Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 26 Bài 6. XỬ LÝ VÀ TÁI XỬ DỤNG XỈ KẼM 6.1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM. 1. Sinh viên làm quen với việc xử lý theo hướng tận dụng một loại chất thải rắn công nghiệp điển hình là xỉ kẽm của quá trình sản xuất tôn tráng kẽm. 2. Thực hiện thí nghiệm xác đònh các thông số sau: ü Xác đònh hàm lượng kẽm trong chất thải rắn ( xỉ kẽm ) của công nghệ tôn tráng kẽm . ü Xác đònh hiệu xuất thu hồi kẽm tan trong nước của xỉ kẽm để sản xuất oxit kẽm. ü Xác đònh hiệu xuất thu hồi kẽm không tan trong nước của xỉ kẽm để sản xuất sunfat kẽm. 6.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 6.2.1. Nguồn gốc sản xuất xỉ kẽm. Trong công nghiệp tôn tráng kẽm, tôn sau khi làm sạch được nhúng qua bể kẽm nóng chảy rồi sau đó làm lạnh đột ngột, qua bể thụ độ và cán phẳng. Lớp mặt nổi trên bề mặt hỗn hợp chất lỏng nhiệt độ cao trong chảo nung sẽ được hớt ra thải bỏ liên tục chính là nước đen hay còn gọi là xỉ kẽm. 6.2.2. Thành phần xỉ kẽm. Hàm lượng kẽm trong bã thải khoảng 43,5% Trong đó gồm: ü Phần tan trong nước : khoảng 25%. ü Phần không tan trong nước khoảng 18,5%. 6.2.3. Công nghệ xử lý tận dụng chất thải rắn xỉ kẽm. Để thu lại kẽm có trong chất thải rắn và xử lý chất thải tránh gây ô nhiễm môi trường có thể xử dụng sơ đồ công nghệ sau: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 27 Hình.Sơ đồ công nghệ xử lý – tận dụng chất thải xỉ kẽm của công nghệ tôn tráng kẽm. Xỉ kẽm được đập nhỏ, ngâm trong nước để hoà tan (chủ yếu là ZnCl 2 ) trong 24 giờ. Cho dung dòch H 2 O 2 sau lọc để khử sắt. Phản ứng như sau: 2 Fe 2+ + 3 H 2 O 2 → 2Fe( OH) 3 ↓ Lắng lọc tách riêng phần bã rắn và dung dòch. Phần bã rắn hoà tan trong axit sunfuric (H 2 SO 4 ) tạo sản phẩm sunfat kẽm. Phản ứng chính diễn ra như sau: H 2 SO 4 + ZnS = ZnSO 4 + H 2 S↑ Dung dòch cho phản ứng với dung dòch soda ( Na 2 CO 3 ) và lắng lọc, và lấy phần rắn, thu sản phẩm cacbonat kẽm. Phản ứng chính như sau: ZnCl 2 + Na 2 CO 3 = ZnCO 3 ↓ + 2 NaCl Na 2 CO 3 Xỉ kẽm H 2 O Hoà tan Phản ứng I Nung Nghiền Hoà tan 1 Lọc I H 2 SO 4 Pha loãng H 2 O Phản ứng II Lọc III Bã thải Dung dòch ZnSO 4 H 2 O Zn0 2 Dung diïch thải Lọc II Dung dòch Bã rắn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 28 Lọc phần rắn đen nung, nghiền thu sản phẩm axit dạng bột ZnCO 3 → ZnO + CO 2 6.3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 6.3.1. Tính nồng độ Zn ü Lấy 2 g dung dòch Zn ü Lấy 5 giọt Bromcresolopreen ü Chuẩn dung dòch ổn đònh pH ü Sau đó đun nóng 600C ü Lấy mẫu đun nóng, để liên tiếp cho 5 giọt PAN 0.5% ü Đònh phân bằng EDTA chuyển từ màu tím sang xanh và ghi nhận thể tích EDTA Khối lượng Zn = (65.39 x 0.01 x V EDTA ) / V dung dòch mẫu đem chuẩn 6.3.2. Xác đònh tổng hàm lượng Zn ü Lấy 10 g xỉ kẽm và 10 ml HCl đđ khuấy trộn kỹ hỗn hợp trong 20 phút ü Lọc thu dung dòch và phần bã rắn không tan. Rữa bã trên lọc bằng nước cất (gần bằng 50ml). Nước rửa nhập chung vào