Đồ án Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠBẢN VỀNƯỚC VÀ NƯỚC THẢI . 7
1.1 TỔNG QUAN VỀNƯỚC VÀ NƯỚC THẢI. 7
1.2 THÀNH PHẦN LÝ HÓA HỌC CỦA NƯỚC THẢI . 9
1.2.1 Tính chất vật lý . 10
1.2.2 Tính chất hóa học . 10
1.3 NGUỒN GỐC PHÁT SINH CÁC LOẠI NƯỚC THẢI ðẶC TRƯNG. 12
1.4 CÁC THÔNG SỐ ðÁNH GIÁ Ô NHIỄM VÀ YÊU CẦU CẦN THIẾT
PHẢI XỬLÝ NƯỚC THẢI . 19
1.4.1. Các thông số ñánh giá ô nhiễm. 19
1.4.2 Yêu cầu cần thiết phải xửlý nước thải. 25
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀQUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬLÝ
NƯỚC THẢI . 26
2.1 PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC. 26
2.1.1 Biến ñổi sinh hóa. 27
2.1.2 Môi trường sinh hóa . 28
2.1.3 Trình tựphản ứng của quá trình. 29
2.2 CƠSỞLÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH . 29
2.3 CÂN BẰNG HÓA HỌC VÀ ðỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH SINH HỌC . 32
2.3.1 ðộng học phản ứng lên men quá trình xửlý nước thải . 32
2.3.2. ðộng học chuyển hóa cơchất hữu cơtrong quá trình xửlý theo sinh khối
bùn và thời gian. . 34
CHƯƠNG III: VI SINH VẬT TRONG HỆTHỐNG XỬLÝ NƯỚC THẢI . 35
3.1 KHÁI NIỆM . 35
3.2 SINH THÁI, SINH LÝ, PHÂN LOẠI VI SINH VẬT . 35
3.2.1 Sinh thái, sinh lý vi sinh vật . 35
3.2.2 Phân loại vi sinh vật . 39
3.2.2.1 Vi khuẩn. 46
3.2.2.2 Eukarya (Sinh vật nhân thực) . 50
3.2.2.3 Archaea (cổkhuẩn) . 55
3.3 SỰTĂNG TRƯỞNG CỦA TẾBÀO VI SINH VẬT . 56
3.3.1 Nuôi cấy tĩnh/ nuôi cấy theo mẻ. . 56
3.3.2 Nuôi cấy liên tục/ dòng liên tục. . 58
3.4 ðỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG . 59
3.4.1 Các ñặc trưng ñộng học của quá trình sinh trưởng . 59
3.4.2 Các giai ñoạn phát triển của vi sinh vật trong quá trình sinh trưởng. 60
3.4.2.1. Giai ñoạn chậm phát triển (giai ñoạn cảm ứng): . 61
3.4.2.2. Giai ñoạn phát triển theo hàm sốmũcủa vi sinh vật: . 61
3.4.2.3. Giai ñoạn phát triển tuyến tính: . 62
3.4.2.4. Giai ñoạn ổn ñịnh: . 62
3.4.3 Sựphụthuộc tốc ñộphát triển của vi sinh vật vào nồng ñộcơchất: . 63
3.4.3.1 Phương trình Mono: . 63
3.4.3.2 Xác ñịnh KS và các thông số ñộng học theo phương pháp Lineweaver
Burk:. 64
3.4.4 ðộng học quá trình chết của vi sinh vật:. 65
3.5 CHỈTHỊVI SINH VẬT TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XỬLÝ NƯỚC THẢI 66
3.5.1 Vi sinh vật lên men kỵkhí . 66
3.5.2 Vi sinh vật lên men hiếu khí . 67
