Công nghệ sinh học môi trường - Phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải

Nội dung text: Công nghệ sinh học môi trường - Phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH – KTMT Công nghệ sinh học môi trường Đề tài PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI GVHD: SVTH:
2. Thành viên nhóm
3. Nội dung I Ô nhiễm kim loại nặng Các phương pháp xử lý ô nhiễm II kim loại nặng trong nước thải III Xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải bằng phương pháp sinh học
4. I. Ô nhiễm kim loại nặng 1. Khái niệm kim loại nặng Tích lũy Tỷ trọng trong cơ Ô nhiễm ở lớn hơn thể sinh khu CN, TP 5 Khối lượng vật lớn, khai thác riêng > khoáng sản 5000 kg/m3 Thế nào là
5. I. Ô nhiễm kim loại nặng 2. Một số kim loại nặng gây độc Chì Mangan Cadimi Crom Asen Hg
6. I. Ô nhiễm kim loại nặng 3. Nguyên nhân ô nhiễm kim loại nặng trong nước Cơ sở Sinh CN, thủ hoạt đô công thị nghiệp Nước mưa chảy tràn
7. I. Ô nhiễm kim loại nặng 4. Ảnh hưởng và tác động đến môi trường nước Kim loại nặng Sức khoẻ Môi con người trường
8. II. Các phương pháp xử lý kim loại nặng trong nước thải PP sinh PP hóa lý PP hóa học PP cơ học học • Lọc qua • Bay hơi • Trung hòa • Hấp thụ song chắn, • Kết tủa hóa bằng khí sinh học lưới chắn học acid hoặc • Chuyển hóa • Bể lắng cơ • Trao đổi ion các tác sinh học nhân hóa học • Hấp phụ học • Tách ly tâm • Màng • Oxi hóa • Điện hóa khử
9. III. Xử lý kim loại nặng trong nước thải bằng phương pháp sinh học 1. Sinh vật chỉ thị kim loại Là những sinh vật đặc trưng, chỉ xuất hiện trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng và có khả năng tích lũy kim loại nặng trong cơ thể.
10. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học a. Nguyên lý Hấp thụ lên bề mặt tế bào nhờ các nhóm chức trên thành tề bào: COOH, OH, CO3, PO4, phenol, có thể tạo phức với ion kim loại. Hấp thụ chủ động và tích tụ ion kim loại trong tế bào nhờ hệ thống vận chuyển chủ động ngược gradient nồng độ
11. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học b. Sử dụng vi sinh vật Giai đoạn I Tích tụ các kim loại nặng và sinh khối, làm giảm nồng độ các kim loại này có ở trong nước. Giai đoạn II Sau quá trình phát triển ở mức tối đa sinh khối, vsv lắng xuống đáy bùn hoặc kết thành mảng nổi trên bề mặt và cần phải lọc hoặc thu sinh khối ra khỏi môi trường nước.
12. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học b. Sử dụng vi sinh vật Actinomycestes Bacillus sp. Thiobacillus ferrooxydans
13. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học b. Tảo Có thể xử lý Ni, Cu ở nồng độ thấp: nồng độ 5ppm kết quả xử lý đạt trên 90% Cu và gần 70% Ni trong 60 phút. Khi nồng độ tăng hiệu quả xử lý giảm, đến nồng độ 50ppm hiệu quả xử lý còn khoảng từ 10 – 20% trong 120 phút. Chlorella vulgaris
14. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học b. Tảo Khả năng hấp phụ cadimi và đồng là 62mg/l trong khoảng thời gian 36 giờ (theo nghiên cứu của Patricia A.Terry) Scendesmus abundans
15. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học b. Tảo Selenastrum capricornutum Chlamydomonas reinhardti
16. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học c. Nấm Hấp thụ một số KLN: Cu2+, Pb2+, Zn2+. Khả năng hấp thu theo thứ tự: Pb2+ > Cu2+ > Zn2+, với nồng độ đầu vào 50mg/l, sau 48 giờ nồng độ của Pb2+, Cu2+ và Zn2+ trong dd giảm xuống tương ứng còn 2,8; 37,5; 39,5mg/l. Hiệu suất hấp thu đạt tương ứng 95; 25 Saccharomyces cerevisiae và 21%.
