Đề tài Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Vinacafé – Khu công nghiệp Biên hoà I – Đồng Nai

: + Hieáu khí + Trung gian + Kî khí Nguoàn oxy caáp chuû yeáu laø do quaù trình quang hôïp rong taûo. Quaù trình kî khí ôû ñaùy phuï thuoäc vaøo to. Hoà hieáu khí: Oxy hoaù caùc chaát HC nhôø VSV hieáu khí. Coù 2 loaïi: Hoà laøm thoaùng töï nhieân: caáp oxy chuû yeáu do khuyeách taùn khoâng khí qua maët nöôùc vaø quang hôïp cuûa caùc thöïc vaät. Hoà laøm thoaùng nhaân taïo: caáp oxy baèng khí neùn, maùy khuaáy, 4.3.2.3. Ao sinh hoïc. Ao sinh hoïc laø daõy ao goàm 3 -5 baäc, qua ñoù nöôùc thaûi chaûy vôùi vaän toác lôùn, ñöôïc laéng trong vaø xöû lyù sinh hoïc. Caùc ao ñöôïc öùng duïng ñeå xöû lyù sinh hoïc va xöû lyù boå sung trong toå hôïp caùc coâng trình xöû lyù khaùc. Ao ñöôïc chia ra laøm ao vôùi söï thoâng khí töï nhieân vaø nhaân taïo, ao vôùi söï thoâng khí töï nhieân khoâng saâu ( 0,5 – 1 m), ñöôïc ñun noùng bôûi maët trôøi vaø ñöôïc gieo caùc VSV trong nöôùc. Vi khuaån söû duïng oxy sinh ra töø rong taûo trong quaù trình quang hôïp cuõng nhö oxi hoaù caùc chaát oâ nhieãm. Reâu taûo ñeán löôït mình tieâu thuï CO2, photphat vaø nitrat amon, sinh ra töø söï phaân huyû sinh hoïc caùc chaát höõu cô. Ñeå hoaït ñoäng bình thöôøng caàn phaûi ñaït giaù trò pH vaø nhieät ñoä toái öu. Nhieät ñoä khoâng ñöôïc nhoû hôn 60C. 4.3.3. Caùc coâng trình xöû lyù baèng nhaân taïo. 4.3.3.1. Beå loïc sinh hoïc (Beå Biophin) Caáu taïo: coù vaät lieäu tieáp xuùc khoâng ngaäp nöôùc. + Caùc lôùp vaät lieäu coù ñoä roãng vaø dieän tích lôùn nhaát (neáu coù theå). + Nöôùc thaûi ñöôïc phaân phoái ñeàu. + Nöôùc thaûi sau khi tieáp xuùc VL taïo thaønh caùc haït nhoû chaûy thaønh maøng nhoû luoàng qua khe hôû VL loïc. + ÔÛ beà maët VL loïc vaø caùc khe hôû giöõa chuùng caùc caën baån ñöôïc giöõ laïi taïo thaønh maøng _ Maøng sinh hoïc. + Löôïng oxy caàn thieát ñeå caáp laøm oxy hoaù chaát baån ñi töø ñaùy leân. + Nhöõng maøng VS ñaõ cheát seõ cuøng nöôùc thaûi ra khoûi beå ñöôïc giöõ ôû beå laéng 2. Vaät lieäu loïc: + Coù dieän tích beà maët/ñôn vò dieän tích lôùn + Than ñaù cuïc, ñaù cuïc, cuoäi soûi lôùn, ñaù ong (60-100 mm) + Nhöïa ñuùc saün PVC ñöôïc söû duïng roäng raõi ngaøy nay Heä thoáng phaân phoái nöôùc: + Daøn oáng töï ñoäng qua (beå troän, thaùp loïc). + Daøn oáng coá ñònh (loïc sinh hoïc nhoû gioït) cao taûi. + Khoaûng caùch töø voøi phun ñeán beà maët VL: 0.2-0.3 m. Saøn ñôõ vaø thu nöôùc: coù 2 nhieäm vuï: + Thu ñeàu nöôùc coù caùc maûnh vôû cuûa maøng sinh hoïc bò troùc. + Phaân phoái ñeàu gioù vaøo beå loïc ñeå duy trì MT hieáu khí trong caùc khe roãng. + Saøn ñôõ baèng beâ toâng vaø saøn nung + Khoaûng caùch töø saøn phaân phoái ñeán ñaùy beå thöôøng 0.6-0.8 m, i = 1-2 % 4.3.3.2. Beå Aerotank. - Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa beå Aerotank Beå A ñöôïc ñöa ra vaø nghieân cöùu raát laâu (töø 1887-1914 aùp duïng). Beå A laø coâng trình XL sinh hoïc söû duïng buøn hoaït tính (ñoù laø loaïi buøn xoáp chöùa nhieàu VS coù khaû naêng oxy hoaù caùc chaát höõu cô). Thöïc chaát quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng beå A vaãn qua 3 giai ñoaïn: + Giai ñoaïn 1: Toác ñoä oxy hoaù xaùc ñònh baèng toác ñoä