intTypePromotion=1

Tài liệu Hướng dẫn kỹ thuật Thí nghiệm xử lý Chất thải - Phần 5

Chia sẻ: Doc Tai | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

0
101
lượt xem
33
download

Tài liệu Hướng dẫn kỹ thuật Thí nghiệm xử lý Chất thải - Phần 5

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 định các thông số sau: Xác định hàm lượng kẽm trong chất thải rắn ( xỉ kẽm ) của công nghệ tôn tráng kẽm . Xác định hiệu xuất thu hồi kẽm tan trong nước của xỉ kẽm để sản xuất oxit kẽm. Xác...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tài liệu Hướng dẫn kỹ thuật Thí nghiệm xử lý Chất thải - Phần 5

  1. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Baøi 6. XÖÛ LYÙ VAØ TAÙI XÖÛ DUÏNG XÆ KEÕM 6.1 MUÏC ÑÍCH THÍ NGHIEÄM. 1. Sinh vieân laøm quen vôùi vieäc xöû lyù theo höôùng taän duïng moät loaïi chaát thaûi raén coâng nghieäp ñieån hình laø xæ keõm cuûa quaù trình saûn xuaát toân traùng keõm. 2. Thöïc hieän thí nghieäm xaùc ñònh caùc thoâng soá sau: ü Xaùc ñònh haøm löôïng keõm trong chaát thaûi raén ( xæ keõm ) cuûa coâng ngheä toân traùng keõm . ü Xaùc ñònh hieäu xuaát thu hoài keõm tan trong nöôùc cuûa xæ keõm ñeå saûn xuaát oxit keõm. ü Xaùc ñònh hieäu xuaát thu hoài keõm khoâng tan trong nöôùc cuûa xæ keõm ñeå saûn xuaát sunfat keõm. 6.2 CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT. 6.2.1. Nguoàn goác saûn xuaát xæ keõm. Trong coâng nghieäp toân traùng keõm, toân sau khi laøm saïch ñöôïc nhuùng qua beå keõm noùng chaûy roài sau ñoù laøm laïnh ñoät ngoät, qua beå thuï ñoä vaø caùn phaúng. Lôùp maët noåi treân beà maët hoãn hôïp chaát loûng nhieät ñoä cao trong chaûo nung seõ ñöôïc hôùt ra thaûi boû lieân tuïc chính laø nöôùc ñen hay coøn goïi laø xæ keõm. 6.2.2. Thaønh phaàn xæ keõm. Haøm löôïng keõm trong baõ thaûi khoaûng 43,5% Trong ñoù goàm: ü Phaàn tan trong nöôùc : khoaûng 25%. ü Phaàn khoâng tan trong nöôùc khoaûng 18,5%. 6.2.3. Coâng ngheä xöû lyù taän duïng chaát thaûi raén xæ keõm. Ñeå thu laïi keõm coù trong chaát thaûi raén vaø xöû lyù chaát thaûi traùnh gaây oâ nhieãm moâi tröôøng coù theå xöû duïng sô ñoà coâng ngheä sau: Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 26 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  2. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Xæ keõm H2SO4 Na2CO3 H2 O H2 O Hoaø tan 1 Pha loaõng H2O Baõ raén Hoaø tan Loïc I Phaûn öùng II Dung dòch Phaûn öùng I Baõ thaûi Loïc III Loïc II Dung dòch Nung ZnSO4 Dung diïch thaûi Nghieàn Zn02 Hình.Sô ñoà coâng ngheä xöû lyù – taän duïng chaát thaûi xæ keõm cuûa coâng ngheä toân traùng keõm. Xæ keõm ñöôïc ñaäp nhoû, ngaâm trong nöôùc ñeå hoaø tan (chuû yeáu laø ZnCl2 ) trong 24 giôø. Cho dung dòch H2O2 sau loïc ñeå khöû saét. Phaûn öùng nhö sau: 2 Fe2+ + 3 H2O2 → 2Fe( OH)3↓ Laéng loïc taùch rieâng phaàn baõ raén vaø dung dòch. Phaàn baõ raén hoaø tan trong axit sunfuric (H2SO4) taïo saûn phaåm sunfat keõm. Phaûn öùng chính dieãn ra nhö sau: H2SO4 + ZnS = ZnSO4 + H2S↑ Dung dòch cho phaûn öùng vôùi dung dòch soda ( Na2CO3) vaø laéng loïc, vaø laáy phaàn raén, thu saûn phaåm cacbonat keõm. Phaûn öùng chính nhö sau: ZnCl2 + Na2CO3 = ZnCO3↓ + 2 NaCl Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 27 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  3. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Loïc phaàn raén ñen nung, nghieàn thu saûn phaåm axit daïng boät ZnCO3 → ZnO + CO2 6.3. TIEÁN HAØNH THÍ NGHIEÄM 6.3.1. Tính noàng ñoä Zn ü Laáy 2 g dung dòch Zn ü Laáy 5 gioït Bromcresolopreen ü Chuaån dung dòch oån ñònh pH ü Sau ñoù ñun noùng 600C ü Laáy maãu ñun noùng, ñeå lieân tieáp cho 5 gioït PAN 0.5% ü Ñònh phaân baèng EDTA chuyeån töø maøu tím sang xanh vaø ghi nhaän theå tích EDTA Khoái löôïng Zn = (65.39 x 0.01 x VEDTA) / Vdung dòch maãu ñem chuaån 6.3.2. Xaùc ñònh toång haøm löôïng Zn ü Laáy 10 g xæ keõm vaø 10 ml HCl ññ khuaáy troän kyõ hoãn hôïp trong 20 phuùt ü Loïc thu dung dòch vaø phaàn baõ raén khoâng tan. Röõa baõ treân loïc baèng nöôùc caát (gaàn baèng 50ml). Nöôùc röûa nhaäp chung vaøo phaàn dung dòch. Ño theå tích dung dòch (Vdd). Caân xaùc ñònh khoái löôïng baõ raén (m1). Tính hieäu suaát thu hoài keõm . ü Laáy 0.5 ml dung dòch ñònh möùc 100 ml trong bình ñònh möùc baèng nöôùc caát. ÖÙng duïng phöông phaùp Coplexon ñeå phaân tích xaùc ñònh haøm löôïng Zn trong dung dòch vaø ghi nhaän VEDTA. Tính haøm löôïng phaàn traêm phaàn Zn trong xæ Zn (C1) Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 28 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  4. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Baøi 7. KHAÛO SAÙT HIEÄU QUAÛ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP DUØNG BUØN HOAÏT TÍNH. (NGHIEÂN CÖÙU XAÙC ÑÒNH THOÂNG SOÁ ÑOÄNG HOÏC CUÛA QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ SINH HOÏC) 7.1.MUÏC ÑÍCH ü Tìm hieåu phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi baèng buøn hoaït tính nhö theá naøo ü Xaùc ñònh hieäu xuaát cao nhaát cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi. ü Tìm hieåu caùch xaùc ñònh thoâng soá ñoäng hoïc 7.2. CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT. 7.2.1. Nguyeân taéc cuûa phöông phaùp hieáu khí 7.2.1.1. Nguyeân taéc Caùc phöông phaùp hieáu khí döïa reân nguyeân taéc laø caùc vi sinh vaät hieáu khí phaân huûy caùc chaát höõu cô trong ñieàu kieän coù oxy hoøa tan. Chaát höõu cô + O2  → H2O + CO2 + NH3 + ….  Vi sinhvat ÔÛ ñieàu kieän hieáu khí (haøm löôïng oâxy hoøa tan toái thieåu 1.5 – 2.0 mg/l), NH4+ cuõng bò loaïi nhôø quaù trình nitrat hoùa cuûa vi sinh vaät töï döôõng. NH4+ + 2O2 Vi sinh→ NO3- + 2H+ + H2O + Naêng löôïng  vat 7.2.1.2.. Cô cheá cuûa quaù trình phaân huûy caùc chaát trong teá baøo Cô cheá cuûa quaù trình phaân huûy caùc chaát trong teá baøo coù theå toùm taét nhö sau: - Caùc haát höõu cô ñaàu tieân bò oâxy hoùa laø hydrat cacbon vaø moät soá caùc chaát höõu cô khaùc. Men cuûa vi sinh vaät seõ taùch hydro khoûi moùc xích vaø ñem phoái hôïp vôùi oxy khoâng khí ñeå taïo thaønh nöôùc. Nhôø coù hydro khoûi moùc xích vaø oxy trong nöôùc, caùc phaûn öùng oxy hoùa khöû giöõa caùc nguyeân töû cacbon môùi dieãn ra ñöôïc. - Ñöôøng, ruôïu vaø caùc axit höõu cô khaùc laø caùc saûn phaåm ñaëc tröng nhaát cuûa quaù trình oxy hoùa bôûi vi sinh vaät hieáu khí. Caùc chaát ñoù khi phaân huûy hoaøn toaøn seõ taïo thaønh CO2 vaø H2O. - Thöïc ra khoâng phaûi taát caû caùc chaát ñaõ bò giöõ laïi ôû teá baøo khuaån (chæ moät phaàn) bò oxy hoùa hoaøn toaøn thaønh CO2 vaø H2O. Phaàn coøn laïi seõ bò ñoàng hoùa vaø ñöôïc söû duïng ñeå toång hôïp caùc chaát môùi cuûa teá baøo, töùc laø ñeå sinh khoái cuûa vi sinh vaät taêng leân. Ñoàng thôøi song song vôùi quaù trình ñoàng hoùa, trong teá baøo vi sinh vaät coøn dieãn ra quaù trình dò hoùa, phaân huûy caùc chaát coù trong thaønh phaàn teá baøo. Nhö vaäy moät phaàn trong caùc chaát soáng ñaõ ñöôïc toång hôïp laïi bò oxy hoùa. 7.2.1.3. Söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät Söï sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät laø söï taêng sinh khoái cuûa noù do haáp thuï, ñoàng hoùa caùc chaát dinh döôõng. Theo nghóa roäng, sinh tröôûng hay söï taêng sinh khoái laø taêng troïng löôïng, kích thöôùc hoaëc soá löôïng teá baøo. Nhö vaäy hieäu quaû cuûa söï dinh döôõng (cuõng ñoàng thôøi laø söï giaûm BOD) laø quaù trình toång hôïp caùc boä phaän cuûa cô theå – teá baøo vaø söï taêng sinh khoái – söùc sinh tröôûng. Caùc quùa trình dieãn ra khoâng ñoàng ñeàu theo thôøi gian vaø khoâng gian trong teá baøo vi sinh vaät. Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 29 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  5. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH ÔÛ nhöõng nôi coù vi sinh vaät thöïc hieän quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi, söï sinh tröôûng cuõng ñöôïc goïi laø söï taêng soá löôïng teá baøo vaø söï thay ñoåi kích thöôùc teá baøo. ÔÛ noàng ñoä thaáp cuûa buøn, ñöôøng cong cho thaáy sinh khoái cuûa buøn coù xu höôùng taêng theo caáp soá nhaân (a - b). Giai ñoaïn naøy goïi laø pha tieàm phaùt roài pha sinh tröôûng logarit, ôû ñaây toác ñoä phaân ñoâi teá baøo trong buøn seõ ñieàu hoøa ñaït giaù trò toái ña. Ñieàu kieän chuû yeáu laø phaûi ñaùp öùng ñaày ñuû chaát dinh döôõng. Phaàn giöõa ñöôøng cong gaàn nhö tuyeán tính (b - c). Khi chaát dinh döôõng baét ñaàu caïn kieät, toác ñoä sinh tröôûng (nhaân ñoâi) cuõng baét ñaàu giaûm theo quy luaät phaûn öùng nhaát. Söï sinh saûn cuûa vi sinh vaät daàn ñaït tôùi tieäm caän tuøy thuoäc noàng ñoä chaát dinh döôõng. Giai ñoaïn naøy goïi laø pha sinh tröôûng chaäm daàn. Phaàn ñöôøng cong ( c– d) bieåu thò söï giaûm sinh khoái cuûa buøn bôûi quaù trình töï oxy hoùa dieãn ra nguyeân nhaân laø ñaõ ngheøo vaø heát chaát dinh döôõng. Giai ñoaïn naøy goïi laø pha oxy hoùa noäi baøo cuûa buøn hoaït tính. Luùc ñaàu quaù rình töï oxy hoùa dieãn ra theo kieåu phaûn öùng baäc nhaát, sau ñoù toác ñoä oxy cuõng giaûm ñi, vaät chaát caáu taïo cuûa teá baøo vi khuaån giaûm raát ít vaø khoâng bò oxy hoùa nöõa. Pha tieàm phaùt Pha oxy hoùa Giaù trò log cuûa soá löôïng vi sinh vaät vaø sinh tröôûng noäi baøo c b Pha sinh tröôûng chaäm daàn d Thôøi gian a C aùc giai ñoaïn taêng tröôûng cuûa TB vi sinh vaät theo log 7.2.1.4. Söï chuyeån hoùa caùc chaát höõu cô (hay giaûm BOD) Sau khi nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi buøn, ban ñaàu toác ñoä chuyeån hoùa caùc chaát höõu cô cao, caùc chaát lô löûng hoaëc keo ñöôïc chuyeån hoùa do ñoâng tuï sinh hoïc hoaëc haáp phuï. Caùc chaát höõu cô hoøa tan ñöôïc chuyeån hoùa nhôø ñoâng tuï sinh hoïc. Toác ñoä chuyeån hoùa ñoù tuøy thuoäc vaøo ñaëc tính nöôùc thaûi vaø buøn. Trong khi ñoù ñoä taêng tröôûng cuûa buøn (vi sinh) cuõng ñaït ñeán giaù trò cao nhaát, caùc chaát höõu cô tích luõy trong teá baøo sinh vaät cuõng raát nhieàu. Muoán oxy hoùa caùc chaát ñaõ tích luõy ñoù ñoøi hoûi phaûi laøm thoaùng moät thôøi gian khaù laâu trong nhieàu giôø. Thöôøng toác ñoä chuyeån hoùa raát nhanh trong 10 – 15 phuùt ñaàu. Trong thôøi gian naøy löôïng chaát höõu cô coù theå chuyeån hoùa bôûi 1 gr buøn ñöôïc bieåu thò baèng phöông trình sau: dL = Ki L dS Sau khi tính tích phaân ta ñöôïc: Lri =1 − e K i S Li Trong ñoù: + Ki :Haèng soá toác ñoä chuyeån hoùa ban ñaàu, 1/thôøi gian +S :Löôïng buøn hoaït tính ban ñaàu, g/l Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 30 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  6. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH + Lri :Löôïng chaát höõu cô (BOD) ñaõ chuyeån hoùa trong khoaûng thôøi gian ñoù + Li :Löôïng chaát höõu cô cuûa nöôùc thaûi Moái töông quan veà toaùn hoïc giöõa söï chuyeån hoùa chaát baån höõu cô cuûa nöôùc thaûi vaø söï sinh tröôûng cuûa buøn: ÔÛ noàng ñoä cao cuûa caùc chaát höõu cô, toác ñoä ñoàng hoùa, toác ñoä sinh tröôûng vaø khi ñoù caû toác ñoä chuyeån hoùa caùc chaát (toác ñoä giaûm BOD) thöôøng phuï thuoäc vaø noàng ñoä. ÔÛ thôøi ñieåm ñaàu cuûa quaù trình laøm thoaùng, ta ñaët: + S0 :Noàng ñoä ban ñaàu cuûa buøn (vi sinh vaät), mg/l + L0 :BOD ban ñaàu cuûa nöôùc thaûi, mg/l Qua thôøi gian t, ta coù: +S :Noàng ñoä cuûa buøn ôû thôøi ñieåm t, mg/l + ∆S = S - So Löôïng taêng sinh khoái cuûa buøn trong moät ñôn vò theå tích, mg/l + Lr :Löôïng BOD ñaõ giaûm (ñaõ bò khöû) trong thôøi gian t + Lt = Lo – Lr Löôïng BOD coøn laïi trong nöôùc thaûi, mg/l + K1 :Haèng soá toác ñoä sinh tröôûng Logarit (1/thôøi gian) + K2 :Haèng soá toác ñoä chuyeån hoùa (BOD) + Ñaët α :La tæ leä BOD (caùc chaát höõu cô) ñaõ chuyeån hoùa vaø toång hôïp thaønh buøn, töùc laø ñeå taêng khoái buøn. Khi ñ1o: α . L r = ∆S S = So + ∆S = So + α . Lr Tæ leä caùc chaát bò phaân huûy bieán thaønh teá baøo soáng tính thoe phaàn traêm ñoái vôùi moät soá hôïp chaát nhö sau: Hyñratcacbon 65 – 85% Röôïu 52 – 66% Acid amin 32 – 68% Acid höõu cô 10 – 60% Hyñrocacbon 10 – 30% ÔÛ giai ñoaïn moät. Pha sinh tröôûng log (a-b) vôùi noàng ñoä cao cuûa caùc chaát dinh döôõng, ôû nhieät ñoä cho tröôùc, toác ñoä sinh tröôûng chæ bò giôùi haïn bôûi toác ñoä phaân ñoâi teá baøo dS = K1 S dt + K1: Haèng soá toác ñoä sinh tröôûng, coøn goïi laø thôøi gian caàn thieát ñeå teá baøo phaân ñoâi Sau khi tích phaân ta ñöôïc:  α . Lr  S + ∆S = K 1t = ln1 +  ln o  So    So  α . Lr  ÖÙng vôùi giai ñoaïn moät (ñoaïn a - b) ñöôøng bieåu dieãn moái quan heä ln 1 +  theo thôøi gian t  So     α . Lr  laø moät haøm soá baäc nhaát (ñöôøng thaúng). Ñoä doác cuûa ñöôøng bieåu dieãn ln1 +  xaùc ñònh  So    Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 31 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  7. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH giaù trò K1, töùc laø haèng soá toác ñoä sinh tröôûng logarit. Sau ñieåm b ñoä doác giaûm daàn chöùng toû toác ñoä sinh tröôûng giaûm vaø chuyeån sang giai ñoaïn hai. ÔÛ gia ñoaïn hai. Giai ñoaïn toác ñoä sinh tröôûng giaûm (b-c). Khi noàng ñoä chaát baãn höõu cô (BOD) thaáp, toác ñoä sinh tröôûng cuûa buøn, toác ñoä chuyeån hoùa BOD seõ tuaân theo qui luaät phaûn öùng baäc moät. Töùc laø seõ giaûm vaø tæ leä vôùi chaát baån höõu cô coøn laïi. 7.2.1.5. Caùc ñieàu kieän, yeâu caàu vaø yeáu toá moâi tröôøng aûnh höôûng tôùi quaù trình xöû lyù Khi trong nöôùc thaûi chöùa caùc chaát baån höõu cô deã hoaëc coù theå bò oxy hoùa sinh hoùa vaø khi trong ñieàu kieän moâi tröôøng thích hôïp (oxy, pH, nhieät ñoä cuûa nöôùc thaûi, noàng ñoä caùc chaát ñoäc haïi khoâng vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp,..) thì coù theå duøng phöông phaùp sinh hoùa ñeå xöû lyù. Ngoaøi ra coøn phaûi ñaûm baûo ñuû löôïng caùc nguyeân toá dinh döôõng (N, P, K, Fe,..) trong nöôùc thaûi. 1. Ñieàu kieän ñaàu tieân laø phaûi ñaûm baûo cung caáp ñuû löôïng oxy moät caùch lieân tuïc vaø sao cho löôïng O2 hoøa tan trong nöôùc ra khoûi beå laéng ñôït 2 khoâng nhoû hôn 2 mg/l. 2. Noàng ñoä cho pheùp caùc chaát baãn höõu cô: coù nhieàu chaát baån trong nöôùc thaûi saûn xuaát ôû möùc ñoä nhaát ñònh naøo ñoù seõ phaù huûy cheá ñoä hoaït ñoäng – soáng bình thöôøng cuûa vi sinh vaät. Caùc chaát ñoäc haïi ñoù thöôøng coù taùc duïng laøm huûy hoaïi thaønh phaàn caáu taïo cuûa teá baøo. Khi thöïc hieän xöû lyù baèng phöông phaùp sinh hoùa nöôùc thaûi coâng ngieäp chung vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït thì hieäu suaát xöû