phần dung dòch. Đo thể tích dung dòch (Vdd). Cân xác đònh khối lượng bã rắn (m1). Tính hiệu suất thu hồi kẽm . ü Lấy 0.5 ml dung dòch đònh mức 100 ml trong bình đònh mức bằng nước cất. Ứng dụng phương pháp Coplexon để phân tích xác đònh hàm lượng Zn trong dung dòch và ghi nhận VEDTA. Tính hàm lượng phần trăm phần Zn trong xỉ Zn (C1) PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 29 Bài 7. KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG BÙN HOẠT TÍNH. (NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC) 7.1.MỤC ĐÍCH ü Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính như thế nào ü Xác đònh hiệu xuất cao nhất của quá trình xử lý nước thải. ü Tìm hiểu cách xác đònh thông số động học 7.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 7.2.1. Nguyên tắc của phương pháp hiếu khí 7.2.1.1. Nguyên tắc Các phương pháp hiếu khí dựa rên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan. Chất hữu cơ + O 2 → vatVisinh H 2 O + CO 2 + NH 3 + …. Ở điều kiện hiếu khí (hàm lượng ôxy hòa tan tối thiểu 1.5 – 2.0 mg/l), NH 4 + cũng bò loại nhờ quá trình nitrat hóa của vi sinh vật tự dưỡng. NH 4 + + 2O 2 → vatVi sinh NO 3 - + 2H + + H 2 O + Năng lượng 7.2.1.2 Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào có thể tóm tắt như sau: - Các hất hữu cơ đầu tiên bò ôxy hóa là hydrat cacbon và một số các chất hữu cơ khác. Men của vi sinh vật sẽ tách hydro khỏi móc xích và đem phối hợp với oxy không khí để tạo thành nước. Nhờ có hydro khỏi móc xích và oxy trong nước, các phản ứng oxy hóa khử giữa các nguyên tử cacbon mới diễn ra được. - Đường, rïu và các axit hữu cơ khác là các sản phẩm đặc trưng nhất của quá trình oxy hóa bởi vi sinh vật hiếu khí. Các chất đó khi phân hủy hoàn toàn sẽ tạo thành CO 2 và H 2 O. - Thực ra không phải tất cả các chất đã bò giữ lại ở tế bào khuẩn (chỉ một phần) bò oxy hóa hoàn toàn thành CO 2 và H 2 O. Phần còn lại sẽ bò đồng hóa và được sử dụng để tổng hợp các chất mới của tế bào, tức là để sinh khối của vi sinh vật tăng lên. Đồng thời song song với quá trình đồng hóa, trong tế bào vi sinh vật còn diễn ra quá trình dò hóa, phân hủy các chất có trong thành phần tế bào. Như vậy một phần trong các chất sống đã được tổng hợp lại bò oxy hóa. 7.2.1.3. Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Sự sinh trưởng của vi sinh vật là sự tăng sinh khối của nó do hấp thụ, đồng hóa các chất dinh dưỡng. Theo nghóa rộng, sinh trưởng hay sự tăng sinh khối là tăng trọng lượng, kích thước hoặc số lượng tế bào. Như vậy hiệu quả của sự dinh dưỡng (cũng đồng thời là sự giảm BOD) là quá trình tổng hợp các bộ phận của cơ thể – tế bào và sự tăng sinh khối – sức sinh trưởng. Các qúa trình diễn ra không đồng đều theo thời gian và không gian trong tế bào vi sinh vật. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 30 Ở những nơi có vi sinh vật thực hiện quá trình xử lý nước thải, sự sinh trưởng cũng được gọi là sự tăng số lượng tế bào và sự thay đổi kích thước tế bào. Ở nồng độ thấp của bùn, đường cong cho thấy sinh khối của bùn có xu hướng tăng theo cấp số nhân (a - b). Giai đoạn này gọi là pha tiềm phát rồi pha sinh trưởng logarit, ở đây tốc độ phân đôi tế bào trong bùn sẽ điều hòa đạt giá trò tối đa. Điều kiện chủ yếu là phải đáp ứng đầy đủ chất dinh dưỡng. Phần giữa đường cong gần như tuyến tính (b - c). Khi chất dinh dưỡng bắt đầu cạn kiệt, tốc độ sinh trưởng (nhân đôi) cũng bắt đầu giảm theo quy luật phản ứng nhất. Sự sinh sản của vi sinh vật dần đạt tới tiệm cận tùy thuộc nồng độ chất dinh dưỡng. Giai đoạn này gọi là pha sinh trưởng chậm dần. Phần đường cong ( c– d) biểu thò sự giảm sinh khối của bùn bởi quá trình tự oxy hóa diễn ra nguyên nhân là đã nghèo và hết chất dinh dưỡng. Giai đoạn này gọi là pha oxy hóa nội bào của bùn hoạt tính. Lúc đầu quá rình tự oxy hóa diễn ra theo kiểu phản ứng bậc nhất, sau đó tốc độ oxy cũng giảm đi, vật chất cấu tạo của tế bào vi khuẩn giảm rất ít và không bò oxy hóa nữa. 7.2.1.4. Sự chuyển hóa các chất hữu cơ (hay giảm BOD) Sau khi nước thải tiếp xúc với bùn, ban đầu tốc độ chuyển hóa các chất hữu cơ cao, các chất lơ lửng hoặc keo được chuyển hóa do đông tụ sinh học hoặc hấp phụ. Các chất hữu cơ hòa tan được chuyển hóa nhờ đông tụ sinh học. Tốc độ chuyển hóa đó tùy thuộc vào đặc tính nước thải và bùn. Trong khi đó độ tăng trưởng của bùn (vi sinh) cũng đạt đến giá trò cao nhất, các chất hữu cơ tích lũy trong tế bào sinh vật cũng rất nhiều. Muốn oxy hóa các chất đã tích lũy đó đòi hỏi phải làm thoáng một thời gian khá lâu trong nhiều giờ. Thường tốc độ chuyển hóa rất nhanh trong 10 – 15 phút đầu. Trong thời gian này lượng chất hữu cơ có thể chuyển hóa bởi 1 gr bùn được biểu thò bằng phương trình sau: LK dS dL i = Sau khi tính tích phân ta được: SK i ri i e L L −=1 Trong đó: + K i :Hằng số tốc độ chuyển hóa ban đầu, 1/thời gian + S :Lượng bùn hoạt tính ban đầu, g/l c a b d Giá trò log của số lượng vi sinh vật Pha tiềm phát và sinh trưởng Pha sinh trưởng chậm dần Pha oxy hóa nội bào Thời gian C ác giai đoạn tăng trưởng của TB vi sinh vật theo log PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 31 + L ri :Lượng chất hữu cơ (BOD) đã chuyển hóa trong khoảng thời gian đó + L i :Lượng chất hữu cơ của nước thải Mối tương quan về toán học giữa sự chuyển hóa chất bẩn hữu cơ của nước thải và sự sinh trưởng của bùn: Ở nồng độ cao của các chất hữu cơ, tốc độ đồng hóa, tốc độ sinh trưởng và khi đó cả tốc độ chuyển hóa các chất (tốc độ giảm BOD) thường phụ thuộc và nồng độ. Ở thời điểm đầu của quá trình làm thoáng, ta đặt: + S 0 :Nồng độ ban đầu của bùn (vi sinh vật), mg/l + L 0 :BOD ban đầu của nước thải, mg/l Qua thời gian t, ta có: + S :Nồng độ của bùn ở thời điểm t, mg/l + ∆S = S - S o Lượng tăng sinh khối của bùn trong một đơn vò thể tích, mg/l + L r :Lượng BOD đã giảm (đã bò khử) trong thời gian t + L t = L o – L r Lượng BOD còn lại trong nước thải, mg/l + K 1 :Hằng số tốc độ sinh trưởng