu khí phá vỡ chất thải loại tảo, thông qua trình quang hợp, cung cấp đủ oxy để trì môi trường hiếu khí Hồ ổn định chất thải tuỳ tiện hồ mà có khu vực phía hiếu khí (duy trì tảo) khu vực kỵ khí thấp Hồ ổn định nước thải thiết kế để hoạt động đơn lẻ, liên tiếp, song song Về chất, hồ kỵ khí hồ tuỳ tiện thiết kế để loại bỏ BOD, hồ hiếu khí để loại bỏ tác nhân gây bệnh, số BOD loại bỏ hồ hiếu khí số tác nhân gây bệnh loại bỏ hồ kỵ khí tuỳ tiện Hầu hết hồ ổn định nước thải, sử dụng tại, đơn vị xử lý tuỳ tiện Điều kiện hiếu khí trì gần bề mặt xuyên qua hầu hết độ sâu hồ Tuy nhiên, môi trường kỵ khí gần đáy, có số vụn Ngoài việc xử lý nước thải hồ ổn định nước thải dùng để: nuôi trồng thủy sản; cung cấp nước tưới cho nông nghiệp; điều hòa dòng chảy hữu cần xử lý 1.1.1 Nguyên tắc hoạt động hồ ổn định nước thải Hồ sinh học dùng xử lý nước thải sinh học chủ yếu dựa vào trình làm Vi sinh vật sử dụng oxy sinh từ rêu tảo trình quang hợp oxy hóa từ không khí để oxy hóa chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat nitrat amon sinh từ phân hủy, oxy hóa chất hữu vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không thấp 6℃ Hình 1: nguyên tắc hoạt động hồ ổn định nước thải 1.1.2 Những thuận lợi khó khăn hồ ổn định nước thải Thuận lợi Thiết kế xây dựng đơn giản Sự sản xuất bùn cặn sinh học thấp Vốn chi phí vận hành bảo trì thấp Hiệu xử lý cao thiết kế Tương đối đáng tin cậy Ít nhạy cảm với thay đổi tải trọng Khó khăn Đòi hỏi diện tích rộng Sự tích tụ bùn cao khí hậu lạnh hoạt động vi sinh vật giảm Muỗi loài côn trùng khác sản sinh thảm thực vật không kiểm tra Nếu không thiết kế cách sinh mùi hôi Khó dự đoán kiểm soát nồng độ amoniac nước thải Hình 2: Ba loại hồ ổn định nước thải 1.2 Hồ sinh học hiếu khí Hồ hiếu khí loại hồ nông 0.3 – 0.5m có trình oxi hóa chất hữu chủ yếu nhờ vi sinh vật hiếu khí Loại hồ gồm có: hồ làm thoáng tự nhiên hồ làm thoáng nhân tạo Chức họ để loại bỏ vi sinh vật gây bệnh Mặc dù hồ hiếu khí loại bỏ BOD mức độ nhỏ, đóng góp chúng để loại bỏ chất dinh dưỡng cho đáng kể Hồ hiếu khí thường xuất phân tầng sinh học hóa lý hơn, oxy hóa suốt ngày Số lượng tảo hồ hiếu khí đa dạng nhiều so với hồ tuỳ tiện, với loài không di động dể dàng có khuynh hướng phổ biến Sự đa dạng tảo thường tăng từ ao đến ao dọc theo hàng loạt (Mara, 1989) Harewood Whin, England Summerston, Scotland Hình 3: Hồ sinh học hiếu khí Hệ thống hồ thiết kế với nhiều mục tiêu khác nhau, bao gồm việc chuyển hóa vật liệu hữu bị vi khuẩn làm cho thối rữa thông qua việc chuyển đổi thành sinh khối, ổn định vật chất hữu (bao gồm sinh khối tổng hợp) thông qua phân hủy hiếu khí chuyển hóa sinh khối tổng hợp lắng đọng tự nhiên Xử lý chất thải ao ổn định hệ thống xử lý sinh học, mà trình hoạt động phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường nhiệt độ, tốc độ gió cường độ ánh sáng khác kết hợp thông số môi trường thường cho vị trí định (Gray, 2004 ) Nhu cầu oxi cho trình oxi hóa đáp ứng nhờ khuếch tán bề mặt làm thoáng nhân tạo Ở hồ làm thoáng tự nhiên, oxi không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển tiến hành thải oxi Để đảm bảo ánh sáng qua nước, chiều sâu lớp nước phải nhỏ, thường 30 – 40cm, chiều sâu nhỏ nên thường diện tích lớn.Thời gian lưu nước từ – 12 ngày Ở hồ làm thoáng nhân tạo nguồn cung cấp oxi cho vi sinh vật hiếu khí thiết bị khuấy trộn học nén khí Nhờ vậy, mức độ hiếu khí hồ thường mạnh hơn, độ sâu hồ lớn (2 – 4,5m) Thời gian lưu nước hồ khoảngr 1- ngày Quá trình xử lý hiếu khí liên quan đến việc cung cấp môi trường giàu oxy thích hợp cho sinh vật làm giảm phần hữu chất thải vào khí carbon dioxide nước diện oxy Với phát triển ngày tăng đất đai, hai, hệ thống thoát nước trung tâm lớn nông thôn ngoại thành không 10 3.2.1 Sự sản xuất oxy tế bào tảo Trong thiết kế hồ hiếu khí, điều quan trọng để đánh giá xác mật độ tế bào tảo sản xuất oxy liên quan đến hiệu suất chuyển đổi ánh sáng cường độ ánh sáng (Oswald, 1963) Phương trình trạng thái cho thấy sản xuất oxy có liên quan trực tiếp đến cường độ ánh sáng O = 0,22 x F x IL Trong O: sản xuất oxy (kg/ha ngày) F: hiệu suất chuyển đổi ánh sáng (%) giá trị ước tính từ 0.5 đến 6.0 IL: cường độ ánh sáng (cal/cm2 ngày) Sự cân lượng hồ hiếu khí giảm đến mức đơn giản Bằng thực nghiệm, người ta phát việc sản xuất tế bào tảo liên quan đến sản phẩm hiệu suất chuyển đổi ánh sáng xạ mặt trời Ya = 0,125 x F x IL Trong Ya: sản lượng tế bào tảo (kg tảo/ha ngày) 3.2.2 Oxy cung cấp máy sục khí học Sự sục khí học chi phí thấp kỹ thuật thay hữu ích lượng chất thải tăng lên, không gian bị giới hạn, nước thải chất lượng cao yêu cầu Sự sục khí pha trộn thực cách (a) tái tuần hoàn nước giàu oxy từ nước thải hệ thống hồ tuỳ tiện hồ oxy hóa đến nước chảy khu vực; (b) sục khí bề mặt gây khí; (c) khuếch tán khí sử dụng khí nén; (d) kết hợp kỹ thuật Sự tái tuần hoàn hồ nước giàu oxy giúp trì cân oxy loại bỏ mùi hôi nhiều hồ kết hợp Như tái tuần hoàn vùng nước nhiều tảo hình thức tải trọng kiểu bậc thang sử dụng rộng rãi Nam Phi Thụy Điển (Abbott, 1962) Hệ thống sục khí thành công tương đối kinh tế hồ ổn định chất thải có sục khí khí Các vi sinh vật hiếu khí tùy tiện cung cấp ôxi nhờ thiết bị sục khí học, hồ tuỳ tiện bình thường tảo cung cấp oxy 21 Có hai loại hồ sử dụng thiết bị sục khí bề mặt thường dùng Một hồ hiếu khí hoàn toàn Tất chất rắn trì dạng lơ lửng, chất rắn nước thải với chất rắn hồ Hồ phần lớn hiếu khí, vận tốc pha trộn hỗn hợp đặc điểm cho phép chất rắn oxy hóa sinh học lắng xuống đáy Những vật lắng phải trải qua phân hủy kỵ khí Trong trường hợp, nước thải xử lý tiếp hồ ổn định chất thải tùy tiện Hình 10: hai loại hồ sục khí A: hồ sục khí hoàn toàn; B: hồ sục khí phần Thiết bị sục khí bề mặt cố định vị trí sử dụng đơn vị di động Nói chung, 10 – 20% tổng lượng oxy cần thiết kết từ việc chuyển đổi oxy qua lại bề mặt phân cách, phần lại cung cấp thông qua trộn thông qua không khí Đơn vị sục khí khí bề mặt dự kiến cung cấp khoảng – 1,8kg/hph (mã lực – giờ) Hồ rộng giá trị thấp Oxy cung cấp máy sục khí học thường xác định sau: 𝑂𝑠 = 𝑂𝑚 𝐶𝑠𝑤 − 𝐶 𝛼 𝜃 (𝑇−20) 𝐹𝐴 𝐶𝑠 Trong đó: Os: oxy cung cấp máy sục khí học (kg oxy/hph) Om: định mức thiết bị sục khí (kg oxy/hph) Csw: mức độ bão hòa O2 hồ nhiệt độ T (mg/l) C: mức độ hòa tan O2 hồ (mg/l) Cs: mức độ bão hòa O2 nước cất 20 độ C (mg/l) 22 𝛼 = (tổng hệ số truyền nước thải):(tổng hệ số truyền nước máy) Giá trị điển hình 0,6 1,1 𝜃: hệ số phản ứng nhiệt độ = 1,02 𝐹𝐴 : hệ số hiệu chỉnh cho độ cao khoảng 1200m (sử dụng tiêu chuẩn mật độ không khí) 3.2.3 Nhu cầu oxy hệ thống hiếu khí với pha trộn hoàn toàn Phương trình sử dụng để tính toán nhu cầu oxy hệ thống hiếu khí với pha trộn hoàn toàn Hồ cần oxy cho BOD tạo vi sinh vật làm giảm chất thải chảy đến làm giảm tối thiểu tích lũy số chất rắn dễ bay 𝑂𝑛 = 𝑎′ (𝐿0 − 𝐿𝑃 ) + 𝑏′ 𝑋𝑡 Trong 𝑂𝑛 : lượng oxy cần thiết (mg/l) 𝑎′ : BOD loại bỏ sử dụng để cung cấp lượng cho tăng trưởng BODu COD 𝑏′ : tỷ lệ hô hấp nội sinh ngày, phần BODu COD 𝑋𝑡 : chất rắn lơ lửng dễ bay dung dịch (mg/l) Trong hầu hết hồ, nơi có tiền xử lý sục khí bổ sung yêu cầu, số lượng chất rắn sinh học trì mức thấp Do đó, phương trình đơn giản sau: 𝑂𝑑 = 𝑎′′ 𝐿𝑟 Trong 𝑂𝑑 : lượng oxy cần thiết (kg/ngày) 𝑎′′ : hệ số(có giá trị từ 0,7 đến 1,4) 𝐿𝑟 : BOD loại bỏ (kg/ngày) 3.2.4 Khả khử BOD5 Quá trình khử BOD5 hồ hiếu khí làm thoáng kéo dài, thông số quan trọng thời gian lưu trữ bùn hồ θc = t Thường chọn thời gian lưu nước hồ từ đến 10 23 ngày tùy thuộc hiệu xử lý yêu cầu Từ phản ứng khử BOD5 bậc bể phản ứng khuấy trộn hoàn chỉnh rút phương trình tính hiệu xử lý hồ: 𝑆 = 𝑆0 + 𝐾𝑇 𝑡 Trong S S0 BOD5 trước sau xử lý (vào hồ) (tính mg/l) t thời gian lưu nước (ngày) KT phụ thuộc vào nhiệt độ T℃: KT = K20 θ(T – 20) Với T > 10℃ KT = K20 1,07 T – 20 θ số với hồ tự nhiên θ = 1,035 – 1,0784, với hồ hiếu khí nhân tạo θ = 1,045 T: nhiệt độ nước hồ (℃) K20: số tốc độ xử lý BOD5 theo phản ứng bậc 1( ngày -1 ) 20℃ Hằng số K20 dao động từ 0,3 – 0,5 phụ thuộc vào chất lương nước thải, cường độ khuấy trộn nhiệt độ nước Lượng bùn hoạt tính sinh hồ trình khử BOD5 Lượng bùn hoạt tính sinh hồ trình khử BOD tính theo công thức 𝑋= 𝑌(𝑆0 − 𝑋) + 𝐾𝑑 𝑡 Kd hệ số phân hủy nội bào (ngày-1) Y: hệ số tạo bùn max tính theo bùn tạo khử 1mg BOD5 (mg/mg) 3.2.5 Loại bỏ tác nhân gây bệnh (faecal coliform) Một chức quan trọng hồ hiếu khí, việc loại bỏ tác nhân gây bệnh để đạt chất lượng nước thải mà phù hợp để tái sử dụng hạ lưu Mặc dù lưu giữ lâu hệ thống hồ kỵ khí tuỳ tiện làm cho chúng có hiệu trình xử lý nước thải thông thường để loại bỏ tác nhân gây bệnh, nước thải đô thị xử lý từ hồ tuỳ tiện theo thường lệ yêu cầu tiếp tục xử lý hồ hiếu khí để đạt tiêu chuẩn nước thải tái sử dụng thủy lợi tự Vi khuẩn coliform phân thường sử dụng số việc loại bỏ tác nhân gây bệnh hồ hiếu khí thiết kế để giảm vi khuẩn coliforms faecal (FC) Động vật nguyên sinh bào xác trứng giun sán loại bỏ trầm 24 tích hồ ổn định hàng loạt hồ với thời gian lưu giữ tổng thể 20 ngày nhiều sản xuất nước thải động vật nguyên sinh bào xác trứng (Feachem cộng sự, 1983) Việc giảm vi khuẩn faecal coliform hồ ổn định (kỵ khí, tuỳ tiện hiếu khí) thường rút từ động lực học bậc 𝑁𝑒 = 𝑁𝑖 + 𝐾𝑏 𝑡 Trong 𝑁𝑒 : số lượng faecal coliforms/100 ml nước thải 