tieâu thuï oxy. + Giai ñoaïn 2: Buøn hoaït tính khoâi phuïc khaû naêng oxy hoaù, ñoàng thôøi oxy hoaù tieáp nhöõng chaát HC chaäm oxy hoaù. + Giai ñoaïn 3: Giai ñoaïn nitô hoaù vaø caùc muoái amoân. Khi söû duïng beå A phaûi coù heä thoáng caáp khí . A Laéng II Caën dö Buøn hoaït tính Hình 6 : Sô Ñoà 1 - A moät baäc, khoâng coù ngaên phuïc hoài buøn A Laéng II Buøn dö B.htínhh Ngaên phuïc hoài - Thieát bò vaø quaûn lyù ñôn giaûn. Hình 7 :Sô Ñoà 2 A.1 Laéng II (1) Xaû söï coá A.2 Laéng II (2) HÌNH 8 :Sô Ñoà 3. 4.3.3.3. Beå UASB Nöôùc thaûi sau khi ñieàu chænh pH vaø dinh döôõng ñöôïc daãn vaøo ñaùy beå vaø nöôùc thaûi ñi leân vôùi vaän toác 0,6-0,9 m/h. Quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp kî khí xaûy ra (buøn + nöôùc thaûi) à taïo ra khí (70-80% CH4). 4.3.3.4. Beå Meâtan. Ñaây laø coâng trình xöû lyù caën hieäu quaû nhaát. Thôøi gian leân men ngaén: 6-20 ngaøy, theå tích ngaên buøn nhoû Caùc loaïi caën daãn ñeán beå + Caën töôi töø beå laéng 1 + Buøn hoaït tính dö treân maøng VS + Raùc ñaõ nghieàn Caën ñöôïc haâm noùng vaø xaùo troän taïo ñieàu kieän toái öu cho quaù trình leân men. Khi beå laøm vieäc bình thöôøng: + pH = 7-7,5 + Haøm löôïng a.beùo: 3-8 mg/l + Ñoä kieàm: 60-70 mgñ/l + Nitô cuûa muoái amino: 600-800 mg/l. CHÖÔNG 5 : THÖÛ NGHIEÄM MOÂ HÌNH. 5.1. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT. 5.1.1.Muïc ñích Tìm hieåu phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi baèng buøn hoaït tính nhö theá naøo Xaùc ñònh hieäu xuaát cao nhaát cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi. Tìm hieåu caùch xaùc ñònh thoâng soá ñoäng hoïc 5.1.2. Cô sôû lyù thuyeát. 5.1.2.1. Nguyeân taéc Caùc phöông phaùp hieáu khí döïa treân nguyeân taéc laø caùc vi sinh vaät hieáu khí phaân huûy caùc chaát höõu cô trong ñieàu kieän coù oxy hoøa tan. Chaát höõu cô + O2 H2O + CO2 + NH3 + . ÔÛ ñieàu kieän hieáu khí (haøm löôïng oâxy hoøa tan toái thieåu 1.5 – 2.0 mg/l), NH4+ cuõng bò loaïi nhôø quaù trình nitrat hoùa cuûa vi sinh vaät töï döôõng. NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O + Naêng löôïng 5.1.2.2. Cô cheá cuûa quaù trình phaân huûy caùc chaát trong teá baøo Cô cheá cuûa quaù trình phaân huûy caùc chaát trong teá baøo coù theå toùm taét nhö sau: Caùc haát höõu cô ñaàu tieân bò oâxy hoùa laø hydrat cacbon vaø moät soá caùc chaát höõu cô khaùc. Men cuûa vi sinh vaät seõ taùch hydro khoûi moùc xích vaø ñem phoái hôïp vôùi oxy khoâng khí ñeå taïo thaønh nöôùc. Nhôø coù hydro khoûi moùc xích vaø oxy trong nöôùc, caùc phaûn öùng oxy hoùa khöû giöõa caùc nguyeân töû cacbon môùi dieãn ra ñöôïc. Ñöôøng, ruôïu vaø caùc axit höõu cô khaùc laø caùc saûn phaåm ñaëc tröng nhaát cuûa quaù trình oxy hoùa bôûi vi sinh vaät hieáu khí. Caùc chaát ñoù khi phaân huûy hoaøn toaøn seõ taïo thaønh CO2 vaø H2O. Thöïc ra khoâng phaûi taát caû caùc chaát ñaõ bò giöõ laïi ôû teá baøo khuaån (chæ moät phaàn) bò oxy hoùa hoaøn toaøn thaønh CO2 vaø H2O. Phaàn coøn laïi seõ bò ñoàng hoùa vaø ñöôïc söû duïng ñeå toång hôïp caùc chaát môùi cuûa teá baøo, töùc laø ñeå sinh khoái cuûa vi sinh vaät taêng leân. Ñoàng thôøi song song vôùi quaù trình ñoàng hoùa, trong teá baøo vi sinh vaät coøn dieãn ra quaù trình dò