Logarit (1/thời gian) + K 2 :Hằng số tốc độ chuyển hóa (BOD) + Đặt α :La tỉ lệ BOD (các chất hữu cơ) đã chuyển hóa và tổng hợp thành bùn, tức là để tăng khối bùn. Khi đ1o: α . L r = ∆S S = S o + ∆S = S o + α . L r Tỉ lệ các chất bò phân hủy biến thành tế bào sống tính thoe phần trăm đối với một số hợp chất như sau: Hratcacbon 65 – 85% Rượu 52 – 66% Acid amin 32 – 68% Acid hữu cơ 10 – 60% Hrocacbon 10 – 30% Ở giai đoạn một. Pha sinh trưởng log (a-b) với nồng độ cao của các chất dinh dưỡng, ở nhiệt độ cho trước, tốc độ sinh trưởng chỉ bò giới hạn bởi tốc độ phân đôi tế bào SK dt dS 1 = + K 1 : Hằng số tốc độ sinh trưởng, còn gọi là thời gian cần thiết để tế bào phân đôi Sau khi tích phân ta được:         +== ∆+ o r o o S L tK S SS . 1lnln 1 α Ứng với giai đoạn một (đoạn a - b) đường biểu diễn mối quan hệ         + o r S L. 1ln α theo thời gian t là một hàm số bậc nhất (đường thẳng). Độ dốc của đường biểu diễn         + o r S L. 1ln α xác đònh PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 32 giá trò K 1 , tức là hằng số tốc độ sinh trưởng logarit. Sau điểm b độ dốc giảm dần chứng tỏ tốc độ sinh trưởng giảm và chuyển sang giai đoạn hai. Ở gia đoạn hai. Giai đoạn tốc độ sinh trưởng giảm (b-c). Khi nồng độ chất bẫn hữu cơ (BOD) thấp, tốc độ sinh trưởng của bùn, tốc độ chuyển hóa BOD sẽ tuân theo qui luật phản ứng bậc một. Tức là sẽ giảm và tỉ lệ với chất bẩn hữu cơ còn lại. 7.2.1.5. Các điều kiện, yêu cầu và yếu tố môi trường ảnh hưởng tới quá trình xử lý Khi trong nước thải chứa các chất bẩn hữu cơ dễ hoặc có thể bò oxy hóa sinh hóa và khi trong điều kiện môi trường thích hợp (oxy, pH, nhiệt độ của nước thải, nồng độ các chất độc hại không vượt quá giới hạn cho phép, ) thì có thể dùng phương pháp sinh hóa để xử lý. Ngoài ra còn phải đảm bảo đủ lượng các nguyên tố dinh dưỡng (N, P, K, Fe, ) trong nước thải. 1. Điều kiện đầu tiên là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và sao cho lượng O 2 hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không nhỏ hơn 2 mg/l. 2. Nồng độ cho phép các chất bẫn hữu cơ: có nhiều chất bẩn trong nước thải sản xuất ở mức độ nhất đònh nào đó sẽ phá hủy chế độ hoạt động – sống bình thường của vi sinh vật. Các chất độc hại đó thường có tác dụng làm hủy hoại thành phần cấu tạo của tế bào. Khi thực hiện xử lý bằng phương pháp sinh hóa nước thải công ngiệp chung với nước thải sinh hoạt thì hiệu suất xử lý sẽ cao hơn so với khi chỉ xử lý nước thải công nghiệp. Hỗn hợp nước thải công nghiệp và sinh hoạt chảy vào công trình xử lý nước thải sinh hoạt phải có BOD toàn phần không được quá 55 mg/l, nếu dùng các bể aeroten – bể trộn thì BOD toàn phần không quá 1000g/l. Nếu vượt quá giới hạn đó thì phải dùng nước thải quy ước sạch, nước sông hoặc nước đã xử lý rồi để pha loãng. Mức độ pha loãng khi đó sẽ tính theo công thức sau: shhh hhsx LL LL m − − = Trong đó: + m :Tỷ lệ giữa lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất + L x :BOD toàn