𝑁𝑖 : số lượng faecal coliforms/100 ml nước thải sông 𝐾𝑏 : số tốc độ bậc việc loại bỏ FC t: thời gian lưu giữ hồ Giá trị Kb nhạy cảm với nhiệt độ thể Marais (1974) xác định Kb(T) = 2,6 (1.19)T – 20 Trong Kb(T) giá trị Kb nhiệt độ T Với nhiều hồ liên tiếp phương t 𝑁𝑒 = 𝑁𝑖 (1 + 𝐾𝑏 𝑡𝑎 )(1 + 𝐾𝑏 𝑡𝑓 )(1 + 𝐾𝑏 𝑡𝑚 )𝑛 ta: thời gian lưu giữ ở hồ kỵ khí, ngày tf : thời gian lưu giữ hồ tùy tiện, ngày tm: thời gian lưu giữ hồ hiếu khí, ngày n: số hồ liên tiếp 3.2.6 Lượng oxy cần thiết để xử lý nước thải phương pháp sinh học Gồm phần để khử BOD, oxy hóa NH4+ thành NO3- , khử NO3- tính theo công thức: OC0 = Q × (S0 – S)/1000 ×f – 1,42 × Px + 4,57 × Q × (N0 – N)/1000 (kg O2/ngày) 25 Trong đó: OC0: lượng oxy cần thiết đktc phản ứng 200C Q: lượng nước thải cần xử lý ( m3/ngày) S0, S : BOD5 đầu vào, đầu (g/m3) F: hệ số chuyển đổi BOD5 COD hay BOD20, thường f= 0,45-0,68 Px: phần sinh khối xả theo bùn dư = Yb× Q × (S0-S) × 1000 (kg/ngày) 1,42 : hệ số chuyển đổi từ sinh khối COD N0, N: tổng Nitơ đầu vào, đầu (g/m3) 4,57 : hệ số sử dụng oxy oxy hóa NH4+ thành NO33.2.7 Lượng oxy cần thiết điều kiện thực tế Lượng oxy cần thiết tính theo công thức sau, sở lượng BOD5 cần khử lượng NH4+ cần oxy hóa thành NO3- OCt = OC0 × ( Cs20/(β × Csh – Cd))/(1,024T-20 × α ) Trong đó: β : Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lượng muối Đối với nước thải thường lấy β = Csh: nồng độ oxy bão hòa nước T0C (mg/l) Cs20: Nồng độ oxy bão hòa nước 200C (mg/l) Cd : Nồng độ oxy cần trì ao hồ (mg/l) Khi xử lý nước thải Cd = 1,5 – mg/l Α: hệ số điều chỉnh lượng oxy tổn hao phần tử có nước thải, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dạng kích thước bể ( có giá trị từ 0,6-0,94) Để cung cấp oxy vào nước hồ dung thiết bị làm thoáng bề mặt loại tuabin tốc độ quay nhỏ đặt hệ phao nổi, thiết bị làm thoáng kiểu bơm Airlift hay dàn ống phân phối bọt khí lớn 3.2.8 Ảnh hưởng nhiệt độ 26 𝑇 (℃ ) = 𝐴𝑓𝑇𝑎 + 𝑄𝑇𝑖 𝐴𝑓 + 𝑄 Ti: nhiệt độ nước thải đầu vào (℃) Ta: nhiệt độ không khí mặt hồ (℃) A: diện tích mặt hồ f: hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào cường độ khuấy, độ ẩm không khí…thường lấy 0,5 Q: lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày) CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG 4.1 Xử lý nước thải chế biến khoai mỳ Khoai mì lần trồng số khu vực Nam Mỹ, sau đó, qua Đại Tây Dương kỷ 17, mà cuối hình thành phần chế độ ăn cho người châu Phi châu Á (Olsen Schaal, 1999) Khoai mì loại thực phẩm quan trọng hầu phát triển nhiệt đới, đặc biệt Nigeria (FAO, 2005) Tuy nhiên, phương pháp chế biến khoai mì nước thải khoai mì suy thoái dẫn đến tích tụ mức độ cao vật liệu hữu số hợp chất độc hại (Bradbury, 2004; Enyenihi, et al, 2009) Một số nghiên cứu chế biến khoai mì tạo phế liệu rắn chất lỏng nguy hại môi trường khoai mì sử dụng công nghiệp, bao gồm nhà máy bột nhỏ, tạo lượng đáng kể chất thải kể từ họ truyền thống tập trung nơi Nước thải khoai mì thải vào đất kết gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, khoai mì chứa glucosides cyanogenic (chất độc hại), chủ yếu linamarin (92-98%), giải phóng hydrogen cyanide sau thủy phân linamarase nội sinh (Okafor Ejiofor 1986; Nok Ikediobi, 1990) Hơn nữa, mùi hôi từ nước thải nguy hiểm cho sức khỏe người (Ayenor 1985; Akinrele 1986; Ezeronye 2003) Nước thải khoai mì ức chế phát triển thảm thực vật đó, làm giảm toàn khả sinh sản đất Do đó, nhu cầu phát triển quy trình hiệu cho suy thoái nước thải khoai mì mà nước thải an toàn cho môi trường Tác động chất thải khoai mì suy thoái cách xử lý kiềm xem xét Mục tiêu để làm suy thoái giải độc nước thải từ khoai mì, với mục tiêu cuối loại bỏ số chất độc hại cyanua trước chúng thải nước 27 Nước thải sinh từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có thông số đặc trưng: pH thấp, hàm lượng chất hữu vô cao, thể qua hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS), TSS cao, chất dinh dưỡng chứa N, P, số nhu cầu oxy sinh học (BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ cao thành phần vỏ lõi củ sắn có chứa Cyanua (CN-) chất độc hại có khả gây ung thư., sinh vật sống khác không xử lý cách trước thải môi trường Để giải vấn đề này, có nhu cầu cấp thiết để phát triển công nghệ đơn giản hiệu để quản lý nước thải khoai mì, đặc biệt nước phát triển nhiệt đới nơi khoai mì chế biến rộng rãi, tiêu thụ sở hàng ngày Mục đích xử lý nước thải khoai mì cách sử dụng thủy phân kiềm Sản phẩm phân hủy nước thải khoai mì đặc trưng thông số khác theo chế độ lên men tĩnh hàng loạt Với hàng loạt lò phản ứng mô hình, thủy phân nước thải khoai mì 20 ngày kể từ ngày với nhiều nồng độ NaOH điều tra Với 0,25 M NaOH, nồng độ xyanua thủy phân nhiều (44 lần) 20 ngày Hơn nữa, việc xử lý kiềm làm giảm đáng kể coliforms làm giảm nhu cầu oxy sinh hóa nước thải khoai mì Nghiên cứu dường xử lý kiềm hiệu việc làm giảm hợp chất thải từ khoai mì Phân hủy sinh học xianua nghiên cứu với số vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn nấm Hầu hết vi sinh vật nghiên cứu điều kiện hiếu khí để áp dụng cho trình bùn hoạt tính truyền thống Vi khuẩn Cyanide-oxy hóa thường chia thành hợp chất vô hại Dưới điều kiện hiếu khí, trình sinh học tiêu thụ hydrogen cyanide tạo hydro cyanate phương trình cyanate hydro bị thủy phân thành amoniac carbon dioxide phương trình (2) 2HCN + O2 + Enzyme = 2HCNO (1) HCNO + H2O = NH2 + CO2 (2) Phản ứng hóa học để phân hủy sinh học xianua thiocyanate Phản ứng thủy phân Cyanide hydratase HCN + H2O → HCONH2 Cyanidase HCN + 2H 2O → HCOOH 28 phản ứng khử HCN + 2H + + 2e- → CH2 = NH + H2O → CH2 =O Phản ứng oxy hóa cyanide monoxygenase HCN + O2 + H + + NAD (P) H → HOCN + NAD (P) + + H2O cyanide dioxygenase HCN + O2 + 2H + + NAD (P) H → CO2 + NH3 + NAD (P) + phân hủy sinh học thiocyanate Cacbonyl đường {hydrolase thiocyanate} SCN- + 2H2O → COS + NH3 + OHCon đường Cyanate SCN- + 3H2O + 2O2 → CNO- + HS- HS- + 2O2 → SO42- + H + ↓ CNO- + 3H+ + HCO3 ↓ NH4+ + 2CO2 Đặc điểm suy thoái nước thải sắn nghiên cứu sử dụng thông số BOD, pH, nồng độ cyanide chất rắn lơ lửng Phương pháp sinh học áp dụng để xử lý nước thải chế biến tinh bột Hệ thống hồ sinh học chức xử lý phần chất