lyù seõ cao hôn so vôùi khi chæ xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp. Hoãn hôïp nöôùc thaûi coâng nghieäp vaø sinh hoaït chaûy vaøo coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït phaûi coù BOD toaøn phaàn khoâng ñöôïc quaù 55 mg/l, neáu duøng caùc beå aeroten – beå troän thì BOD toaøn phaàn khoâng quaù 1000g/l. Neáu vöôït quaù giôùi haïn ñoù thì phaûi duøng nöôùc thaûi quy öôùc saïch, nöôùc soâng hoaëc nöôùc ñaõ xöû lyù roài ñeå pha loaõng. Möùc ñoä pha loaõng khi ñoù seõ tính theo coâng thöùc sau: L − Lhh m = sx Lhh − Lsh Trong ñoù: +m :Tyû leä giöõa löôïng nöôùc thaûi sinh hoaït vaø saûn xuaát + Lx :BOD toaøn phaàn cuûa nöôùc thaûi saûn xuaát baån, mg/l + Lhh :BOD toaøn phaàn cuûa hoãn hôïp nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc xuaát baûn, mg/l + Lsh : BOD toaøn phaàn cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït, mg/l § Löôïng caùc nguyeân toá dinh döôõng caàn thieát ñeå caùc quaù trình sinh hoùa dieãn ra bình thöôøng caàn naèm trong giôùi haïn cho pheùp (caùc hôïp chaát chöùa nitô, photpho). Ngoaøi caùc nguyeân toá dinh döôõng chuû yeáu treân coøn coùK, Mg, Ca, S, Fe,… nhöõng nguyeân toá naøy thöôøng coù ñuû trong nöôùc thaûi neân khoâng caàn phaûi cho theâm. Ñeå xaùc ñònh sô boä löôïng nguyeân toá dinh döôõng caàn tieát ñoái vôùi nhieàu loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp coù theå choïn theo tyû leä: § BODtf : N : P = 100 : 5 :1 § Noàng ñoä giôùi haïn cho pheùp cuûa caùc chaát ñoäc phaûi naèm trong giôùi haïn cho pheùp nhaát laø caùc moái cuûa kim loaïi naëng. Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 32 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  8. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Giaù trò pH aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình taïo men trong teá baøo vaø quaù § trình haáp thuï caùc chaát dinh döôõng trong teá baøo. Ñoái vôùi ña soá vi sinh vaät khoaûng giaù trò pH toái öu laø 6.5 – 8.5. § Nhieät ñoä nöôùc thaûi aûnh höôûng raát lôùn ñeán quaù trình taïo men trong teá baøo vaø quaù trình haáp thuï caùc chaát dinh döôõng vaøo teá baøo. § Nhieät ñoä aûnh höôûng raát lôùn ñeán chöùc naêng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät. Ñoái vôùi ña soá vi sinh vaät, nhieät ñoä nöôùc thaûi trong caùc coâng trình xöû lyù naèm trong khoaûng 6 – 370C. § Noàng ñoä cuûa muoái voâ cô trong nöôùc thaûi khoâng vöôït quaù 10g/l 7.2.1.6. Caáu truùc cuûa caùc chaát baån vaø buøn hoaït tính Taùc nhaân tham gia vaøo quaù trình phaân huûy caùc chaát baãn höõu cô laø vi khuaån, xaï khuaån, naám, vaø moät soá ñoäng vaät haï ñaúng. Beân caïnh caùc chaát deã bò oxy hoùa nhö hydrat cacbon coøn coù raát nhieàu chaát bò oâxy hoùa moät phaàn hoaëc thaäm chí hoaøn toaøn khoâng bò phaân huûy duø coù nhöõng vi khuaån thích nghi tham gia quaù trình. Ñoù laø nhöõng chaát höõu cô toång hôïp: hydrat carbon, röôïu, andehyt, esthe,.. Khi nghieân cöùu khaû naêng oxy hoùa sinh hoùa cuûa caùc chaát höõu cô coù caáu truùc khaùc nhau, nhieàu taùc giaû ñaõ ñi ñeán keát luaän: - Nhöõng hôïp chaát vôùi troïng löôïng phaân töû lôùn, caáu truùc nhieàu maïch nhaùnh beân laø nhöõng chaát khoâng bò oxy hoùa sinh hoùa. - Caùc chaát khoâng bò oxy hoùa sinh hoùa laø nhöõng chaát maø men (en zym) cuûa vi sinh vaät raát khoù thaâm nhaäp vaø cuõng laø nhöõng chaát khoù thaåm thaáu khueách taùn qua maøng teá baøo. - Ñoái vôùi nhöõng chaát coù nguyeân töû carbon ôû trung taâm, duø chæ coøn moät lieân keát H-C thì möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caáu truùc nhaùnh