phần của nước thải sản xuất bẩn, mg/l + L hh :BOD toàn phần của hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước xuất bản, mg/l + L sh : BOD toàn phần của nước thải sinh hoạt, mg/l § Lượng các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết để các quá trình sinh hóa diễn ra bình thường cần nằm trong giới hạn cho phép (các hợp chất chứa nitơ, photpho). Ngoài các nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu trên còn cóK, Mg, Ca, S, Fe,… những nguyên tố này thường có đủ trong nước thải nên không cần phải cho thêm. Để xác đònh sơ bộ lượng nguyên tố dinh dưỡng cần tiết đối với nhiều loại nước thải công nghiệp có thể chọn theo tỷ lệ: § BOD tf : N : P = 100 : 5 :1 § Nồng độ giới hạn cho phép của các chất độc phải nằm trong giới hạn cho phép nhất là các mối của kim loại nặng. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 33 § Giá trò pH ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng trong tế bào. Đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trò pH tối ưu là 6.5 – 8.5. § Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. § Nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến chức năng hoạt động của vi sinh vật. Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải trong các công trình xử lý nằm trong khoảng 6 – 37 0 C. § Nồng độ của muối vô cơ trong nước thải không vượt quá 10g/l 7.2.1.6. Cấu trúc của các chất bẩn và bùn hoạt tính Tác nhân tham gia vào quá trình phân hủy các chất bẫn hữu cơ là vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, và một số động vật hạ đẳng. Bên cạnh các chất dễ bò oxy hóa như hydrat cacbon còn có rất nhiều chất bò ôxy hóa một phần hoặc thậm chí hoàn toàn không bò phân hủy dù có những vi khuẩn thích nghi tham gia quá trình. Đó là những chất hữu cơ tổng hợp: hydrat carbon, rượu, andehyt, esthe, Khi nghiên cứu khả năng oxy hóa sinh hóa của các chất hữu cơ có cấu trúc khác nhau, nhiều tác giả đã đi đến kết luận: - Những hợp chất với trọng lượng phân tử lớn, cấu trúc nhiều mạch nhánh bên là những chất không bò oxy hóa sinh hóa. - Các chất không bò oxy hóa sinh hóa là những chất mà men (enzym) của vi sinh vật rất khó thâm nhập và cũng là những chất khó thẩm thấu khuếch tán qua màng tế bào. - Đối với những chất có nguyên tử carbon ở trung tâm, dù chỉ còn một liên kết H-C thì mức độ ảnh hưởng của cấu trúc nhánh phân tử đối với qúa trình oxy hoá sinh hóa sẽ giảm đi. - Trong liên kết H – C nếu thay nguyên tử hydro bằng các nhóm ankyl hoặc aryl thì sẽ khó bò oxy hóa sinh hóa đơn. Ngoài carbon, nếu trong mạch còn có các nguyên tử khác nhau sẽ làm cho chất hữu cơ bền vững hơn đối với quá trình oxy hóa sinh hóa. Ảnh hưởng nhiều nhất là mạch có oxy rồi đến lưu huỳnh và Nitơ. Bùn hoạt tính và màng vi sinh vật là tập hợp cácloại vi sinh vật khác nhau. Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu dễ lắng có kích thước 3 – 150 micromet. Những bông gồm có vi sinh vật sống và chất rắn (40%). Những sinh vật sống là vi khuẩn, động vật hạ đẳng, dòi, giun, nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn. Màng vi vật phát triển ở bề mặt các hạt vật liệu lọc có dạng nhầy, dày 1 – 3nm và hơn nữa. Màu của nó thay đổi theo thành phần của nước thải, từ vàng xám đến màu nâu tối. Màng vi sinh vật cũng gồm vi khuẩn, nấm mốc và các vi sinh vật khác. Trong quá trình xử lý , nước thải sau khi qua bể lọc sinh học, có mang theo các hạt (phần tử ) của màng vi sinh vật hình dạng khác nhau, kích thước 15 – 30 micromet với màu vàng sáng hoặc nâu. Những loài vi khuẩn tham gia vào quá trình xử lý thường là các loài trực khuẩn không tạo nha bào gram âm. Sự có mặt các loài vi khuẩn dò dưỡng, với nhiều kiểu trao đổi chất sẽ làm PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 34 cho bùn hoạt tính nhanh chóng thích nghi với nhiều loại nước thải khác nhau. Ngoài ra chúng còn có khả năng sử dụng Nitơ hữu cơ. Nhiều loài có khả năng khử Nitrat. Cho đến nay, người ta đã biết vi sinh vật có thể phân hủy tất cả chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu cơ nhân tạo. 7.2.2. Những đặc tính của vi sinh vật Trong thực tế, người ta dùng bùn hoạt tính và màng sinh vật là 2 cấu trúc của các loại sinh vật tham gia xử lý nước thải. - Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu, dễ lắng có kích thước từ 3 – 150 micromet. Những bông bùn có các vi sinh vật sống và chất rắn (40%). Những sinh vật sống là vi sinh vật (vi khuẩn), động vật hạ đẳng, dòi giun, nấm men, nấm mốc và các sinh vật khác. Vi khuẩn có thể được phân chia thành các họ. Tùy thuộc theo khả năng sinh vật khác. Vi khuẩn có thể được phân chia thành các họ. Tuỳ thuộc theo khả năng sinh hóa, sinh lý, kích thước, hình dạng, và sự thích nghi với môi trường của chúng: Pseudosomonate, Bacterium, Baciluus, Corynebacterium, Astrobacterie, Mycobacterium, Mcrococcus, Saccina, Nocadia,… - Các loài vi sinh lại được phân chia thành các nhóm – xắp xếp theo chế độ hấp thụ các chất dinh dưỡng trong trong nước thải. Họ Pseudosomonadineae (chiếm 50 – 80% lượng vi khuẩn ) được chia thành các nhóm: - Methanomonas : Vi sinh vật lên men metan - Nitrosomonas : Vi sinh vật oxy hóa nitrit - Hidrogenomonas : Vi sinh vật oxy hóa phân tử Hydro - Sulfomonas, Thiobaciluss : Vi sinh vật hồi phục các hợp chất chứa lưu huỳnh. Ngoài ra, hydrogenomonas còn tích cực phân giải các hợp chất thơm và các chất hữu cơ mạch vòng. Sulfomonas còn hấp thụ tốt các chất hữu cơ. Họ Bacterium (gồm 30 loại) chia thành: - Bact. Aliphacitum, Bact. Naphtalinicus, Bact. Benzoni, Bact. Cycloclastes có khả năng hấp thụ dầu, sáp, phenol, mỡ,… - Bact mycoides: phân giải hợp chất chứa nitơ - Thiobacterium, Phiotrix: oxy hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh. 7.2.3. Sự phân giải các chất hữu cơ ở quá trình xử lý sinh học hiếu khí * Mức độ hấp thụ Các chất hấp thụ phải là các chất bò ôxy hóa Chất dễ hấp thụ nhất: các chất vô cơ và các chất hữu cơ: v Những hợp chất với