YOMEDIA
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 8 - TS. Phan Thanh Lâm
Chia sẻ: _ _
| Ngày:
| Loại File: PDF
| Số trang:126
5
lượt xem
4
download
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 8 Xử lý bậc II – xử lý nitơ và photpho, cung cấp cho người học những kiến thức như Xử lý Nitơ trong nước thải; Chuyển hóa nitơ trong quá trình xử lý sinh học; Quá trình Nitrate hóa; Đẳng lượng của nitrate hóa sinh học;... Mời các bạn cùng tham khảo!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 8 - TS. Phan Thanh Lâm
- KỸ THUẬT
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHƯƠNG 8
XỬ LÝ BẬC II – XỬ LÝ NITƠ VÀ PHOTPHO
TS. Phan Thanh Lâm
- Các quá trình xử lý nước thải
Sơ bộ Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Bậc cao
• Sơ bộ • Bậc I • Bậc II • Bậc III • Bậc cao
(preliminary (primary) (secondary) (Tertiry) (Advanced
) • Bậc I tăng • Bậc II với )
cường khử chất
(Advanced dinh dưỡng
primary)
- Mức độ xử lý nước thải
Mức độ xử lý Mô tả
Loại bỏ các thành phần như rác, vật nổi, cát, dầu mỡ mà có thể
Sơ bộ (preliminary) gây ra các vấn đề trong vận hành và bảo dưỡng cho các công
trình
Bậc I (primary) Loại bỏ một phần SS và chất hữu cơ
Bậc I tăng cường Tăng cường khử SS và chất hữu cơ bằng cách thêm hoá chất
(Advanced primary) hoặc lọc
Khử chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học ở dạng hoà tan và cặn lơ
Bậc II (secondary) lững bằng phương pháp sinh học/hoá học. Khử trùng cũng bao
gồm trong xử lý bậc II
Bậc II với khử chất
Khử chất hữu cơ, SS và chất dinh dưỡng (N,P)
dinh dưỡng
Khử SS còn lại (sau xử lý bậc II) bằng lọc cát hoặc lưới lọc
Bậc III (Tertiry) (microscreens).
Khử chất dinh dưỡng
Khử chất lơ lững và hoà tan còn lại sau quá trình xử lý sinh học
Bậc cao (Advanced)
bình thường khi có yêu cầu tận dụng lại nước thải sau xử lý
- Xử lý Nitơ trong nước thải
- Chuyển hóa nitơ trong quá trình xử lý sinh học
Nitơ hữu cơ
(protein, urê)
Thủy phân và phân hủy vi khuẩn
Nitơ hữu cơ
Nitơ - Nitơ hữu cơ
(tế bào vi
Ammonia Đồng hóa (tăng trưởng)
khuẩn)
O2
Tự oxy hóa và tự phân hủy
Nitrate
Nitơ – Nitrit
hóa
(NO2-)
O2
Hợp chất chứa cacbon
Nitơ – Nitrat Khí nitơ
(NO3-) Khử Nitrate (N2)
- Quá trình Nitrate hóa
• Mô tả quá trình:
Quá trình nitrate hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất chứa
nitơ, đầu tiên là ammonia thành nitrite sau đó oxy hóa nitrite
thành nitrate.