3.5.2.1 Tác nhân sinh trưởng lơlửng:. 67
3.5.2.2 Tác nhân sinh trưởng bám dính: . 69
3.5.3 Vi sinh vật trong các hồ ổn ñịnh . 73
3.6 ỨNG DỤNG . 74
3.6.1 Thực phẩm . 74
3.6.2 Nông nghiệp. 75
3.6.3 Khai thác nguyên liệu. 75
3.6.4 Bảo vệmôi trường. 75
CHƯƠNG IV: ðỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH SINH HỌC . 77
4.1 MÔ HÌNH ðỘNG HỌC HÌNH THỨC . 77
4.1.1Phản ứng bậc 1. 77
4.1.2Phản ứng bậc 2. 78
4.1.3Phản ứng bậc bất kỳ . 78
4.2MÔ HÌNH DỰA TRÊN CƠCHẾLÊN MEN XÚC TÁC . 80
4.2.1 Phương trình ñộng học – phương trình Michaelis-Menten:. 80
4.2.2 Xác ñịnh các thông số ñộng học . 82
4.3 MÔ HÌNH DỰA TRÊN CƠCHẾLÊN MEN SINH KHỐI. 86
4.3.1 Mô hình dựa trên cơchếlên men sinh khối . 86
4.3.2 Phương pháp xác ñịnh các thông sốcủa mô hình. 88
4.3.2.1 Phương pháp vi phân. 88
4.3.2.2 Phương pháp tích phân . 89
4.4 PHƯƠNG TRÌNH MICHAELIS-MENTEN TRONG DẠNG TÍCH PHÂN: . 93
CHƯƠNG V: CÔNG NGHỆSINH HỌC KỴKHÍ . 96
5.1 CƠSỞLÝ THUYẾT . 96
5.2 CÁC CÔNG TRÌNH SINH HỌC KỴKHÍ . 97
5.2.1 Các dạng bểxửlý kỵkhí . 97
5.2.2 Sinh học kỵkhí hai giai ñoạn: . 98
5.2.3 Bểkỵkhí kiểu ñệm bùn dòng chảy ngược - UASB (Upflow Anaerobic
Sludge Blanket reactor). 99
5.2.4 Bểphản ứng khuấy liên tục - CSTR (Continuously stirred tank reactor). 102
5.2.5 Bểphản ứng dòng chảy ñều - PFR (plug flow reactor) . 104
5.2.6 Lọc kỵkhí bám dính cố ñịnh - AFR (anaerobic filter reactor). 104
5.2.7 Bểphản ứng kỵkhí có ñệm giãn - FBR, EBR (fluidized and expanded bed
reactor) . 105
5.3 MÔ TẢQUÁ TRÌNH . 106
5.4 YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG . 108
5.5 THÔNG SỐTHIẾT KẾ . 109
5.6 THÔNG SỐVẬN HÀNH. 111
5.7 ỨNG DỤNG ðẶC TRƯNG . 115
CHƯƠNG VI: CÔNG NGHỆSINH HỌC HIẾU KHÍ . 116
6.1 CƠSỞLÝ THUYẾT . 116
6.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG . 117
6.3 CÁC DẠNG CÔNG NGHỆSINH HỌC HIẾU KHÍ. 119
6.3.1 Bùn hoạt tính. 1 19
6.3.1.1 Khuấy trộn hoàn toàn . 127
6.3.1.2 Dòng chảy nút (Bểbùn hoạt tính cấp khí giảm dần) . 128
6.3.1.3 Thổi khí nhiều bậc (Bểbùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc) . 129
6.3.1.4 Mương oxy hóa: . 130
6.3.1.5 Thiết bịkhí nâng (Airlift reactor) . 133
6.3.1.6 Tăng trưởng hiếu khí của sinh khối trong các tháp kín A – B (Aerobic
growth of biomass in packed towers) . 137
6.3.1.7 Bểhiếu khí gián ñoạn - SBR (Sequencing Batch Reactor). 138
6.3.1.8 Unitank . 140