hữu lại, loại nito, photpho, hệ thống hồ có khả dự trữ nước để tái sử dụng cho nông nghiệp 4.2 Xử lý nước thải trang trại chăn nuôi heo Sự sử dụng nước rửa để loại bỏ phân khu công nghiệp liên hợp chăn nuôi lợn sinh số lượng lớn nước thải nồng độ cao Đặc tính nước cho thấy nồng độ cao không chất thải hữu cơ, ammoni nitơ mà chứa nhiều vi trùng gây bệnh trứng giun Chế độ thoát nước khu công nghiệp liên hợp chăn nuôi lợn không đồng Cường độ xả nước thải biến đổi lớn 35-60 lít / (Gall ngày) Tuy 29 nhiên, nước thải có giá trị nông nghiệp lớn thường sử dụng cho nhu cầu nuôi Nước thải phân đại diện cho hệ thống phân tán phức tạp với thành phần phân tán hạt thô, keo điều kiện hòa tan.Người ta cho tổng số COD dao động 7.600 – 40.000ml O2/dm3, TSS 8.000 – 39.600 mg/dm3, ammoni nitơ 48 – 1430ml /dm3, phosphates 430 – 900ml /dm3, ure 1500 – 720 ml/ lm, trứng giun từ 100 – 40.000 mẫu / dm3 Sự tạo hạt nước thải không đồng phụ thuộc vào thức ăn thô cho gia súc, cách xếp vận chuyển Đồng thời TSS với hạt lên đến mm, khó tách khỏi nước thải 35-60% Xem xét tất chi tiết máy móc, phương pháp hóa học, vật lý sinh học sử dụng, nước thải cuối sản xuất điều kiện hiếu khí (aerotanks) với hai ba giai đoạn oxy hóa tạp chất phương pháp kỵ khí phương pháp kỵ khí - hiếu khí Nhà máy xử lý nước thải có bể cân dòng chảy đến bị khóa chặt với trạm bơm, lọc động, bể sục khí với sục khí kéo dài, cuối lắng, xử lý bùn nhiệt nén sử dụng giai đoạn trình xử lý Kỵ khí – hiếu khí phương pháp xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn với xử lý sau lò phản ứng UASB với nạp chổi rửa ống nước mô hình xử lý kỵ khí - hiếu khí với việc sử dụng chổi rửa ống nước nhiên nồng độ N không giảm xuống 250 – 400 ml/dm3 chưa qua xử lý tiếp theo, xử lý đòi hỏi chi phí đáng kể, bên cạnh nitơ loại bỏ đến mức luôn đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải ngành thủy sản, từ trình khác khử nito loại bỏ nitơ vào bầu khí cho tốt, làm giảm giá trị nông nghiệp nước Đó công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn trang trại chăn nuôi, cung cấp chất lượng nước thải theo yêu cầu cho phép sử dụng đầy đủ chất hữu vi sinh vật nước thải làm phân bón giả định tối ưu Công nghệ trình xử lý liên quan đến xử lý với magnesit ăn da superphosphate Hoá chất cho việc xử lý với lượng nước mưa cung cấp 1,5 làm giảm hàm lượng Nito 75% mức trung bình, BOD 78%, phosphate 40%, nồng độ lại TSS không vượt 150 m/dm3 Việc loại bỏ nitơ mức độ cao có tác dụng có lợi xử lý sinh học Bùn công nghệ hỗn hợp phân bón hữu 30 hoạt tính sử dụng lúc sau tháo nước sản phẩm khô Nước thải xử lý sử dụng lặp lặp lại nhiều lần cho nước rửa phân thải bỏ vào khối nước Tải trọng nước thải: sau xử lý BOD 4-18 mg O2/l; amonia – N 2,3 mg /l; P 2,2 mg/l; nước 40 cm; TSS 8-27 mg/l Xử lý nước thải khuyến cáo cho hai khu công nghiệp liên hợp chăn nuôi lợn công suất lớn công suất nhỏ Sơ đồ trình xử lý nước thải Phosphase magnesium bùn cặn Nước rửa Nước thải đầu 1-Lò phản ứng trộn; – bể lắng; - bể sục khí sơ cấp; – bể sục khí cuối; – bể lắng; - đơn vị khử trùng; – khử