Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải: Chương 8 - TS. Phan Thanh Lâm

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!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
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 PHOTPHOTS. Phan Thanh Lâm Các quá trình xử lý nước thảiSơ 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 thảiMức độ xử lý Mô tả Loại bỏ các thành phần như rác, vật nổi, cát, dầu mỡ mà có thểSơ bộ (preliminary) gây ra các vấn đề trong vận hành và bảo dưỡng cho các công trìnhBậc I (primary) Loại bỏ một phần SS và chất hữu cơBậc 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 lơBậc II (secondary) lững bằng phương pháp sinh học/hoá học. Khử trùng cũng bao gồm trong xử lý bậc IIBậc 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 lọcBậc III (Tertiry) (microscreens). Khử chất dinh dưỡng Khử chất lơ lững và hoà tan còn lại sau quá trình xử lý sinh họcBậc cao (Advanced) bình thường khi có yêu cầu tận dụng lại nước thải sau xử lýXử lý Nitơ trong nước thảiChuyển 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 hủyNitrate Nitơ – Nitrithóa (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 NitrosomansQuá 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+ + H2OQuá 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/LQuá 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 riêngQuá 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 biếnQuá 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 hóaVi sinh vậtĐẳng 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 NĐẳng 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 lượ ...