hoùa, phaân huûy caùc chaát coù trong thaønh phaàn teá baøo. Nhö vaäy moät phaàn trong caùc chaát soáng ñaõ ñöôïc toång hôïp laïi bò oxy hoùa. 5.1.2.3. Söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät Söï sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät laø söï taêng sinh khoái cuûa noù do haáp thuï, ñoàng hoùa caùc chaát dinh döôõng. Theo nghóa roäng, sinh tröôûng hay söï taêng sinh khoái laø taêng troïng löôïng, kích thöôùc hoaëc soá löôïng teá baøo. Nhö vaäy hieäu quaû cuûa söï dinh döôõng (cuõng ñoàng thôøi laø söï giaûm BOD) laø quaù trình toång hôïp caùc boä phaän cuûa cô theå – teá baøo vaø söï taêng sinh khoái – söùc sinh tröôûng. Caùc quaù trình dieãn ra khoâng ñoàng ñeàu theo thôøi gian vaø khoâng gian trong teá baøo vi sinh vaät. ÔÛ nhöõng nôi coù vi sinh vaät thöïc hieän quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi, söï sinh tröôûng cuõng ñöôïc goïi laø söï taêng soá löôïng teá baøo vaø söï thay ñoåi kích thöôùc teá baøo. ÔÛ noàng ñoä thaáp cuûa buøn, ñöôøng cong cho thaáy sinh khoái cuûa buøn coù xu höôùng taêng theo caáp soá nhaân (a - b). Giai ñoaïn naøy goïi laø pha tieàm phaùt roài pha sinh tröôûng logarit, ôû ñaây toác ñoä phaân ñoâi teá baøo trong buøn seõ ñieàu hoøa ñaït giaù trò toái ña. Ñieàu kieän chuû yeáu laø phaûi ñaùp öùng ñaày ñuû chaát dinh döôõng. Phaàn giöõa ñöôøng cong gaàn nhö tuyeán tính (b - c). Khi chaát dinh döôõng baét ñaàu caïn kieät, toác ñoä sinh tröôûng (nhaân ñoâi) cuõng baét ñaàu giaûm theo quy luaät phaûn öùng nhaát. Söï sinh saûn cuûa vi sinh vaät daàn ñaït tôùi tieäm caän tuøy thuoäc noàng ñoä chaát dinh döôõng. Giai ñoaïn naøy goïi laø pha sinh tröôûng chaäm daàn. HÌNH 9 : Caùc Giai Ñoaïn Taêng Tröôûng Cuûa Tb Vi Sinh Vaät theo log Pha oxy hoùa noäi baøo Pha sinh tröôûng chaäm daàn Pha tieàm phaùt vaø sinh tröôûng Giaù trò log cuûa soá löôïng vi sinh vaät c b Phaàn ñöôøng cong ( c– d) bieåu thò söï giaûm sinh khoái cuûa buøn bôûi quaù trình töï oxy hoùa dieãn ra nguyeân nhaân laø ñaõ ngheøo vaø heát chaát dinh döôõng. Giai ñoaïn naøy goïi laø pha oxy hoùa noäi baøo cuûa buøn hoaït tính. Luùc ñaàu quaù trình töï oxy hoùa Thôøi gian d a 5.1.2.4. Söï chuyeån hoùa caùc chaát höõu cô (hay giaûm BOD) Sau khi nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi buøn, ban ñaàu toác ñoä chuyeån hoùa caùc chaát höõu cô cao, caùc chaát lô löûng hoaëc keo ñöôïc chuyeån hoùa do ñoâng tuï sinh hoïc hoaëc haáp phuï. Caùc chaát höõu cô hoøa tan ñöôïc chuyeån hoùa nhôø ñoâng tuï sinh hoïc. Toác ñoä chuyeån hoùa ñoù tuøy thuoäc vaøo ñaëc tính nöôùc thaûi vaø buøn. Trong khi ñoù ñoä taêng tröôûng cuûa buøn (vi sinh) cuõng ñaït ñeán giaù trò cao nhaát, caùc chaát höõu cô tích luõy trong teá baøo sinh vaät cuõng raát nhieàu. Muoán oxy hoùa caùc chaát ñaõ tích luõy ñoù ñoøi hoûi phaûi laøm thoaùng moät thôøi gian khaù laâu trong nhieàu giôø. Moái töông quan veà toaùn hoïc giöõa söï chuyeån hoùa chaát baån höõu cô cuûa nöôùc thaûi vaø söï sinh tröôûng cuûa buøn: ÔÛ noàng ñoä cao cuûa caùc chaát höõu cô, toác ñoä ñoàng hoùa, toác ñoä sinh tröôûng vaø khi ñoù caû toác ñoä chuyeån hoùa caùc chaát (toác ñoä giaûm BOD) thöôøng phuï thuoäc vaø noàng ñoä. ÔÛ thôøi ñieåm ñaàu cuûa quaù