I TỔNG QUAN Trong lĩnh vực bảo vệ môi trường, ngành Công nghệ Sinh học có vai trò rất quan trọng. Nhiều quy trình công nghệ xử lí ô nhiễm môi trường hiện tại được xây dựng trên cơ sở tham gia tích cực của vi sinh vật (VSV), bao gồm: xử lý rác thải, nước thải, phân hủy các chất độc hại, cải tạo và phục hồi môi trường. DEWATS đã có mặt tại nhiều nước trên thế giới như Ấn Độ, Indonesia, Ethiopia, Trung Quốc từ những năm 1977. Mặc dù vậy, phải đến gần đây, hệ thống ưu việt này mới được áp dụng tại Việt Nam. DEWATS sử dụng công nghệ vi sinh, qua bốn giai đoạn chính. Giai đoạn xử lý sơ bộ bậc 1 là quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ lửng qua Bể phản ứng kỵ khí vách ngăn. Giai đoạn hai, các chất rắn lơ lửng và hòa tan trong nước thải được loại bỏ nhờ các vi sinh vật dị khí qua Bể lọc kỵ khí và Bể lắng kỵ khí. Nước thải sau đó sẽ được chuyển sang giai đoạn xử lý hiếu khí qua Khu lọc thực vật và cuối cùng là được khử trùng trong hồ sinh học Công nghệ xử lý thân thiện với môi trường, xử lý nước thải nhờ các vi sinh vật có trong nước thải hoặc nhờ quá trình tự nhiên mà không sử dụng đến hóa chất” Φ Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh Φ Vi sinh vật tham gia tích cực vào quá trình phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh hoạt. Tảo có vai trò cung cấp oxy quá trình hiếu khí ΦVi khuẩn có vai trò phân giải các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ. Một số vi khuẩn thường dùng : 1. saphrophytes 2. micrococus 3. pseudomonas 4. achromobacter 5. pseudomonas 6. citromonas 7. nitrobacter 8. nitrosomonas II CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BIỆN PHÁP 1, Mối quan hệ giữa vi khuẩn và tảo trong quá trình sử lí nước thải 2, Mối quan hệ giữa vi sinh vật và môi trường - Nếu cơ chất nhiều vi sinh vật phát tốt. - Nếu cơ chất ít vi sinh vật cạnh tranh với nhau để phất triển. - Tiết chất ức chế vi sinh vật khác - Hoặc vi sinh vật bị tiêu diệt Các quá trình trong sử lí - Sử lí kị khí - Sử lí hiếu khí - Sử lí bằng màng sinh học hoặc bùn hoạt tính - Sử lí bằng hồ tảo ( hồ sinh học) III THUYẾT MINH HỆ THỐNG * Vi sinh vật lên men kị khí 1. Giai đoạn thủy phân: thủy phân hydratcacbon, protein, lipit để hấp thụ qua màng tế bào (VSV kị khí tùy tiện:B.subtilus) 2. Giai đoạn lên men acid: lên men sản phẩm thủy phân thành acid hữu cơ đơn giản. (clostridium, lacobacilus ) 3. Giai đoạn lên men kiềm: chuyển acid hữu cơ đơn giảnthành CH4 và CO2 (methanobacterium, methanococus,…) Biến đổi chất trong quá trình kị khí Sản phẩm của quá trình kị khí Các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, các chất vô cơ. - Tạo thành bùn hoạt tính có vai trò phân hủy các chất hữu cơ để xây dựng tế bào mới và tạo thành sản phẩm cuối cùng là dạng khí Quá trình sử lí kị khí sinh - Xử lý sinh học được mô tả bằng các công thức toán học dựa trên lý thuyết quá trình nuôi cấy vi sinh liên tụcΦ Động học sinh trưởng vi sinh căn cứ vào mối quan hệ cơ bản: tốc độ sinh trưởng và tốc độ sử dụng cơ chất Sử lí hiếu khí gồm 3 quá trình: Phân loại Các vi sinh vật sử lí hiếu khí MÀNG SINH HỌC Hoạt