Giáo trình Công nghệ môi trường (Tập 1 - Xử lý nước): Phần 2

Phần 2 giáo trình trình bày nội dung chương 13 đến chương 17: Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình bùn hoạt tính; xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo với quá trình màng sinh học; bể lắng đợt II và bể nén bùn; xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên; khử nitơ, phốt pho trong nước thải.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Công nghệ môi trường (Tập 1 - Xử lý nước): Phần 2 Chương 13 XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG ĐIỀU KIỆN NHÂN TẠO VỚI QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH13.1. C ơ SỞ LÍ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH Xử lí sinh học nước thải thực chất là lợi dụng sự sống và hoạt động của các vi sinh vậtđể thực hiện các dạng phân huỷ khác nhau. Sự phân huỷ chất hữu cơ thường kèm theo sựthoát khí dưới tác dụng của các enzim do vi khuẩn tiết ra. Nhiệm vụ của công trình kĩ thuật xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học là tạođiều kiện sống và hoạt động tốt nhất cho các vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơđược nhanh chóng. 13.1.1. Vai trò của enziin, năng lượng và chất dinh dưỡng đối với quá trình biếnđổi, tăng trưởng của ví sinh Quá trình biến đổi của vi sinh bao gồm các phản ứng hoá học bên trong tế bào, có 2phản ứng cơ bản trong quá trình biến đổi là phản ứng dị hoá và phản ứng đồng hoá. - Phản ứng dị hoá bẻ gẫy các mạch, phân chia các phân tử hữu cơ phức tạp thành cácphân tử đơn giản hơn và kèm theo quá trình là sự giải phóng năng lượng. - Phản ứng đồng hoá là hình thành các phân tử phức tạp hơn và đòi hỏi cấp nănglưọng. Năng lượng cấp cho phản ứng đồng hoá thường lấy từ năng lượng được giảiphóng ra của các phản ứng dị hoá. Vai trò của enzim: Enzim là chất xúc tác hữu cơ do các tế bào sống sinh ra là các protein hoặc cácprotein kết họfp với các phân tử vô cơ hoặc hữu cơ có trọng lượng thấp. Như một chấtxúc tác, enzim có khả năng làm tăng tốọ độ phản ứng hoá học lên gấp nhiều lần nhưngbản chất không bị thay đổi. Có 2 loại enzim: Ngoại tế bào và nội tế bào. Enzim ngoại bào là chất do tế bào tiết ra.Khi tế bào cần chất nền hay chất dinh dưỡng mà các chất này không thể tự thấm qua vỏtế bào được thì enzim sẽ chuyển hoá các chất này thành dạng hợp chất có thể dễ dàng dichuyển vào trong tế bào. Enzim nội bào là chất xúc tác cho các phản ứng đồng hoá bêntrong tế bào. Enzim được biết như là một tác nhân phân loại và chuyển hoá chất nền đếnsản phẩm cuối cùng với hiệu suất rất cao. Tế bào có thể sản xuất ra các enzim khấc nhauứng với mỗi loại chất nền khác nhau để sử dụng chúng, và có thể minh hoạ bằng phảnứng sau:176 E + s -> (E)(S) p - E E nzim Chất nền Tổ liọp eiizini Sán phấm cuối c ù n g Enziin và ciiất ncii Hoạt động của ciizim cliịii anh hường ríứ nhiều bời trị sỏ pH, nhiệt độ và nồng độchất nền. Mỗi eiưiin có trị số pH và iiliiệi dộ tối ưu riêng Vưi trò của ìiăn^ hrợiiiỊ: Cùng với enzim, nâng lirợiig cần tliict cho các phán ứng sinh hoá cỉia tế bào. NăngIượiig cấp clio tế bào là năng lượng được giái phóng ra từ các phán ứng ôxy hoá các chấthữu cơ và vỏ cơ (các phản ứng dị hoá) hoặc do các phản ứiiíĩ quang hợp. Năng lượng nàyđược thu nhận và tích trữ trong tế bào bằng các hợp chất hữu cơ nhất định và đươc dùngđể tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào inới. Khi chât hữu cơ trong nước thải ítdần thì khối lượiig tế bào cũng sẽ bị giảm dần do các châl đã được té bào dùng khôngđược thay thế kịp thời bằng chất mới. Nêu tình trạng nù^ kéo dài liên tục thì tế bàokhông còn khả năng sinh sán mà chí có khả n>ng đỏng hoá các chất hữu cơ đã hấp thụđược đê cuối cùng còn lại các tế bàn Ti những chất hữu cơ tương đối ổn định. Quá trìnhtự íỊÌám sinh khối này coi Ti giai đoạn hô hấp nội bào. Vai f’ c : ,ia clìât (linh iliiỠNí>: Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để sống và hoạt đông à đòi hỏi một lượng chấtdinh dưỡng đế phát triển, như các ngiivên tố N, s, p, K, Mg, Ca, CI, Fe, Mn, Mo, Ni, Co,Zn, C li,... trong đó N, p và K là các Iiguvên tố cliỉi yếu, cần dược b ả o dám một krợiig cầnIhiết trong xử lí sinh hoá. Khi thiếu nitơ lâu dài, ngoài việc cán trơ C|uá trình sinli hoá các chất bẩn hữu cơ, còntạo ra bùn hoạt tính khó lăng. Khi thiếu photpho dẫn đôìi sự phát tricn vi kliiiấn dạnq sựi, là nguyên nhân chính làmcho bìm hoạt tính bị phồng lên, klió láng và bị cuốn theo (lòng chảy ra khỏi hệ thốngxử lí, làm giám sinh trưởng cúa bùn hoạt tính và giàin cường độ của quá trình ôxy hoá. Hàm lượng các nguyên tô dinh dưỡng phụ thuộc vào thành phần cỉia nước thải và tí lệgiữa chúng được xác định bằng thực nghiệm. Tỉ lệ này thường trong khoángBOD : N : p = 100 : 5 ; 1. Ngoài ra cần một lượng nhỏ các Iiịỉuyén tố khoáng như canxi,magiè, sắt, đồng, kẽm, niaimaii, Các cliất này thường có đủ trong nước thải sinh hoạt.Khi xử lí nước thái cỏim nchiệp bằng vi sinh nhiều trường hợp phái bổ sung N và p vàkhử trước các kim loại nặng gày độc liại đến nồng độ cho phép, 13.1.2. Sự sinh trưởng của vi khuẩn Vi sinh vật có thế phát tricii thcin nhiều nhờ sinh sán phâii đôi, sinh sản giới tính và nảymầm, nhimg chủ yếu cluìim phái triển bằng cácli phàn đôi, lliừi gian cần để phân đôi tế bàothưòlig gọi là thòi oian si ...