trình laøm thoaùng, ta ñaët: + S0 :Noàng ñoä ban ñaàu cuûa buøn (vi sinh vaät), mg/l + L0 :BOD ban ñaàu cuûa nöôùc thaûi, mg/l Qua thôøi gian t, ta coù: + S :Noàng ñoä cuûa buøn ôû thôøi ñieåm t, mg/l + DS = S - So Löôïng taêng sinh khoái cuûa buøn trong moät ñôn vò theå tích, mg/l + Lr :Löôïng BOD ñaõ giaûm (ñaõ bò khöû) trong thôøi gian t + Lt = Lo – Lr Löôïng BOD coøn laïi trong nöôùc thaûi, mg/l + K1 :Haèng soá toác ñoä sinh tröôûng Logarit (1/thôøi gian) + K2 :Haèng soá toác ñoä chuyeån hoùa (BOD) + Ñaët a :Laø tæ leä BOD (caùc chaát höõu cô) ñaõ chuyeån hoùa vaø toång hôïp thaønh buøn, töùc laø ñeå taêng khoái buøn. Khi ñoù : a . Lr = DS S = So + DS = So + a . Lr Tæ leä caùc chaát bò phaân huûy bieán thaønh teá baøo soáng tính thoe phaàn traêm ñoái vôùi moät soá hôïp chaát nhö sau: Hyñratcacbon 65 – 85% Röôïu 52 – 66% Acid amin 32 – 68% Acid höõu cô 10 – 60% Hyñrocacbon 10 – 30% ÔÛ giai ñoaïn moät. Pha sinh tröôûng log (a-b) vôùi noàng ñoä cao cuûa caùc chaát dinh döôõng, ôû nhieät ñoä cho tröôùc, toác ñoä sinh tröôûng chæ bò giôùi haïn bôûi toác ñoä phaân ñoâi teá baøo : + K1: Haèng soá toác ñoä sinh tröôûng, coøn goïi laø thôøi gian caàn thieát ñeå teá baøo phaân ñoâi Sau khi tích phaân ta ñöôïc: ÖÙng vôùi giai ñoaïn moät (ñoaïn a - b) ñöôøng bieåu dieãn moái quan heä theo thôøi gian t laø moät haøm soá baäc nhaát (ñöôøng thaúng). Ñoä doác cuûa ñöôøng bieåu dieãn xaùc ñònh giaù trò K1, töùc laø haèng soá toác ñoä sinh tröôûng logarit. Sau ñieåm b ñoä doác giaûm daàn chöùng toû toác ñoä sinh tröôûng giaûm vaø chuyeån sang giai ñoaïn hai. ÔÛ gia ñoaïn hai. Giai ñoaïn toác ñoä sinh tröôûng giaûm (b-c). Khi noàng ñoä chaát baãn höõu cô (BOD) thaáp, toác ñoä sinh tröôûng cuûa buøn, toác ñoä chuyeån hoùa BOD seõ tuaân theo qui luaät phaûn öùng baäc moät. Töùc laø seõ giaûm vaø tæ leä vôùi chaát baån höõu cô coøn laïi. 5.1.2.5. Caùc ñieàu kieän, yeâu caàu vaø yeáu toá moâi tröôøng aûnh höôûng tôùi quaù trình xöû lyù Khi trong nöôùc thaûi chöùa caùc chaát baån höõu cô deã hoaëc coù theå bò oxy hoùa sinh hoùa vaø khi trong ñieàu kieän moâi tröôøng thích hôïp (oxy, pH, nhieät ñoä cuûa nöôùc thaûi, noàng ñoä caùc chaát ñoäc haïi khoâng vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp,..) thì coù theå duøng phöông phaùp sinh hoùa ñeå xöû lyù. Ngoaøi ra coøn phaûi ñaûm baûo ñuû löôïng caùc nguyeân toá dinh döôõng (N, P, K, Fe,..) trong nöôùc thaûi. Ñieàu kieän ñaàu tieân laø phaûi ñaûm baûo cung caáp ñuû löôïng oxy moät caùch lieân tuïc vaø sao cho löôïng O2 hoøa tan trong nöôùc ra khoûi beå laéng ñôït 2 khoâng nhoû hôn 2 mg/l. Noàng ñoä cho pheùp caùc chaát baãn höõu cô: coù nhieàu chaát baån trong nöôùc thaûi saûn xuaát ôû möùc ñoä nhaát ñònh naøo ñoù seõ phaù huûy cheá ñoä hoaït ñoäng – soáng bình thöôøng cuûa vi sinh vaät. Caùc chaát ñoäc haïi ñoù thöôøng coù taùc duïng laøm huûy hoaïi thaønh phaàn caáu taïo cuûa teá baøo. Khi thöïc hieän xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoùa nöôùc thaûi coâng nghieäp chung vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït thì hieäu suaát xöû lyù seõ cao hôn so vôùi khi chæ xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp. Hoãn hôïp nöôùc thaûi coâng nghieäp vaø