GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC - phần 3

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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC - phần 3 CHÖÔNG6: COÂNGNGHEÄSINHHOÏCTRONGBAÛOVEÄMOÂITRÖÔØNG Trong vaøi thaäp kyû trôû laïi ñaây, oâ nhieãm moâi tröôøng laømoät trong nhöõng vaán ñeà ñang ñeø naëng cuoäc soáng cuûa chuùngta. Con ngöôøi cuõng ñang söû duïng nhieàu bieän phaùp ñeå baûo veämoâi tröôøng khaùc nhau, tuy nhieân söû duïng coâng ngheä sinh hoïctrong baûo veä moâi tröôøng laø bieän phaùp öu vieät hôn caû. Ñaây laøbieän phaùp söû duïng vi sinh vaät, taùi thieát laäp laïi caùc chu trìnhtrao ñoåi chaát cuûa töï nhieân nhö chu trình C, N, S, P, … do oâ nhieãmñaõ laøm caùc chu trình naøy bò phaù vôõ. Vì vaäy bieän phaùp coângngheä sinh hoïc laø bieän phaùp töï nhieân, hieäu quaû, khoâng laømmaát caân baèng sinh thaùi nhö caùc bieän phaùp hoaù hoïc, lyù hoïc.6.1.Xöûlyùnöôùcthaûi Trong hoaït ñoäng soáng cuûa con ngöôøi (sinh hoaït, saûn xuaát)ñaõ thaûi ra moät löôïng khoång loà pheá thaûi ra moâi tröôøng töïnhieân. Caùc pheá thaûi naøy khoâng ñöôïc xöû lyù seõ tích tuï daãnñeán oâ nhieãm moâi tröôøng. Coâng ngheä sinh hoïc coù hai höôùngñeå xöû lyù pheá thaûi naøy laø xöûlyùsinhhoïchieáukhí vaøxöûlyùsinhhoïcyeámkhí.6.1.1.Xöûlyùsinhhoïchieáukhí Baûn chaát laø quaù trình xöû lyù phaân giaûi sinh hoïc pheá thaûicoù söï hieän hieän cuûa oxy. Cung caáp oxy cho vi sinh vaät laøm taêngquaù trình hoâ haáp hieáu khí, phaân huyû trieät ñeå caùc hôïp chaáthöõu cô trong nöôùc thaûi thaønh CO2 vaø H2O. Nhôø vaäy caùc chæ soáBOD (nhu caàu oxy sinh hoïc, BiochemicalOxygenDemand) vaø COD(nhu caàu oxy hoaù hoïc, ChemicalOxygenDemand) cuûa nöôùc thaûigiaûm 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 vikhuaån Zoogloea, Pseudomonas, Flavobacterium, hoaëc taûo lamnhö Cyanobacterium, Chlorella. Trong tröôøng hôïp nöôùc thaûigiaøu 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 caùccoâng ñoaïn sau: + Xöû lyù sô caáp (Primary treatment): - Laø giai ñoaïn tieàn xöûlyù, bao goàm caùc coâng ñoaïn loaïi boû chaát raén khoâng tan, raùcvoâ 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 lyùsinh hoïc quan troïng, phaân huyû höõu cô vaø laøm giaûm BOD.Trong giai ñoaïn naøy nöôùc thaûi töø beå laéng sô caáp seõ chaûyvaøo beå hieáu khí(aeration tank). Khoâng khí ñöôïc xuïc lieân tuïcñeå cung caáp oxy cho vi khuaån vaø caùc vi sinh vaät khaùc hoaïtñoäng phaân giaûi höõu cô thaønh CO2 vaø H2O vaø sinh soâi. Nhôøhoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät trong moät thôøi gian ngaén chæ soáBOD 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 thaûisinh hoaït, nhaø maùy cheá bieán sau khi xöû lyù seõ thaønh nöôùcsaïch, phaân höõu cô, khí gas, ngoaøi ra vi sinh gaây beänh cuõngbò 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 hieäuquaû xöû lyù cao neân thích hôïp cho söû lyù nöôùc thaûi sinh hoaïtthaønh phoá, xöû lyù nöôùc thaûi caùc nhaø maùy cheá bieán thöïcphaåm nhö nhaø maùy ñöôøng, cao su, cheá bieán thòt, söõa, bia, … Tuynhieân nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø tieâu toán nhieàunaêng löôïng cho quaù trình cung caáp khí. 6.1.2.Xöûlyùsinhhoïcyeámkhí Laø quaù trình xöû lyù pheá thaûi yeám khí. Coù ba nhoùm vikhuaån 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 ...