6.3.2 Lọc sinh học. 142
6.3.2.1 RBC (Roltating Biological Contactor - ðĩa quay sinh học): . 145
6.3.2.2 Lọc nhỏgiọt: . 146
6.3.2.3 Lọc sinh học ngập nước (ñệm cố ñịnh, ñệm giãn nở). 148
6.4 THÔNG SỐTÍNH TOÁN. 149
6.4.1 Tính toán bểAerotank . 149
6.4.1.1 Aerotank năng suất cao với sựkhoáng hóa bùn hoạt tính tách biệt. 149
6.4.1.2 Tối ưu hóa công nghệbểaerotank năng suất cao . 156
6.4.1.3 Kết cấu aerotank năng suất cao. 158
6.4.1.4 Aerotank sục khí kéo dài . 161
6.4.1.5 Ví dụtính toán công nghệhệthống xửlý . 163
6.4.2 Các thông sốthiết kếcụthể . 169
6.4.2.1 Quá trình phân hủy hiếu khí . 169
6.4.2.2 Các thông sốthiết kếcho bểAerotank:. 170
6.4.2.3 Các thông sốthiết kếmương oxy hóa . 171
6.4.2.4 Thiết kếbểlọc sinh học nhỏgiọt . 171
6.4.2.5 Thông sốthiết kếbểlọc sinh học ngập nước . 172
6.5 THÔNG SỐVẬN HÀNH. 174
6.5.1 Vận hành hệthống xửlý hiếu khí . 174
6.5.1.1 Các thông sốkiểm tra trong quá trình vận hành. 175
6.5.1.2 Kiểm soát quá trình xửlý . 176
6.5.1.3 Quan sát vận hành . 177
6.5.1.4 Ngừng hoạt ñộng. 177
6.5.1.5 Giải quyết sựcố . 177
6.5.1.6 Những sựcốthường gặp . 178
6.5.2 Vận hành hệthống lọc sinh học nhỏgiọt . 179
6.5.2.1 Theo dõi vận hành . 179
6.5.2.2 Kiểm soát các quá trình thửmẫu và kiểm tra . 180
6.5.2.3 Các vấn ñềthường gặp trong quá trình vận hành và cách khắc phục. 180
6.5.3. Vận hành hệthống bùn hoạt tính: . 183
6.5.3.1 Các thông sốvận hành hệthống: . 185
6.5.3.2 Kiểm soát vận hành hệthống; . 186
6.5.3.3 Các vấn ñềcó thểxảy ra khi vận hành và cách khắc phục: . 186
6.6 ỨNG DỤNG . 195
CHƯƠNG VII: HỒSINH HỌC. 196
7.1 CƠSỞLÝ THUYẾT . 196
7.2 CÁC DẠNG HỒSINH HỌC. 196
7.2.1 Hồtựnhiên, hồnhân tạo: . 197
7.2.1.1 Hồtựnhiên . 197
7.2.1.2 Hồnhân tạo . 197
7.2.2 Hồkỵkhí: . 198
7.2.3 Hồtùy tiện: . 199
7.2.4 Hồhiếu khí: . 202
7.2.5 Hồsinh học với sựtham gia của thực vật nước: . 203
7.3 VI SINH VẬT HIỆN DIỆN . 204
7.3.1 Vi khuẩn hiếu khí: . 205
7.3.2 Vi khuẩn kỵkhí: . 206
7.3.3 Các vi sinh vật quang hợp: . 206
7.3.4 ðộng vật nguyên sinh và ñộng vật không xương sống:. 207
7.3.5 Hồthực vật: . 207
7.4 THÔNG SỐTHIẾT KẾ . 207
7.4.1 Thiết kếhồkỵkhí . 208
7.4.2 Thiết kếhồtùy tiện . 209
7.4.3 Thiết kếhồhiếu khí. 213
7.4.4 Thiết kếhồthực vật nước: . 214
7.5 THÔNG SỐVẬN HÀNH. 215
7.6 ỨNG DỤNG ðẶC TRƯNG . 216
CHƯƠNG VIII: CÔNG NGHỆSINH HỌC LAI HỢP . 217
8.1. CƠSỞLÝ THUYẾT . 217