trọng lượng phân tử lớn với cấu trúc nhiều mạch nhánh bên là những chất không bò ôxy hóa sinh hóa. v Các chất không bò ôxy hóa sinh hóa là những chất mà men (enzyme) của vi sinh vật rất khó xâm nhập vào là những chất khó thẩm thấu khuếch tán qua màng tế bào. v Đối với những chất có nguyên tử C ở trung tâm, dù chỉ còn một liên kết C-H thì mức độ ảnh hưởng của cấu trúc nhánh phân tử đối với quá trình ôxy hoá sinh hoá sẽ giảm đi . . . PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Th.S. Lâm Vónh Sơn Trang 35 v Trong liên kết C- H nếu thay nguyên tử hro bằng các nhóm alkyl hoặc aryl thì sẽ khó bò ôxy hoá sinh hoá hơn. v Ngoài C, nếu trong mạch có các nguyên tử khác nhau thì sẽ làm cho các chất hữu cơ bền vững hơn đối với quá trình ôxy hoá sinh hoá. Ảnh hưởng nhiều nhất là mạch có ôxy rồi đến lưu huỳnh và nitơ. * Quá trình hấp thụ chất hữu cơ biểu diễn ở dạng tổng quát như sau: Chất hữu cơ enzyme Tế bào vi khuẩn C X H Y O Z + O 2 +N + P → C 5 H 7 NO 2 + CO 2 + H 2 O + những chất tan không phân hủy C 5 H 7 NO 2 + O 2 → CO 2 + H 2 O + NH 3 +Q +những chất không phân giải * Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí: + Oxi hoà tan (>= 2mg/L) + Nhiệt độ. + Tuỳ thuộc vào các lo vi khuẩn - Vi khuẩn chòu nhiệt (50- 60 0 )C - Vi khuẩn không chòu nhiệt (25 – 37 0 )C - Vi khuẩn thích nghi ở nhiệt độ thấp (10 – 15 0 ) C. Nhưng nói chung, nhiệt độ tối ưu và cũng là điều kiện tự nhiên cho vi khuẩn phát triển là không thấp quá (25 – 37 0 C) * Các nguyên tố dinh dưỡng: a/ Đa lượng (N, P). Hàm lượng dinh dưỡng đủ phải đảm bảo COD : N : P =150 : 5 : 1 BOD : N : P = 100 :5 :1 N : bổsung bằng NH 4 Cl hoặc Ure : CO(NH 2 ) 2 P: bổ sung bằng K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 b/ Hàm lượng vi lượng: Mg : 10.10 -5 mg/mg BOD 5 Cu : 14,6. 10 -5 mg/mg BOD 5 Zn : 16. 10 -5 mg/mg BOD 5 Mb : 43. 10 -5 mg/mg BOD 5 Ca : 620. 10 -5 mg/mg BOD 5 Na : 5.10 -5 mg/mg BOD 5 K : 450. 10 -5 mg/mg BOD 5 Fe : 1200. 10 -5 mg/mg BOD 5 CO 3 -2 : 270. 10 -5 mg/mg BOD 5 * pH: Cao hoặc thấp quá làm ảnh hưởng đến môi trường phát triển vi sinh, nếu pH < 5 sẽ thúc đẩy sự phát triển của nấm, lúc đó trung hoà bằng NaHCO 3 . Nếu pH> 9 sẽ phá hủy cân bằng nguyên sinh chất tế bào, dẫn đến sự diệt vong của vi sinh vật. Do đó pH từ 6,5 – 8,5 là tối ưu. * Những chất độc ảnh hưởng đến quá trình: Có đến 80 nhóm chất độc ảnh hưởng đến vi sinh vật, như vậy trước khi qua bể xử lý sinh hoá ta cần phải lọc bỏ, xử lý đến nồng độ không gây ảnh hưởng đến sự sống của vi sinh. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com [...]