Quá trình nitrate hóa diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại vi
sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter
Amnonia (NH4-N) được chuyển hóa thành nitrite được thực
hiện bởi Nitrosomans
- Quá trình Nitrate hóa
• Mô tả quá trình:
Amnonia (NH4-N) được chuyển hóa thành nitrite được thực hiện
bởi loài Nitrosomans
NH4+ + 1.5 O2 NO2- + 2H+ + H2O (1)
Nitrite được chuyển hóa thành nitrate được thực hiện bởi loài
Nitrobacter
NO2- + 0.5 O2 NO3- (2)
• Tổng hợp 2 phản ứng được viết lại như sau:
NH4+ + 2 O2 NO3- + 2H+ + H2O
- Quá trình Nitrate hóa
• Nitrate hóa cần thiết trong xử lý nước thải vì:
Amomonia tiêu thụ DO của nguồn tiếp nhận và gây độc cho cá
Để kiểm soát quá trình phú dưỡng hóa
Để kiểm soát Nitơ cho việc sử dụng lại nước thải/xả thải vào nước
ngầm
• Tổng nồng độ N – hữu cơ và ammonia trong nước thải đô thị = 25 –
45 mg N/L
• Tiêu chuẩn nước thải: Tổng N = 60 mg/L, N-ammonia = 10 mg/L
- Quá trình Nitrate hóa
• Phân loại quá trình nitrate hóa: dựa trên mức độ tách riêng chức
năng nirate hóa và oxy hóa carbon
• Oxy hóa carbon và nitrate hóa có thể xảy ra cùng một công trình
đơn vị hay trong hai công trình riêng biệt
• Khả năng nitrate hóa của các quá trình sinh học tùy thuộc vào tỷ số
BOD5 /TKN (Total Kjedahl Nitrogen)
• Theo US – SPE: khi tỉ số BOD5 /TKN ≥ 5 thì quá trình oxy hóa
carbon và nitrate ở dạng kết hợp; BOD5 /TKN < 3, hai quá trình oxy
hóa carbon và nitrate hóa được tách riêng
- Quá trình Nitrate hóa
• Giống như khử BOD, nitrate hóa có thể áp dụng quá trình sinh học
sinh trưởng lơ lửng và sinh trưởng bám dính.
• Đối với quá trình sinh trưởng lơ lửng:
• Quá trình một bậc bùn (single – sludge): Nitrate hóa kết hợp với
với khử BOD trong một hệ thống: bể aeroten và lắng có tuần
hoàn bùn. Đây là dạng áp dụng phổ biến
- Quá trình Nitrate hóa
• Đối với quá trình sinh trưởng lơ lửng:
• Áp dụng trong những trường hợp có khả năng gây độc và gây ức
chế.
• Gồm 2 hệ thống riêng biệt (mỗi hệ thống có 1 bể làm thoáng và 1
bể lắng)
• Hệ thống I: hoạt động ở SRT ngắn để khử BOD
• Hệ thống II: Vi khuẩn nitrate hóa, vi khuẩn tự dưỡng, phát
triển chậm hơn nhiều so với vi khuẩn tự dưỡng đòi hỏi thòi
gian lưu nước và lưu bùn dài hơn.
• Một phần nước thải đầu vào có thể được dẫn tắt (by – pass)
đến hệ thống II để tạo điều kiện cho việc kết bông và lắng cặn
hiệu quả hơn.
- Quá trình Nitrate hóa
- Vi sinh vật
- Đẳng lượng của nitrate hóa sinh học
• Quá trình oxi hóa ammonia thành nitrate xảy ra theo 2 bậc:
Vi khuẩn Nitrosomans
2NH4+ + 3 O2 2NO2- + 4H+ + 2H2O
Vi khuẩn Nitrobacter
NO2- + 0.5O2 NO3-
• Tổng phản ứng oxy hóa:
NH4+ + 2 O2 NO3- + 2H+ + H2O
• Nhu cầu oxy cần cho oxy hóa hoàn toàn ammonia là 4.57 g O2/g N
- Đẳng lượng của nitrate hóa sinh học
• Lượng kiềm cần để thực hiện phản ứng oxy hóa ammonia
NH4+ + 2HCO3- + O2 NO3- + 2 CO2 + 3H2O
Một gram Nitơ – Ammonia (N) được chuyển hóa thì cần 7.14g
kiềm (CaCO3) = [2 x (50 gCaCO3/eq)/14]
• Cùng với năng lượng thu được, 1 phần ion ammonium được tiêu hóa
vào trong tế bào. Phản ứng tổng hợp sinh khối
4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O C5H7O2N + 5 O2
• Công thức hóa học C5H7O2N được sử dụng để mô tả sự tổng hợp tế
bào vi khuẩn.