nước khí; – thiết bị sấy Cách điển hình trang trại heo lưu giữ phân heo hồ thoáng khí Định kỳ phần chất lỏng bề mặt (nổi) sau bơm phun lên ruộng Các chất rắn (bùn) hố sau bị gỡ canh tác vào đất trồng trọt Các trang trại lớn công ty, mà tập trung lượng lớn phân bón thành bùn đầm phá trời rộng lớn, xả lượng lớn khí độc hại Các chất khí, sản phẩm phụ 31 phân hủy kỵ khí phân, bao gồm hợp chất Hydrogen Sulfide, Methane, Amoniac, Methyl mercaptan, Carbon Dioxide Các chất khí mối phiền toái cho hàng xóm địa phương có ảnh hưởng bất lợi khí cách góp phần vào ấm lên toàn cầu Hạn chế phủ buộc trang trại để chuyển đổi hệ thống xử lý họ từ kỵ khí để xử lý hiếu khí Thông thường điều liên quan đến chi phí vốn lớn phần người nông dân để xây dựng lò phản ứng hàng loạt đặt hệ thống bơm không khí điện cao cấp nguồn vào đầm phá họ, để đảm bảo suy thoái hiếu khí Hầu hết công trình xử lý sơ cấp thứ cấp thông thường không đủ việc loại bỏ hoàn toàn nhiều hóa chất vô hữu cơ, dẫn đến tượng phú dưỡng hồ, sông vịnh Các phương pháp kiểm tra thúc đẩy phát triển vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất gây ô nhiễm tạo sản phẩm phụ không độc hại Kết thử nghiệm John W Di Turo James J Hurtak, Ph.D.sẽ định hiệu ba lĩnh vực: thay cho thuốc diệt cỏ độc hại việc điều trị tảo hồ, điều trị hố bùn phân heo để làm giảm mùi hôi giảm lượng chất thải, để hỗ trợ xử lý nước thải người Việc xử lý, phát triển, nhiên, không dựa phương tiện học để thông khí phân Nó sử dụng sản phẩm phụ phản ứng hóa học, hydrogen peroxide, mà giải pháp nhanh chóng làm giảm oxy phân tử nước, oxy nước Dựa phương pháp Mỹ sáng chế, sử dụng thời gian phát hành cho hai ôxy hóa cột nước từ từ giới thiệu vi khuẩn hiếu khí, enzym, đệm chất phụ gia Các thành phần giúp tăng tốc độ suy thoái phân giảm khí thải mà không tạo trình phân hủy kỵ khí Bởi trình hiếu khí, khí độc hại không sản xuất, làm giảm mùi hôi tạo từ hố Các bề mặt tùy chỉnh sản xuất thành lớp để kết hợp yêu cầu hóa học tình cụ thể, chẳng hạn bao gồm chất kết tủa phốt phát chloride Chìa khóa thành công cung cấp nguồn oxy phân tử sở liên tục, từ từ làm ảnh hưởng đến hạt bùn đáy đầm phá với bọt khí Các hạt nâng lên bùn tạo diện tích bề mặt lớn mà vi khuẩn hiếu khí dính bám, đẩy nhanh trình suy thoái Trong môi trường hiếu khí, chi vi khuẩn Nitrosomonas Nitrobacter chuyển đổi Nitơ amoni thành nitrit sau Nitrite để Nitrate Một vi môi trường giao diện trầm tích nước điều chỉnh để thúc đẩy tăng trưởng vi khuẩn hiếu khí (nitrat 32 hóa), vi khuẩn lớp tăng Khi vi khuẩn trưởng thành sinh sản, chúng tiêu thụ bùn mà không sản xuất loại khí độc hại Có vài bước mùi giảm xảy đồng thời, suy thoái vi khuẩn hiếu khí phân Bên cạnh đó, bong bóng tăng oxy có xu hướng tẩy khí hoà tan dung dịch cách loại bỏ chúng từ phân bón Hóa học, giải thể tính kiềm oxy hóa khô làm tăng độ pH phân, ngăn cản bay ammonia nitơ Xử lý sinh học làm giảm chất hữu gây ô nhiễm kết hoạt động hỗn hợp vi sinh vật trồng giới thiệu phương pháp cấp sáng chế Vi khuẩn giới thiệu, sau chuyển từ trạng thái lơ lửng chúng vào giai