Báo cáo Chuyên đề Vai trò của công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Nhóm 1 – DH07MT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
\
[
Báo cáo chuyên đề
Công Nghệ Sinh học Môi trường
VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Người thực hiện: Nhóm 1 – Lớp DH07MT
Huỳnh Thị Ánh
Nguyễn Xuân Bách
Phạm Trung Hiền
Đỗ Xuân Hiển
Nguyễn Nhật Nam
Lưu Thị Bích Ngân
Hán Thành Tâm
Võ Minh Thái
Lê Minh Trực
Tháng 10/2009
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Nhóm 1 – DH07MT
Chương I. GIỚI THIỆU...........................................................................................1
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC.........1
1.1.1. Thế giới .............................................................................................................5
1.1.2. Việt Nam ...........................................................................................................7
1.2. HIỆU QUẢ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI.............................................................................................................10
1.3. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI ......................................................................................................10
Chương II. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI .......................................................11
2.1. KHÁI NIỆM NƯỚC THẢI ...............................................................................11
2.2. THÀNH PHẦN LÝ HÓA HỌC CỦA NƯỚC THẢI........................................12
2.2.1. Tính chất vật lý................................................................................................12
2.2.2. Tính chất hóa học............................................................................................13
2.3. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM VÀ YÊU CẦU ĐỂ XỬ LÝ ..........13
2.3.1. Các thông số đánh giá .....................................................................................13
2.3.2. Yêu cầu xử lý ..................................................................................................16
Chương III. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ
LÝ NƯỚC THẢI.....................................................................................................19
3.1. PHÂN LOẠI CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC ..................................................19
3.1.1. Xử lý tự nhiên .................................................................................................19
3.1.2. Xử lý nhân tạo.................................................................................................23
3.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ........................................................26
3.3. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI..........28
3.4. VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI.................................................30
3.4.1. Khái niệm vi sinh vật và tầm quan trọng của vi sinh vật................................30
3.4.2. Vi sinh vật chỉ thị trong công trình xử lý nước thải........................................32
Chương IV. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI.....................35
4.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC KỊ KHÍ.................................................35
4.1.1. Giới thiệu.........................................................................................................35
4.1.2. Phân loại..........................................................................................................38
4.1.3. Động học cho quá trình kỵ khí........................................................................42
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Nhóm 1 – DH07MT
4.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ............................................41
4.2.1. Giới thiệu.........................................................................................................41
4.2.2. Phân loại..........................................................................................................45
4.2.3. Động học cho quá trình hiếu khí.....................................................................47
4.3. MÀNG SINH HỌC............................................................................................50
4.3.1. Cấu tạo và hoạt động của màng ......................................................................50
4.3.2. Những đặc tính sinh học .................................................................................55
4.3.3. Những đặc tính sinh học về sự loại bỏ cơ chất ...............................................57
4.3.4. Ưu và khuyết điểm của màng .........................................................................57
4.3.4.1. Ưu điểm........................................................................................................57
4.3.4.2. Khuyết điểm.................................................................................................60
Chương V. PHÂN LOẠI NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ...62
5.1. BẢN CHẤT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ ...................................................................62
5.2. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ..................................................................62
5.3. NƯỚC THẢI SINH HOẠT ...............................................................................64
5.3.1. Thành phần tính chất.......................................................................................64
5.3.2. Phương pháp xử lý ..........................................................................................69
5.3.3. Kết quả thu được.............................................................................................70
5.4. NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP..........................................................................71
5.4.1. Thành phần tính chất.......................................................................................71
5.4.2. Phương pháp xử lý ..........................................................................................74
5.4.3. Kết quả thu được.............................................................................................74
5.5. NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ .......................................................................................75
5.5.1. Thành phần tính chất.......................................................................................75
5.5.2. Phương pháp xử lý ..........................................................................................76
5.5.2.1. Xử lý sinh học để làm sạch BOD.................................................................76
5.5.2.2. Loại bỏ Nitrat bằng sinh học........................................................................78
5.5.2.3. Loại bỏ Phosphat bằng sinh học ..................................................................79
5.5.3. Kết quả thu được.............................................................................................79
Chương VI. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH HÓA MỸ PHẨM ...............................80
6.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH MỸ PHẨM ..........................................................80
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Nhóm 1 – DH07MT
6.1.1. Định nghĩa.......................................................................................................80
6.1.2. Phân loại..........................................................................................................80
6.2. NGUYÊN LÝ SẢN XUẤT MỸ PHẨM ...........................................................81
6.3. NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT MỸ PHẨM.........................................82
6.3.1. Chất hoạt động bề mặt.....................................................................................83
6.3.2. Phẩm màu dùng trong mỹ phẩm .....................................................................83
6.3.3. Dầu mỡ............................................................................................................84
6.4. QUY TRÌNH SẢN XUẤT.................................................................................85
6.4.1. Sản xuất xà phòng tắm....................................................................................85
6.4.2. Sản xuất dầu gội đầu .......................................................................................86
6.4.3. Sản xuất sữa tắm .............................................................................................87
6.5. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ....................................................88
6.6. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI MỸ PHẨM...............................................88
6.6.1. Sơ đồ quy trình và các phương pháp xử lý .....................................................88
6.6.2. Ảnh hưởng của quá trình xử lý sinh học kị khí nước thải mỹ phẩm ..............90
6.7. Kết quả xử lý......................................................................................................91
Chương VII. KẾT LUẬN.......................................................................................92
III.1. Lợi ích của Công nghệ sinh học với đời sống con người ................................92
III.2. Đề xuất một số biện pháp để làm giảm lượng nước thải trong sản xuất
và sinh hoạt ...............................................................................................................93
WWWWWW XXXXXX
6
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Chương I. GIỚI THIỆU
Nhóm 1 – DH07MT
1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC.