- Đẳng lượng của nitrate hóa sinh học
• Công thức tổng hợp mô tả oxy hóa và tổng hợp tổng hợp tế bào
NH4+ + 1.863 O2 + 0.098 CO2
0.0196 C5H7O2N + 0.98 NO3- + 0.0941 H2O + 1.98 H+
Một gram Nitơ – Ammonia (N) được chuyển hóa sử dụng 4.25g
O2, 0.16 g tế bào mới được tạo thành, 7.07g kiềm (CaCO3) được
loại bỏ, 0.08g carbon vô cơ được sử dụng trong việc hình thành tế
bào mới.
- Động học sinh trưởng
𝛍 𝐧𝐦 𝐍
𝛍𝐧 𝐊 𝐝𝐧
𝐊𝐧 𝐍
• µn: Tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn nitrate hóa
(g tế bào mới/g tế bào.ngày)
• µnm: Tốc độ sinh trưởng riêng tối đa của vi khuẩn nitrate hóa
(g tế bào mới/g tế bào.ngày)
• N: Nồng độ nitơ (g/m3)
• Kn: Hằng số bán vận tốc (g/m3)
• Kdn: Hệ phân hủy nội bào cho vi khuẩn nitrate hóa (gVSS/gVSS)
• µnm: 0.25 – 0.77 gVSS/gVSS ở nhiệt độ 200C
• SRT: 7 – 20 ngày
- Các yếu tố ảnh hưởng đến động học quá
trình nitrate hóa
Oxy hòa tan (DO)
pH
Độc tính
Kim loại
Nồng độ ammonia và nitrite
- Các yếu tố ảnh hưởng đến động học quá trình
nitrate hóa
Ảnh hưởng của DO tới tốc độ nitrate hóa
𝛍 𝐧𝐦 𝐍 𝑫𝑶
𝛍𝐧 𝐊 𝐝𝐧
𝐊𝐧 𝐍 𝑲𝟎 𝑫𝑶
DO: Nồng độ oxy hòa tan (g/m3)
K0: Hệ số bán bão hòa đối với DO (mg/l)
• Nồng độ DO = 4 – 7 mg/l, tốc độ nitrate hóa tốt, nhưng DO = 1 mg/l
thì tốc độ chỉ bằng 90% tốc độ ở nồng độ DO cao hơn. Tốc độ nitrate
hóa trong bùn hoạt tính gấp đôi khi nồng độ DO tăng từ 1 3 mg/l
• Sự khác nhau của những nghiên cứu ảnh hưởng DO lên động lực
phản ứng được giải thích là dựa trên cơ chế vận chuyển và tiêu thụ
oxy của các bông bùn hoạt tính
- Các yếu tố ảnh hưởng đến động học quá trình
nitrate hóa
pH
• Ở giá trị pH gần 5.8 – 6.0, tốc độ nitrate hóa có thể bằng 10 – 20%
so với tốc độ nitrate ở giá trị pH = 7
• Tốc độ nitrate hóa tối ưu xảy ra ở giá trị pH trong khoảng 7.5 – 8.0
• Độ kiềm cần được thêm vào hệ thống xử lý nước thải để suy trì pH
cho phù hợp. Lượng kiềm được thêm vào phụ thuộc độ kiềm ban
đầu và lượng N – NH4 oxy hóa.
• Độ kiềm có thể được thêm vào dưới dạng vôi, soda, natri
bicarbonate (NaHCO3)
Thêm tài liệu vào bộ sưu tập có sẵn:
Báo xấu
LAVA
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
ERROR:connection to 10.20.1.98:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
Đang xử lý...
Thêm vào BST
Báo xấu