17. Kim loại và chi tiết thí Khả năng hấp phụ Giống nấm mốc nghiệm (mgKL/gSK) Cu, 35 mg/l, 1h 7.22 Cd, 10 mg/l, 1h 3.74 Asp.niger Au, 10 – 1000 mg/l, 2h 170 Ag, 107 mg/l, 2h 22.3 Cu, 63.5 mg/l, 2h 1.8 Zn, 200 mg/l 17.6 Asp.oryzae Cu, 6.35 mg/l 13.8 Cd, 1.1 mg/l, 3h 2.2 Cu 80 P.notatum Zn 23 Cd 5.0
18. Kim loại và chi tiết thí Khả năng hấp phụ Giống nấm mốc nghiệm (mgKL/gSK) P.chrysogeum Pb, 90 mg/l, 24h 116 Cr 31 Mn 12 Cu 16 Zn 20 Rizopus arrhizus Cd 30 Hg 58 Pb 104 Ag 54
19. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học c. Nấm
20. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học d. Thực vật Hiệu quả xử lý Cu khoảng 80% đối với nồng độ Cu ban đầu là 1.0ppm, 75% đối với nồng độ 4.0ppm và 64% đối với nồng độ là 8.0ppm. Spirodela polyrhiza Lemna minor
21. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học d. Thực vật Thực vật có khả năng hấp thụ Azolla pinata KLN Agostis Xylorhisa gigantea Deschampsia caespitosa Astralagu Becium s homblei conopsis Stanley
22. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học d. Thực vật Azolla pinata
23. Cỏ vertiver Cải xoong Dương xỉ • Hấp thụ Mn, Cd, • Khả năng hấp • Hấp thụ Cu, Ni, Hg, Zn, và thụ KLN khá cao: As, Cây phát tích lũy tại rễ Zn, Ni, triển khả năng hấp thụ lớn.
24. 2. Phương pháp hấp thụ sinh học e. Ưu, nhược điểm Sử dụng CO2 trong quá trình sinh dưỡng Giảm độ phì dưỡng Mỗi sv có khả năng của nước thải hấp thu một số KLN nhất định Rẻ tiền, vật liệu dễ Nhược kiếm Ưu Chỉ phù hợp điểm điểm với giai đoạn Đơn giản, chi phí xử lý cấp II, III vận hành thấp Có khả năng xử lý Đối với một số thủy KLN với hiệu quả cao sinh đòi hỏi không Có tính chọn lọc cao gian xử lý rộng
25. 3. Phương pháp chuyển hóa sinh học Vi sinh vật Trực tiếp Enyzem Chuyển hóa kim loại nặng Chuyển hóa Gián tiếp một chất khác
26. 3. Phương pháp chuyển hóa sinh học a. Chuyển hóa kim loại nặng trực tiếp • Sử dụng các vi sinh vật, enzyme có chức năng oxi hóa khử để chuyển hóa về dạng ít độc hơn. • Nhiều KLN được xử lý bằng cách này như Fe(III), Mn(IV), Cr(VI), Se(VI), As(V), Hg (II). Ví dụ sử dụng vi khuẩn pseudomonas để khử ion Hg2+ có độc tính cao về dạng Hg0 không độc
27. 3. Phương pháp chuyển hóa sinh học b. Chuyển hóa kim loại nặng gián tiếp Sử dụng các vi sinh vật (enzyme) để chuyển hóa các chất hóa học thành 1 dạng có thể kết hợp được với các kim loại nặng để tạo kết tủa. Sử dụng vi khuẩn chuyển Sử dụng các vi khuẩn (hoặc 2− hóa SO4 để chuyển hóa về enzyme) chuyển hóa dạng S2−, và từ đó các KLN photphat, chuyển hóa các sẽ kết hợp với S2− tạo kết hợp chất photpho hữu cơ về 3− tủa. dạng photphat (PO4 ).
28. 3. Phương pháp chuyển hóa sinh học b. Chuyển hóa kim loại nặng gián tiếp Ví dụ như vi khuẩn Citrobacter tổng hợp photphat từ glycerol 2 – photphat.
29. 3. Phương pháp chuyển hóa sinh học c. Ưu, nhược điểm Nhược Ưu điểm điểm Nếu chuyển hóa gián tiếp Mỗi enzyme hay vi khuẩn chỉ có có thể xử lý chất thải ô thể xử lý đối với một hoặc một số nhiễm sufat, photphat, KLN nhất định Chỉ xử lý được các KLN khi chúng Thân thiện với môi trường ở nồng độ tương đối nhỏ Xử lý tốt đối với một số kim Dễ bị ảnh hưởng của môi trường, loại nhiễm độc