Như chúng ta đã biết, từ xưa con người đã biết tới Công nghệ sinh học. Ví dụ
như lên men để tạo ra rượu. Tuy lúc đó con người chưa biết hiện tượng đó là gì họ
chỉ làm theo bản năng hay “cha truyền con nối”. Nhưng điều đó cũng đã hình thành
và thôi thúc họ tìm tòi học hỏi. Công nghệ sinh học bắt đầu từ sự nghiên cứu các vật
nuôi và cây trồng, phức tạp và đẹp đẽ ngay từ những nét nhỏ nhất của chúng. Từ khi
giống cây trồng đầu tiên được phát triển thông qua lai tạo do Thomas Fairchild vào
năm 1719, cho đến khi Mendel tìm ra định luật di truyền vào năm 1866, xây dựng
nền tảng di truyền học. Có thể coi Mendel là người đặt nền móng cho những nghiên
cứu quá trình phát triển tiến hóa của sinh giới ở mức độ vi mô. Phát minh của ông
đã đặt nền móng cho di truyền học. Tiếc rằng phát hiện này của ông đăng trên một
tạp chí địa phương, dù có mặt ở các thư viện lớn của châu Âu thời ấy, lại không
được ai để ý tới. Cho tới khi cuộc “Cách mạng xanh” ra đời đã giúp đẩy lùi nạn đói
trên toàn cầu trong giai đoạn nửa cuối thế kỷ 20, thời điểm dân số bùng nổ mạnh ở
các nước kém phát triển. Nhờ cuộc “Cách mạng xanh”, từ năm 1960 – 1990 sản
lượng nông nghiệp trên toàn thế giới đã tăng gấp đôi, cứu sống khoảng 1 tỉ người ở
những nước đang phát triển khỏi nguy cơ chết đói. Nhà khoa học Mỹ Norman
Borlaug chính là cha đẻ của cuộc cách mạng đó.
Kể từ cuộc “Cách mạng xanh”, vai trò của Công nghệ sinh học đã được toàn thể
giới chú ý đến. Đầu những năm 1980, đã bắt đầu hình thành công nghệ sinh học
hiện đại là lĩnh vực công nghiệp sử dụng hoạt động sinh học của các tế bào đã được
biến đổi di truyền. Các nước có nền công nghiệp mới thì từ những năm 85 và các
nước đang phát triển trong khu vực thì chủ yếu từ những năm 90 trở lại đây. Đến
nay hầu hết ở các nước Công nghệ sinh học đều được coi là một hướng khoa học
công nghệ ưu tiên đầu tư và phát triển.
Quá trình phát triển công nghệ sinh học qua ba cuộc cách mạng:
Cách mạng sinh học lần thứ nhất (đầu thế kỷ 20): sử dụng quá trình lên men
để sản xuất các sản phẩm như acetone, glycerine, citric acid, riboflavin...
Cách mạng sinh học lần thứ hai (sau thế chiến thứ 2): sản xuất kháng sinh,
các sản phẩm lên men công nghiệp như glutamic acid, các polysaccharide. Trong
1
Vai trò của Công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Nhóm 1 – DH07MT
đó, có các thành tựu về đột biến, tạo các chủng vi sinh vật cho năng suất và hiệu quả
cao, phát triển các quá trình lên men liên tục và phát hiện phương pháp mới về bất
động enzyme để sử dụng nhiều lần...
Cách mạng sinh học lần thứ ba (bắt đầu từ giữa thập niên 1970): với các phát
hiện quan trọng về enzyme cắt hạn chế, enzyme gắn, sử dụng plasmid làm vector
tạo dòng, đặt nền móng cho một nền công nghệ sinh học hoàn toàn mới đó là công
nghệ DNA tái tổ hợp.
Ngoài ra, có thể hiểu công nghệ sinh học hình thành và phát triển qua 4 giai
đoạn:
Giai đoạn 1:
Hình thành rất lâu trong việc sử dụng các phương pháp lên men vi sinh vật để
chế biến và bảo quản thực phẩm, ví dụ sản xuất pho mát, dấm ăn, làm bánh mì,
nước chấm, sản xuất rượ