sinh hoaït chaûy vaøo coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït phaûi coù BOD toaøn phaàn khoâng ñöôïc quaù 55 mg/l, neáu duøng caùc beå aeroten – beå troän thì BOD toaøn phaàn khoâng quaù 1000g/l. Neáu vöôït quaù giôùi haïn ñoù thì phaûi duøng nöôùc thaûi quy öôùc saïch, nöôùc soâng hoaëc nöôùc ñaõ xöû lyù roài ñeå pha loaõng. Möùc ñoä pha loaõng khi ñoù seõ tính theo coâng thöùc sau: Trong ñoù: + m :Tyû leä giöõa löôïng nöôùc thaûi sinh hoaït vaø saûn xuaát + Lx :BOD toaøn phaàn cuûa nöôùc thaûi saûn xuaát baån, mg/l + Lhh :BOD toaøn phaàn cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc saûn xuaát, mg/l + Lsh : BOD toaøn phaàn cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït, mg/l Löôïng caùc nguyeân toá dinh döôõng caàn thieát ñeå caùc quaù trình sinh hoùa dieãn ra bình thöôøng caàn naèm trong giôùi haïn cho pheùp (caùc hôïp chaát chöùa nitô, photpho). Ngoaøi caùc nguyeân toá dinh döôõng chuû yeáu treân coøn coù K, Mg, Ca, S, Fe, nhöõng nguyeân toá naøy thöôøng coù ñuû trong nöôùc thaûi neân khoâng caàn phaûi cho theâm. Ñeå xaùc ñònh sô boä löôïng nguyeân toá dinh döôõng caàn tieát ñoái vôùi nhieàu loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp coù theå choïn theo tyû leä: BODtf : N : P = 100 : 5 :1 Noàng ñoä giôùi haïn cho pheùp cuûa caùc chaát ñoäc phaûi naèm trong giôùi haïn cho pheùp nhaát laø caùc moái cuûa kim loaïi naëng. Giaù trò pH aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình taïo men trong teá baøo vaø quaù trình haáp thuï caùc chaát dinh döôõng trong teá baøo. Ñoái vôùi ña soá vi sinh vaät khoaûng giaù trò pH toái öu laø 6.5 – 8.5. Nhieät ñoä nöôùc thaûi aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình taïo men trong teá baøo vaø quaù trình haáp thuï caùc chaát dinh döôõng vaøo teá baøo. Nhieät ñoä aûnh höôûng raát lôùn ñeán chöùc naêng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät. Ñoái vôùi ña soá vi sinh vaät, nhieät ñoä nöôùc thaûi trong caùc coâng trình xöû lyù naèm trong khoaûng 6 – 370C. Noàng ñoä cuûa muoái voâ cô trong nöôùc thaûi khoâng vöôït quaù 10g/l 5.1.2.6. Caáu truùc cuûa caùc chaát baån vaø buøn hoaït tính Taùc nhaân tham gia vaøo quaù trình phaân huûy caùc chaát baãn höõu cô laø vi khuaån, xaï khuaån, naám, vaø moät soá ñoäng vaät haï ñaúng. Beân caïnh caùc chaát deã bò oxy hoùa nhö hydrat cacbon coøn coù raát nhieàu chaát bò oâxy hoùa moät phaàn hoaëc thaäm chí hoaøn toaøn khoâng bò phaân huûy duø coù nhöõng vi khuaån thích nghi tham gia quaù trình. Ñoù laø nhöõng chaát höõu cô toång hôïp: hydrat carbon, röôïu, andehyt, esthe,.. Khi nghieân cöùu khaû naêng oxy hoùa sinh hoùa cuûa caùc chaát höõu cô coù caáu truùc khaùc nhau, nhieàu taùc giaû ñaõ ñi ñeán keát luaän: Nhöõng hôïp chaát vôùi troïng löôïng phaân töû lôùn, caáu truùc nhieàu maïch nhaùnh beân laø nhöõng chaát khoâng bò oxy hoùa sinh hoùa. Caùc chaát khoâng bò oxy hoùa sinh hoùa laø nhöõng chaát maø men (enzym) cuûa vi sinh vaät raát khoù thaâm nhaäp vaø cuõng laø nhöõng chaát khoù thaåm thaáu khueách taùn qua maøng teá baøo. Ñoái vôùi nhöõng chaát coù nguyeân töû carbon ôû trung taâm, duø chæ coøn moät lieân keát H-C thì möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caáu