phaân töû ñoái vôùi quùa trình oxy hoaù sinh hoùa seõ giaûm ñi. - Trong lieân keát H – C neáu thay nguyeân töû hydro baèng caùc nhoùm ankyl hoaëc aryl thì seõ khoù bò oxy hoùa sinh hoùa ñôn. Ngoaøi carbon, neáu trong maïch coøn coù caùc nguyeân töû khaùc nhau seõ laøm cho chaát höõu cô beàn vöõng hôn ñoái vôùi quaù trình oxy hoùa sinh hoùa. A Ûnh höôûng nhieàu nhaát laø maïch coù oxy roài ñeán löu huyønh vaø Nitô. Buøn hoaït tính vaø maøng vi sinh vaät laø taäp hôïp caùcloaïi vi sinh vaät khaùc nhau. Buøn hoaït tính laø boâng maøu vaøng naâu deã laéng coù kích thöôùc 3 – 150 micromet. Nhöõng boâng goàm coù vi sinh vaät soáng vaø chaát raén (40%). Nhöõng sinh vaät soáng laø vi khuaån, ñoäng vaät haï ñaúng, doøi, giun, naám men, naám moác vaø xaï khuaån. Maøng vi vaät phaùt trieån ôû beà maët caùc haït vaät lieäu loïc coù daïng nhaày, daøy 1 – 3nm vaø hôn nöõa. Maøu cuûa noù thay ñoåi theo thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi, töø vaøng xaùm ñeán maøu naâu toái. Maøng vi sinh vaät cuõng goàm vi khuaån, naám moác vaø caùc vi sinh vaät khaùc. Trong quaù trình xöû lyù , nöôùc thaûi sau khi qua beå loïc sinh hoïc, coù mang theo caùc haït (phaàn töû ) cuûa maøng vi sinh vaät hình daïng khaùc nhau, kích thöôùc 15 – 30 micromet vôùi maøu vaøng saùng hoaëc naâu. Nhöõng loaøi vi khuaån tham gia vaøo quaù trình xöû lyù thöôøng laø caùc loaøi tröïc khuaån khoâng taïo nha baøo gram aâm. Söï coù maët caùc loaøi vi khuaån dò döôõng, vôùi nhieàu kieåu trao ñoåi chaát seõ laøm Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 33 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  9. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH cho buøn hoaït tính nhanh choùng thích nghi vôùi nhieàu loaïi nöôùc thaûi khaùc nhau. Ngoaøi ra chuùng coøn coù khaû naêng söû duïng Nitô höõu cô. Nhieàu loaøi coù khaû naêng khöû Nitrat. Cho ñeán nay, ngöôøi ta ñaõ bieát vi sinh vaät coù theå phaân huûy taát caû chaát höõu cô coù trong thieân nhieân vaø raát nhieàu chaát höõu cô nhaân taïo. 7.2.2. Nhöõng ñaëc tính cuûa vi sinh vaät Trong thöïc teá, ngöôøi ta duøng buøn hoaït tính vaø maøng sinh vaät laø 2 caáu truùc cuûa caùc loaïi sinh vaät tham gia xöû lyù nöôùc thaûi. - Buøn hoaït tính laø boâng maøu vaøng naâu, deã laéng coù kích thöôùc töø 3 – 150 micromet. Nhöõng boâng buøn coù caùc vi sinh vaät soáng vaø chaát raén (40%). Nhöõng sinh vaät soáng laø vi sinh vaät (vi khuaån), ñoäng vaät haï ñaúng, doøi giun, naám men, naám moác vaø caùc sinh vaät khaùc. Vi khuaån coù theå ñöôïc phaân chia thaønh caùc hoï. Tuøy thuoäc theo khaû naêng sinh vaät khaùc. Vi khuaån coù theå ñöôïc phaân chia thaønh caùc hoï. Tuyø thuoäc theo khaû naêng sinh hoùa, sinh lyù, kích thöôùc, hình daïng, vaø söï thích nghi vôùi moâi tröôøng cuûa chuùng: Pseudosomonate, Bacterium, Baciluus, Corynebacterium, Astrobacterie, Mycobacterium, Mcrococcus, Saccina, Nocadia,… - Caùc loaøi vi sinh laïi ñöôïc phaân chia thaønh caùc nhoùm – xaép xeáp theo cheá ñoä haáp thuï caùc chaát dinh döôõng trong trong nöôùc thaûi. Hoï Pseudosomonadineae (chieám 50 – 80% löôïng vi khuaån ) ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm: - Methanomonas : Vi sinh vaät leân men metan - Nitrosomonas : Vi sinh vaät oxy hoùa nitrit - Hidrogenomonas : Vi sinh vaät oxy hoùa phaân töû Hydro - Sulfomonas, Thiobaciluss : Vi sinh vaät hoài phuïc caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh. Ngoaøi ra, hydrogenomonas coøn tích cöïc phaân giaûi caùc hôïp chaát thôm vaø caùc chaát höõu cô maïch voøng. Sulfomonas coøn haáp thuï toát caùc chaát höõu cô. Hoï Bacterium (goàm 30 loaïi) chia thaønh: - Bact. Aliphacitum, Bact. Naphtalinicus, Bact. Ben zoni, Bact. Cycloclastes coù khaû naêng haáp thuï daàu, saùp, phenol, môõ,… - Bact mycoides: phaân giaûi hôïp chaát chöùa nitô - Thiobacterium, Phiotrix: oxy hoùa caùc hôïp chaát chöùa löu huyønh. 