đoạn tăng trưởng, hấp thụ tiêu thụ chất hữu tồn thực phẩm, cung cấp chúng có môi trường xung quanh thích hợp Phương pháp đảm bảo môi trường đủ oxy để thúc đẩy tăng trưởng vi khuẩn kỵ khí hiếu khí tuỳ ý Các nguyên tắc vi sinh vật hoang dã nhân lên chúng cung cấp với chất hữu nước thải DO (oxy hòa tan) Trong trình này, hầu hết carbon phân hủy sinh học hợp chất chuyển đổi sang CO2 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Có nhiều phương pháp sinh học sử dụng để xử lý nước thải phương pháp có ưu, nhược điểm riêng, xong việc lựa chọn phương pháp cho thích hợp với điều kiện Việt Nam phương diện kinh tế, xã hội môi trường phụ thuộc vào điều kiện cụ thể vùng Tuy nhiên, việc sử dụng hồ sinh học hệ thống đất ngập nước có nhiều ưu xét phương diện kinh tế lẫn môi trường Xử lý nước thải hồ sinh học nói chung, đặc biệt hồ sinh học hiếu khí có ưu điểm nên số loại hình công trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi đem áp dụng tỉnh ta thích hợp, kết hợp làm hồ thả bèo, nuôi cá Điều đem lại hiệu kinh tế tăng cường xử lý nước thải Nếu thả bèo mặt hồ tăng thêm nguồn ô xy cho trình quang hợp, đồng thời rễ bèo có nhiều sinh vật thúc đẩy trình ô xy hóa Tuy nhiên, cần lưu ý không nên thả bèo kín mặt hồ để đảm bảo cho ánh sáng xuyên qua Nước thải trước đưa vào hồ xử lý sơ bộ, hàm lượng chất bẩn cao, muốn kết hợp nuôi trồng thủy sản nên nuôi bậc hồ thứ cấp (2, 3) hay hồ pha loãng nguồn nước khác có chất lượng tốt 33 Việc lựa chọn loại cá hay thủy sản khác nuôi bậc hồ cần phải có hướng dẫn chuyên gia nuôi trồng thủy sản 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Detoxification of cassava wastewater by alkali degradation.Emmanuel I Ugwu* and Jonah C Agunwamba.Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Nigeria, Nsukka [2] Waste Stabilization Ponds, Earnest F Gloyna, D Eng [3] Stablization Pond for wastewater treatment, Prof Dr Mohammed Ali I AlHashimi Eng Hayder Talee Hussain Environment Branch, Building and construction Dep., University of Technology, Iraq, 2013 [4] Industrial waste water treatment Wastewater Treatment at pig breeding farms [5]https://www.discountpdh.com/course/domestic/Domestic%20Wastewater%20Treat ment%20chap14.pdf [6]http://www.powerwater.com.au/ data/assets/pdf_file/0008/43946/wsp_design_ma nual.pdf [7] STABILIZATION POND FOR WASTEWATER TREATMENT Prof Dr Mohammed Ali I Al-Hashimi Eng Hayder Talee Hussain Environment Branch, Building and construction Dep., University of Technology, Iraq [8] Decentralized Systems Technology Fact Sheet Aerobic Treatment United States Environmental Protection Agency Office of Water Washington, D.C EPA 832-F-00031 September 2000 [9] Biological Treatment of Cyanide Containing Wastewater Dwivedi Naveen *1 , Majumder C.B 2, Mondal P and Dwivedi Shubha *Uttarakhand Technical University, Dehradun-248007, U.K., INDIA 1,4 Department of Biotechnology, S.D College of Engineering and Technology, Muzaffarnagar251001, UP, INDIA 2,3 Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology Roorkee, Roorkee-247667, UK, INDIA 35