truùc nhaùnh phaân töû ñoái vôùi quùa trình oxy hoaù sinh hoùa seõ giaûm ñi. Trong lieân keát H – C neáu thay nguyeân töû hydro baèng caùc nhoùm ankyl hoaëc aryl thì seõ khoù bò oxy hoùa sinh hoùa ñôn. Ngoaøi carbon, neáu trong maïch coøn coù caùc nguyeân töû khaùc nhau seõ laøm cho chaát höõu cô beàn vöõng hôn ñoái vôùi quaù trình oxy hoùa sinh hoùa. AÛnh höôûng nhieàu nhaát laø maïch coù oxy roài ñeán löu huyønh vaø Nitô. Buøn hoaït tính vaø maøng vi sinh vaät laø taäp hôïp caùcloaïi vi sinh vaät khaùc nhau. Buøn hoaït tính laø boâng maøu vaøng naâu deã laéng coù kích thöôùc 3 – 150 micromet. Nhöõng boâng goàm coù vi sinh vaät soáng vaø chaát raén (40%). Nhöõng sinh vaät soáng laø vi khuaån, ñoäng vaät haï ñaúng, doøi, giun, naám men, naám moác vaø xaï khuaån. Maøng vi vaät phaùt trieån ôû beà maët caùc haït vaät lieäu loïc coù daïng nhaày, daøy 1 – 3nm vaø hôn nöõa. Maøu cuûa noù thay ñoåi theo thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi, töø vaøng xaùm ñeán maøu naâu toái. Maøng vi sinh vaät cuõng goàm vi khuaån, naám moác vaø caùc vi sinh vaät khaùc. Trong quaù trình xöû lyù , nöôùc thaûi sau khi qua beå loïc sinh hoïc, coù mang theo caùc haït (phaàn töû ) cuûa maøng vi sinh vaät hình daïng khaùc nhau, kích thöôùc 15 – 30 micromet vôùi maøu vaøng saùng hoaëc naâu. 5.1.3. Nhöõng ñaëc tính cuûa vi sinh vaät. Trong thöïc teá, ngöôøi ta duøng buøn hoaït tính vaø maøng sinh vaät laø 2 caáu truùc cuûa caùc loaïi sinh vaät tham gia xöû lyù nöôùc thaûi. Buøn hoaït tính laø boâng maøu vaøng naâu, deã laéng coù kích thöôùc töø 3 – 150 micromet. Nhöõng boâng buøn coù caùc vi sinh vaät soáng vaø chaát raén (40%). Nhöõng sinh vaät soáng laø vi sinh vaät (vi khuaån), ñoäng vaät haï ñaúng, doøi giun, naám men, naám moác vaø caùc sinh vaät khaùc. Vi khuaån coù theå ñöôïc phaân chia thaønh caùc hoï. Tuøy thuoäc theo khaû naêng sinh vaät khaùc. Vi khuaån coù theå ñöôïc phaân chia thaønh caùc hoï. Tuyø thuoäc theo khaû naêng sinh hoùa, sinh lyù, kích thöôùc, hình daïng, vaø söï thích nghi vôùi moâi tröôøng cuûa chuùng: Pseudosomonate, Bacterium, Baciluus, Corynebacterium,Astrobacterie,Mycobacterium,Mcrococcus, accina, Nocadia, Caùc loaøi vi sinh laïi ñöôïc phaân chia thaønh caùc nhoùm – xaép xeáp theo cheá ñoä haáp thuï caùc chaát dinh döôõng trong trong nöôùc thaûi. Hoï Pseudosomonadineae (chieám 50 – 80% löôïng vi khuaån ) ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm: Methanomonas : Vi sinh vaät leân men metan Nitrosomonas : Vi sinh vaät oxy hoùa nitrit Hidrogenomonas : Vi sinh vaät oxy hoùa phaân töû Hydro Sulfomonas, Thiobaciluss : Vi sinh vaät hoài phuïc caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh. Hoï Bacterium (goàm 30 loaïi) chia thaønh: Bact.Aliphacitum, Bact. Naphtalinicus, Bact. Benzoni, Bact. Cycloclastes coù khaû naêng haáp thuï daàu, saùp, phenol, môõ, Bact mycoides: phaân giaûi hôïp chaát chöùa nitô Thiobacterium, Phiotrix: oxy hoùa caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh. 5.1.4. Söï phaân giaûi caùc chaát höõu cô ôû quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí. 5.1.4.1. Möùc ñoä haáp thuï. Caùc chaát haáp thuï phaûi laø caùc chaát bò oâxy hoùa, chaát deã haáp