động của lớp màng - Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước (Lớp màng vi sinh vật phát triển trên bề mặt vật liệu tiêu thụ cơ chất như chất hữu cơ, oxy, nguyên tố vết (các chất vi lượng)… Sự tồn tại của vi sinh vật hiếu khí và kị khí trong màng vi sinh vật. - Thường lớp ngoài cùng của màng vi sinh là lớp hiếu khí, bên trong là lớp kỵ khí. - Vai trò của kỵ khí là hóa lỏng những chất rắn do màng sinh ra, góp phần làm giảm lượng bùn dư. - Giúp loại bỏ ni tơ trong nước do diễn ra 2 quá trinh nitrat và khử nitrat Quá trình tiêu thụ cơ chất được mô tả theo công thức sau:  Màng hiếu khí: - Chất hữu cơ + oxy + nguyên tố vết → sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối  Màng kỵ khí: -Chất hữu cơ + nguyên tố vết → sinh khối của vi khuẩn + sản phẩm cuối Bùn hoạt tính, hệ thống bùn hoạt tính gồm có hai bể - Bể bùn hoạt tính - Bể lắng Vi sinh vật trong bể bùn hoạt tính - Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong các bể xử lý vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải. - Vi khuẩn hiếu khí và kị khí sử dụng chất hữu cơ để lấy năng lượng Ao tảo ( hồ sinh học ) hấp thụ các chất vô cơ cuối cùng * Đánh giá hiệu quả hệ thống Kết quả kiểm tra cho thấy, nước được xử lý bằng DEWATS hoàn toàn “sạch” và đáp ứng được các quy định về nước thải của Bộ Y tế Kết quả kiểm nghiệm chất lượng nước sau khi được xử lý bằng DEWATS cho thấy: Nước thải sau quá trình lọc giúp loại vi khuẩn đến 95 - 97%, chỉ số BOD (nhu cầu ôxy hóa sinh học) đạt 4mg/lít (chuẩn của Bộ Y tế là 20), COD (nhu cầu ôxy hóa sinh học) là 16mg/lít (chuẩn của Bộ Y tế cho bệnh viện là 80). IV Thuận lợi và khó khăn Thuận lợi - Công nghệ xử lý thân thiện với môi trường - Giải quyết ô nhiễm do chất thải hữu cơ bằng chi phí thấp - Dễ lắp đặt và vận hành Khó khăn - Phải thường xuyên chăm sóc bãi lọc ngầm, trồng cây và vớt tảo làm sạch hồ chỉ thị. - cán bộ có chuyên môn chưa có trình độ và tay nghề cao - cần có diện tích để xây dựng hệ thống V Giải pháp để nâng cao hiệu quả của hệ thống - Cần phải có sự sục khí thích hợp để cho có sự loại bỏ nitơ lớn nhất. - Chú ý đến hàm lượng kim loại nặng. Xếp theo thứ tự mức độ đôc hại của chúng: - Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>Pb>Cr3+>V> Cd>Zn>Fe - Nếu quá nồng độ cho phép vi sinh vật sẽ chết - Đào tạo cán bộ, công nhân viên có trình độ và tay nghề cao hơn VI Tài liệu tham khảo 1, Bài giảng Kỹ thuật sinh học quản lý môi trường Trường ĐH Lâm Nghiệp 2, Bài giảng Vi sinh vật môi trường Trường ĐH Lâm Nghiệp 3, Mô hình DEWATS tại Bệnh viện Kim Bảng- Hà Nam . sinh học Công nghệ xử lý thân thiện với môi trường, xử lý nước thải nhờ các vi sinh vật có trong nước thải hoặc nhờ quá trình tự nhiên mà không sử dụng đến hóa chất” Φ Vi sinh vật là những sinh. Mối quan hệ giữa vi khuẩn và tảo trong quá trình sử lí nước thải 2, Mối quan hệ giữa vi sinh vật và môi trường - Nếu cơ chất nhiều vi sinh vật phát tốt. - Nếu cơ chất ít vi sinh vật cạnh tranh. những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh Φ Vi sinh vật tham gia tích cực vào quá trình phân giải các phế thải nông nghiệp,