... giữa các hạt vật liệu học * Các dạng vật liệu tiếp xúc: Tùy thuộc vào các yếu tố như: tốc độ tăng trưởng của vi sinh, lưu lượng nước và đặc tính của vi khuẩn mà ta chọn các loại vật liệu tiếp xúc cho thích hợp - Dạng trụ rổng ở giữa - Dạng trụ có một vách ngăn ở giữa - Dạng trụ có 2 hay nhiều vách ngăn - Dạng trụ có đục lổ ở thành - Dạng trái khế - Dạng xoắn ốc - Dạng bánh xe có lưới - Dạng hộp có lưới... Dạng trụ có đục lổ ở thành - Dạng trái khế - Dạng xoắn ốc - Dạng bánh xe có lưới - Dạng hộp có lưới 7.2.4 Quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính với vật liệu tiếp xúc (attached growth processes) Quá trình xử lý sinh học hiếu khí Attached Growth (AG) được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải Quá trình AG bao gồm: lọc sinh học, lọc thô, RBC (Rotating biological contactor), AGWSP (Attached Growth Waste...Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh – Khoa Môi Trường và CNCH Ví dụ: Bo < 0, 05 mg/l, Ni < 0.1 mg/l, KCN < 2 mg/l , CuSO4 < 0.2 mg/l * Sự liên quan giữa BOD và COD: Tỷ lệ giữa 2 chỉ tiêu BOD : COD đối với nước thải sản xuất dao động trong khoảng 0.1 – 0.9 Nhờ có hai chỉ tiêu đó mới đánh giá được khả nă ng khoáng hoá của các chất hữu cơ Tỷ lệ BOD : COD hợp lý nhất là 0.4 trở lên... lab scale) hoặc các đường ống nhựa dẫn khí (đối với các công trình lớn) Cột sinh học chứa đầy vật liệu bám dính (vật tiếp xúc) là giá thể cho vi sinh vật sống bám Nước thải được phân bố đều trên bề mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun Quần thể sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải Quần thể này có thể bao gồm... hoá của các chất hữu cơ Tỷ lệ BOD : COD hợp lý nhất là 0.4 trở lên Đối với phân xưởng mì Miliket ta có tỉ số BOD : COD = 0.7 – 0.8 Như vậy hiệu số giữa BOD và COD của nước thải Miliket nhỏ thì lượng chất hữu cơ tiêu thụ để làm chất liệu xây dựng tế bào (bùn và màng sinh vật) càng nhiều, tức là năng lượng tăng sinh khối của sinh vật càng lớn Do vậy khi BOD và COD không chênh lệch thì ta nên chọn bể Aerotank... sinh học.Những vật liệu tiếp xúc được bố trí theo chiều dài hồ tạo điều kiện cho vi khuẩn sinh trưởng trên bề mặt Ở tải trọng cao, xục khí có thể được tiến hành một phần hoặc trên toàn bộ thể tích bể Thời gian lưu nước thay đổi 4 giờ – 3 ngày Giá thể sinh vật dính bám là các sợi nhựa khá cứng được quấn lên trên một lỏi thép tráng kẽm Kích thước sợi nhựa tổng hợp tính từ lỏi kẽm dài từ 50 – 70mm Mỗi lỏi... thải Quần thể này có thể bao gồm sinh vật hiếu khí, nấm, tảo và động vật nguyên sinh Ngoài ra còn có giun, ấu trùng và côn trùng Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0.1 – 0.2mm) là loại vi sinh hiếu khí Khi sinh vật phát triển, Th.S Lâm Vónh Sơn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Trang 36 . 14,6. 10 -5 mg/mg BOD 5 Zn : 16. 10 -5 mg/mg BOD 5 Mb : 43. 10 -5 mg/mg BOD 5 Ca : 620. 10 -5 mg/mg BOD 5 Na : 5. 10 -5 mg/mg BOD 5 K : 450 . 10 -5 mg/mg BOD 5 Fe : 1200. 10 -5 mg/mg. ü Phần tan trong nước : khoảng 25% . ü Phần không tan trong nước khoảng 18 ,5% . 6.2.3. Công nghệ xử lý tận dụng chất thải rắn xỉ kẽm. Để thu lại kẽm có trong chất thải rắn và xử lý chất thải. thành phần cấu tạo của tế bào. Khi thực hiện xử lý bằng phương pháp sinh hóa nước thải công ngiệp chung với nước thải sinh hoạt thì hiệu suất xử lý sẽ cao hơn so với khi chỉ xử lý nước thải