thuï nhaát: caùc chaát voâ cô vaø caùc chaát höõu cô: + Nhöõng hôïp chaát vôùi troïng löôïng phaân töû lôùn vôùi caáu truùc nhieàu maïch nhaùnh beân laø nhöõng chaát khoâng bò oâxy hoùa sinh hoùa. + Ñoái vôùi nhöõng chaát coù nguyeân töû C ôû trung taâm, duø chæ coøn moät lieân keát C-H thì möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caáu truùc nhaùnh phaân töû ñoái vôùi quaù trình oâxy hoaù sinh hoaù seõ giaûm ñi . . . + Trong lieân keát C- H neáu thay nguyeân töû hyñro baèng caùc nhoùm alkyl hoaëc aryl thì seõ khoù bò oâxy hoaù sinh hoaù hôn. 5.1.4.2. Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí: + Oxi hoaø tan (>= 2mg/L) + Nhieät ñoä. + Tuyø thuoäc vaøo caùc loaò vi khuaån Vi khuaån chòu nhieät (50- 600)C Vi khuaån khoâng chòu nhieät (25 – 370)C Vi khuaån thích nghi ôû nhieät ñoä thaáp (10 – 150) C. Nhöng noùi chung, nhieät ñoä toái öu vaø cuõng laø ñieàu kieän töï nhieân cho vi khuaån phaùt trieån laø khoâng thaáp quaù (25 – 370C) 5.1.4.3. Caùc nguyeân toá dinh döôõng: a/ Ña löôïng (N, P). Haøm löôïng dinh döôõng ñuû phaûi ñaûm baûo COD : N : P =150 : 5 : 1 BOD : N : P = 100 :5 :1 N : boåsung baèng NH4Cl hoaëc Ure : CO(NH2)2 P: boå sung baèng K2HPO4, KH2PO4 b/ Haøm löôïng vi löôïng: Mg : 10.10-5 mg/mg BOD5 Cu : 14,6. 10-5 mg/mg BOD5 Zn : 16. 10-5 mg/mg BOD5 Ca : 620. 10-5 mg/mg BOD5 Na : 5.10-5 mg/mg BOD5 K : 450. 10-5 mg/mg BOD5 Fe : 1200. 10-5 mg/mg BOD5 5.1.4.4. pH: Cao hoaëc thaáp quaù laøm aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng phaùt trieån vi sinh, neáu pH 9 seõ phaù huûy caân baèng nguyeân sinh chaát teá baøo, daãn ñeán söï dieät vong cuûa vi sinh vaät. Do ñoù pH töø 6,5 – 8,5 laø toái öu. 5.1.4.5. Nhöõng chaát ñoäc aûnh höôûng ñeán quaù trình: Coù ñeán 80 nhoùm chaát ñoäc aûnh höôûng ñeán vi sinh vaät, nhö vaäy tröôùc khi qua beå xöû lyù sinh hoaù ta caàn phaûi loïc boû, xöû lyù ñeán noàng ñoä khoâng gaây aûnh höôûng ñeán söï soáng cuûa vi sinh. Ví duï: Bo < 0,05 mg/l, Ni < 0.1 mg/l, KCN < 2 mg/l , CuSO4 < 0.2 mg/l 5.1.4.6. Söï lieân quan giöõa BOD vaø COD: Tyû leä giöõa 2 chæ tieâu BOD : COD ñoái vôùi nöôùc thaûi saûn xuaát dao ñoäng trong khoaûng 0.1 – 0.9. Nhôø coù hai chæ tieâu ñoù môùi ñaùnh giaù ñöôïc khaû naêng khoaùng hoaù cuûa caùc chaát höõu cô. Tyû leä BOD : COD hôïp lyù nhaát laø 0.4 trôû leân. Ñoái vôùi phaân xöôûng mì Miliket ta coù tæ soá BOD : COD = 0.7 – 0.8. Nhö vaäy hieäu soá giöõa BOD vaø COD cuûa nöôùc thaûi Miliket nhoû thì löôïng chaát höõu cô tieâu thuï ñeå laøm chaát lieäu xaây döïng teá baøo (buøn vaø maøng sinh vaät) caøng nhieàu, töùc laø naêng löôïng taêng sinh khoái cuûa sinh vaät caøng lôùn. Do vaäy khi BOD vaø COD khoâng cheânh leäch thì ta neân choïn beå Aerotank vôùi taùi sinh buøn hoaït tính rieâng bieät hoaëc beå sinh hoïc hieáu khí tieáp xuùc (vaät tieáp xuùc coù kích thöôùc lôùn). Khoâng neân choïn beå loïc sinh vaät cao taûi vaø caøng khoâng neân choïn beå loïc sinh vaät kieåu nhoû gioït, vì seõ taïo nhieàu maøng sinh vaät, deã gaây ra taét vaø bít loå hoång giöõa caùc haït vaät lieäu hoïc. 5.1.5. Buøn hoaït tính. Nguyeân lyù chung cuûa quaù trình buøn hoaït tính (oxy hoaù sinh hoaù hieáu khí vôùi söï tham gia cuûa buøn hoaït tính). Trong beå