7.2.3. Söï phaân giaûi caùc chaát höõu cô ôû quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí * Möùc ñoä haáp thuï Caùc chaát haáp thuï phaûi laø caùc chaát bò oâxy hoùa Chaát deã haáp thuï nhaát: caùc chaát voâ cô vaø caùc chaát höõu cô: v Nhöõng hôïp chaát vôùi troïng löôïng phaân töû lôùn vôùi caáu truùc nhieàu maïch nhaùnh beân laø nhöõng chaát khoâng bò oâxy hoùa sinh hoùa. v Caùc chaát khoâng bò oâxy hoùa sinh hoùa laø nhöõng chaát maø men (enzyme) cuûa vi sinh vaät raát khoù xaâm nhaäp vaøo laø nhöõng chaát khoù thaåm thaáu khueách taùn qua maøng teá baøo. v Ñoái vôùi nhöõng chaát coù nguyeân töû C ôû trung taâm, duø chæ coøn moät lieân keát C-H thì möùc ñoä aûnh höôûng cuûa caáu truùc nhaùnh phaân töû ñoái vôùi quaù trình oâxy hoaù sinh hoaù seõ giaûm ñi . . . Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 34 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  10. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH v Trong lieân keát C- H neáu thay nguyeân töû hyñro baèng caùc nhoùm alkyl hoaëc aryl thì seõ khoù bò oâxy hoaù sinh hoaù hôn. v Ngoaøi C, neáu trong maïch coù caùc nguyeân töû khaùc nhau thì seõ laøm cho caùc chaát höõu cô beàn vöõng hôn ñoái vôùi quaù trình oâxy hoaù sinh hoaù. AÛnh höôûng nhieàu nhaát laø maïch coù oâxy roài ñeán löu huyønh vaø nitô. * Quaù trình haáp thuï chaát höõu cô bieåu dieãn ôû daïng toång quaùt nhö sau: Chaát höõu cô enzyme Teá baøo vi khuaån CXHYOZ + O2 +N + P C5H7NO2 + CO2 + H2O + nhöõng chaát tan khoâng phaân huûy → C5H7NO2 + O2 → CO2 + H2O + NH3 +Q +nhöõng chaát khoâng phaân giaûi * Nhöõng nhaân toá aûnh höôûng ñeán quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí: + Oxi hoaø tan (>= 2mg/L) + Nhieät ñoä. + Tuyø thuoäc vaøo caùc loaò vi khuaån Vi khuaån chòu nhieät (50- 600)C - Vi khuaån khoâng chòu nhieät (25 – 370)C - Vi khuaån thích nghi ôû nhieät ñoä thaáp (10 – 150) C. - Nhöng noùi chung, nhieät ñoä toái öu vaø cuõng laø ñieàu kieän töï nhieân cho vi khuaån phaùt trieån laø khoâng thaáp quaù (25 – 370C) * Caùc nguyeân toá dinh döôõng: a/ Ña löôïng (N, P). Haøm löôïng dinh döôõng ñuû phaûi ñaûm baûo COD : N : P =150 : 5 : 1 BOD : N : P = 100 :5 :1 N : boåsung baèng NH4Cl hoaëc Ure : CO(NH2)2 P: boå sung baèng K2HPO4, KH2PO4 b/ Haøm löôïng vi löôïng: Mg : 10.10-5 mg/mg BOD5 Cu : 14,6. 10-5 mg/mg BOD5 Zn : 16. 10-5 mg/mg BOD5 Mb : 43. 10-5 mg/mg BOD5 Ca : 620. 10-5 mg/mg BOD5 Na : 5.10-5 mg/mg BOD5 K : 450. 10-5 mg/mg BOD5 Fe : 1200. 10-5 mg/mg BOD5 CO3-2 : 270. 10-5 mg/mg BOD5 * pH: Cao hoaëc thaáp quaù laøm aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng phaùt trieån vi sinh, neáu pH < 5 seõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån cuûa naám, luùc ñoù trung hoaø baèng NaHCO3. Neáu pH> 9 seõ phaù huûy caân baèng nguyeân sinh chaát teá baøo, daãn ñeán söï dieät vong cuûa vi sinh vaät. Do ñoù pH töø 6,5 – 8,5 laø toái öu. * Nhöõng chaát ñoäc aûnh höôûng ñeán quaù trình: Coù ñeán 80 nhoùm chaát ñoäc aûnh höôûng ñeán vi sinh vaät, nhö vaäy tröôùc khi qua beå xöû lyù sinh hoaù ta caàn phaûi loïc boû, xöû lyù ñeán noàng ñoä khoâng gaây aûnh höôûng ñeán söï soáng cuûa vi sinh. Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 35 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