8.2 CÁC DẠNG HỆTHỐNG SINH HỌC LAI HỢP. 218
8.2.1 Công nghệkỵkhí hai giai ñoạn (acid hóa + lọc kỵkhí) . 218
8.2.2 UASB + lọc kỵkhí. 218
8.2.4 Hệthống hybrid kịkhí tăng trưởng lơlửng. . 221
8.2.5 Bùn hoạt tính + lọc màng . 224
8.2.6 Bùn hoạt tính + lọc sinh học. 226
8.3 ðỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH . 228
8.4 THÔNG SỐTÍNH TOÁN. 228
8.5 CÁC ỨNG DỤNG ðẶC TRƯNG . 229
CHƯƠNG IX: XỬLÝ CÁC CHẤT DINH DƯỠNG (N,P) BẰNG CÔNG
NGHỆSINH HỌC. 230
9.1 CƠSỞLÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH . 230
9.2 ðỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH . 236
9.2.1 ðộng học quá trình Nitrat hóa sinh học . 236
9.2.2 ðộng học quá trình khửNitrat sinh học. 239
9.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG . 244
9.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. 246
9.4.1 Nitrat hóa và khửnitrat kết hợp . 246
9.4.2 Nitrat hóa và khửnitrat riêng biệt. 254
9.4.3 KhửP. 254
9.5 ỨNG DỤNG ðẶC TRƯNG . 255
CHƯƠNG X: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆSINH HỌC CHO XỬLÝ CÁC
LOẠI NƯỚC THẢI . 257
10.1 BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH XỬLÝ . 257
10.2 CƠSỞLỰA CHỌN CÔNG NGHỆ . 257
10.3 CƠSỞTHIẾT KẾHỆTHỐNG XỬLÝ. 260
10.4 YÊU CẦU THIẾT KẾ. 260
10.5 CÔNG NGHỆXỬLÝ SƠBỘNƯỚC THẢI SINH HOẠT (CHO KHU
DÂN CƯ) . 262
10.6 XỬLÝ NƯỚC THẢI CÓ TÍNH CHẤT NGUY HẠI. 263
10.6.1 Xửlý nước thải dệt nhuộm . 263
10.6.2 Xửlý nước thải thuộc da . 266
10.6.3 Xửlý nước thải chếbiến mủcao su. 269
10.6.4 Xửlý nước thải sản xuất thuốc trừsâu. 271
10.6.5 Xửlý nước thải chếbiến hạt ñiều . 273
10.7 CÔNG NGHỆXỬLÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP . 276
10.7.1 Khu công nghiệp Biên Hòa 2. 276
10.7.2 Khu công nghiệp Việt Nam - Singapore . 281
10.7.3 Khu chếxuất Linh Trung 1. 284
10.7.4 Khu chếxuất Tân Thuận . 288
10.7.5 Khu công nghiệp Tân Tạo . 291
10.7.6 Khu công nghiệp Long Thành (ðồng Nai). 295
10.7.7 Khu công nghiệp MỹPhước (Bình Dương) . 301
10.7.8 Khu chếxuất và công nghiệp Linh Trung III . 303
10.8 XỬLÝ NƯỚC THẢI CÁC NGÀNH CÔNG NGHIỆP ðẶC TRƯNG . 307
10.8.1 Xửlý nước thải chăn nuôi heo. 307
10.8.2 Xửlý nước thải tinh bột mì . 309
10.8.3 Xửlý nước rỉrác . 313
10.8.4 Xửlý nước thải sản xuất DOP . 319
10.8.5 Xửlý nước thải làng nghềsản xuất bún. 322
10.8.6 Xửlý nước thải sản xuất bia nhà máy bia Việt Nam . 324
Tại Đây