aeroten dieãn ra quaù trình oxy hoùa sinh hoaù caùc chaát höõu cô trong chaát thaûi. Vai troø chuû yeáu ôû ñaây laø nhöõng vi sinh vaät hieáu khí, chuùng taïo thaønh buøn hoaït tính. Ñeå buøn hoaït tính vaø nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi nhau ñöôïc toát vaø lieân tuïc ngöôøi ta phaûi khuaáy troän baèng maùy neùn hoaëc caùc thieát bò cô giôùi khaùc. Ñeå caùc vi sinh vaät khoaùng hoaù soáng vaø hoaït ñoäng bình thöôøng phaûi thöôøng xuyeân cung caáp oxy vaøo beå. Oxy seõ ñöôïc söû duïng trong caùc quaù trình sinh hoùa. Söï khuyeách taùn töï nhieân qua maët thoaùng cuûa nöôùc trong beå khoâng baûo ñaûm ñuû löôïng oxy caàn thieát, vì vaäy phaûi boå sung löôïng khoâng khí thieáu huït baèng phöông phaùp nhaân taïo: thoåi khí neùn vaøo hoaëc taêng dieän tích maët thoaùng. Trong thöïc teá ngöôøi ta thöôøng thoåi khoâng khí neùn vaøo beå vì nhö vaäy seõ ñoàng thôøi giaûi quyeát toát hai nhieäm vuï: vöøa khuaáy troän buøn hoaït tính vôùi nöôùc thaûi vöøa baûo ñaûm cheá ñoä oxy caàn thieát trong beå. Caùc chaát höõu cô hoøa tan, caùc chaát keo vaø phaân taùn nhoû seõ ñöôïc chuyeån hoùa baèng caùch haáp phuï vaø keo tuï sinh hoïc treân beà maët caùc teá baøo vi sinh vaät. Tieáp ñoù trong quaù trình trao ñoåi chaát, döôùi taùc duïng cuûa caùc men noäi baøo, caùc chaát höõu cô seõ bò phaân huûy. Quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng buøn hoaït tính bao goàm 3 giai ñoaïn sau: - Giai ñoaïn khueách taùn vaø chuyeån chaát töø dòch theå (nöôùc thaûi) tôùi beà maët caùc teá baøo vi sinh vaät. - Haáp phuï: khueách taùn vaø haáp phuï caùc chaát baån töø beà maët caùc teá baøo qua maøng baùn thaám. - Quaù trình chuyeån hoùa caùc chaát ñaõ ñöôïc khueách taùn vaø haáp phuï ôû trong teá baøo vi sinh vaät sinh ra naêng löôïng vaø toång hôïp caùc chaát môùi cuûa teá baøo. The Eckenfelder W. W vaø Conon D. J thì quaù trình xöû lyù sinh hoùa hieáu khí nöôùc thaûi goàm 3 giai ñoaïn bieåu thò bôûi caùc phaûn öùng sau ñaây: OÂxy hoùa caùc chaát höõu cô. CXHYOZ + O2 --(enzym)----Ì CO2 +H2O + DQ Toång hôïp deå xaây döïng teá baøo. CXHYOZ + NH3 + O2 -- (enzym)---> Teá baøo vi khuaån + CO2 + H2O +C5H7NO2 - DQ OÂxy hoùa chaát lieäu teá baøo (töï oxy hoùa). Teá baøo vi khuaån + O2 +C5H7NO2 -- (enzym)---> CO2 +H2O + NH3+-DQ Trong taát caû caùc phaûn öùng DQ laø nhieät löôïng (naêng löôïng) toûa ra hoaëc haáp thuï vaøo. 5.2. CAÙC BÖÔÙC TIEÁN HAØNH. Moâ hình thí nghieäm goàm caùc coâng trình sau: Beå sinh hoïc Thuøng chöùa nöôùc ra Thuøng chöùa nöôùc vaøo Caùc böôùc chuaån bò. Nöôùc thaûi ñöôïc laáy laàn ñaàu tieân veà phoøng thí nghieäm Khoa Moâi Tröôøng phaân tích caùc chæ tieâu ñaàu vaøo nhö : COD, BOD, SS, pH, N toång, P toång Sau ñoù moãi tuaàn laáy 3 laàn ñeå chaïy moâ hình, nöôùc thaûi laáy taïi coáng xaû cuûa Coâng Ty Vinacafeù vaøo giôø cao ñieåm nhaát töùc laø löôïng nöôùc thaûi ra nhieàu nhaát ( khoaûng 8 - 9h saùng ). Tieáp theo laø chuaån bò moâ hình, ñaù boït, daây noái oáng, maùy khí neùn, bôm. Vaø coâng ñoaïn quan troïng laø laáy buøn, buøn ôû ñaây laáy ôû KCN Taân Bình. 5.3. KEÁT QUAÛ. 5.3.1 Thí nghieäm 1 : Xaùc Ñònh Caùc Thoâng Soá Buøn: Laáy theå tích V1 (buøn), saáy ôû 1050C caân m0 = 0.2140, Tieáp tuïc saáy ôû 55