  11. Tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.Hoà Chí Minh – Khoa Moâi Tröôøng vaø CNCH Ví duï: Bo < 0,05 mg/l, Ni < 0.1 mg/l, KCN < 2 mg/l , CuSO4 < 0.2 mg/l * Söï lieân quan giöõa BOD vaø COD: Tyû leä giöõa 2 chæ tieâu BOD : COD ñoái vôùi nöôùc thaûi saûn xuaát dao ñoäng trong khoaûng 0.1 – 0.9. Nhôø coù hai chæ tieâu ñoù môùi ñaùnh giaù ñöôïc khaû naê ng khoaùng hoaù cuûa caùc chaát höõu cô. Tyû leä BOD : COD hôïp lyù nhaát laø 0.4 trôû leân. Ñoái vôùi phaân xöôûng mì Miliket ta coù tæ soá BOD : COD = 0.7 – 0.8. Nhö vaäy hieäu soá giöõa BOD vaø COD cuûa nöôùc thaûi Miliket nhoû thì löôïng chaát höõu cô tieâu thuï ñeå laøm chaát lieäu xaây döïng teá baøo (buøn vaø maøng sinh vaät) caøng nhieàu, töùc laø naêng löôïng taêng sinh khoái cuûa sinh vaät caøng lôùn. Do vaäy khi BOD vaø COD khoâng cheânh leäch thì ta neân choïn beå Aerotank vôùi taùi sinh buøn hoaït tính rieâng bieät hoaëc beå sinh hoïc hieáu khí tieáp xuùc (vaät tieáp xuùc coù kích thöôùc lôùn). Khoâng neân choïn beå loïc sinh vaät cao taûi ,neân choïn beå loïc sinh vaät kieåu nhoû gioït, vì seõ taïo nhieàu maøng sinh vaät, deã gaây ra taét vaø bít loå hoång giöõa caùc haït vaät lieäu hoïc. * Caùc daïng vaät lieäu tieáp xuùc: Tuøy thuoäc vaøo caùc yeáu toá nhö: toác ñoä taêng tröôûng cuûa vi sinh, löu löôïng nöôùc vaø ñaëc tính cuûa vi khuaån maø ta choïn caùc loaïi vaät lieäu tieáp xuùc cho thích hôïp. - Daïng truï roång ôû giöõa. - Daïng truï coù moät vaùch ngaên ôû giöõa. - Daïng truï coù 2 hay nhieàu vaùch ngaên - Daïng truï coù ñuïc loå ôû thaønh - Daïng traùi kheá. - Daïng xoaén oác. - Daïng baùnh xe coù löôùi. - Daïng hoäp coù löôùi. 7.2.4. Quaù trình xöû lyù baèng buøn hoaït tính vôùi vaät lieäu tieáp xuùc (attached gro wth processes) Quaù trình xöû lyù sinh hoïc hieáu khí Attached Gro wth (AG) ñöôïc söû duïng ñeå loaïi boû chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Quaù trình AG bao goàm: loïc sinh hoïc, loïc thoâ, RBC (Rotating biological contactor), AGWSP (Attached Growth Waste Stabilization Pond), beå phaûn öùng nitrat hoaù fixed – bed,.. Ñaây laø moät daïng hoà sinh hoïc keát hôïp vôùi beå loïc sinh hoïc.Nhöõng vaät lieäu tieáp xuùc ñöôïc boá trí theo chieàu daøi hoà taïo ñieàu kieän cho vi khuaån sinh tröôûng treân beà maët. ÔÛ taûi troïng cao, xuïc khí coù theå ñöôïc tieán haønh moät phaàn hoaëc treân toaøn boä theå tích beå. Thôøi gian löu nöôùc thay ñoåi 4 giôø – 3 ngaøy. Giaù theå sinh vaät dính baùm laø caùc sôïi nhöïa khaù cöùng ñöôïc quaán leân treân moät loûi theùp traùng keõm. Kích thöôùc sôïi nhöïa toång hôïp tính töø loûi keõm daøi töø 50 – 70mm. Moãi loûi keõm ñöôïc quaán troøn coù ñöôøng kính 80 – 100mm. Heä thoáng phaân phoái khí laø caùc thanh ñaù boït (trong moâ hình lab scale) hoaëc caùc ñöôøng oáng nhöïa daãn khí (ñoái vôùi caùc coâng trình lôùn). Coät sinh hoïc chöùa ñaày vaät lieäu baùm dính (vaät tieáp xuùc) laø giaù theå cho vi sinh vaät soáng baùm. Nöôùc thaûi ñöôïc phaân boá ñeàu treân beà maët lôùp vaät lieäu baèng heä thoáng quay hoaëc voøi phun. Quaàn theå sinh vaät soáng baùm treân giaù theå taïo neân maøng nhaày sinh hoïc coù khaû naêng haáp phuï vaø phaân huûy chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Quaàn theå naøy coù theå bao goàm sinh vaät hieáu khí, naám, taûo vaø ñoäng vaät nguyeân sinh. Ngoaøi ra coøn coù giun, aáu truøng vaø coân truøng. Phaàn beân ngoaøi lôùp maøng nhaày (khoaûng 0.1 – 0.2mm) laø loaïi vi sinh hieáu khí. Khi sinh vaät phaùt trieån, Th.S. Laâm Vónh Sôn Trang 36 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2