Bài giảng Xử lý chất đặc biệt trong nước: Xử lý các chất nitơ trong nước - PGS.TS. Nguyễn Việt Anh

Bài giảng "Xử lý chất đặc biệt trong nước: Xử lý các chất nitơ trong nước" cung cấp cho người học các kiến thức: Dạng tồn tại của các hợp chất Nitơ, các phương pháp loại bỏ các hợp chất Nitơ trong nước. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Xử lý chất đặc biệt trong nước: Xử lý các chất nitơ trong nước - PGS.TS. Nguyễn Việt Anhxö lý c¸c chÊt ®Æc biÖttrong n−íc1. D¹ng tån t¹i cña c¸c hîp chÊt Nit¬KhÝ N2Nit¬ Am«n NH4+Xö lý c¸c hîp chÊt Nit¬trong n−ícAmmoniac NH3:NO3NO2-PGS. TS. NguyÔn ViÖt AnhPhã viÖn tr−ëng,ViÖn Khoa häc vµ Kü thuËt M«i tr−êng,Tr−êng ®¹i häc X©y dùng®¹m (Protein)Nit¬ nguyªn chÊt. 79% khÝ quyÓn.S¶n phÈm ph©n huû c¸c hîp chÊt h/c¬chøa Nit¬. Lµ nguån dinh d−ìng dÔ hÊpthô ®èi víi c©y trångKhÝ (®éc), tan nhiÒu trong n−íc. T¹o tõNH4+ trong n−íc khi pH cao.S¶n phÈm oxy ho¸. T¹o c¸c muèi víi c¸ckim lo¹i. D¹ng c©y trång dÔ hÊp thô.S¶n phÈm trung gian cña qu¸ tr×nh oxyho¸ Nit¬ Amm«ni thµnh NitratHydrocacbon CxHyOzNn.Cã ph©n tö l−îng cao, lµ thµnh phÇn quanträng ®Ó x©y dùng tÕ bµo cña bÊt kú c¬ thÓsèng nµo.2C¸c hîp chÊt Nit¬ trong n−íc ngÇmNit¬ trong Humic (25 - 60%), Axit Amin (21 - 35%),Clorophyl (1 - 3%), Peptite, vv...Chóng cã thÓ lµ s¶n phÈm cña c¸c qu¸ trình hãa sinh häc, x©m nhËp vµo n−íc ngÇm tõ n−íc th¶i haydo mét sè qu¸ trình ®Þa hãa ®Æc biÖt.N-NH4+ trong n−íc ngÇm: N−íc th¶i sinh ho¹t, qu¸trình Am«n hãa - ph©n hñy c¸c HCHC: ®¹m, n−íctiÓu, axit nucleic... bëi vi sinh vËt, hay do viÖc sö dôngph©n bãn trong n«ng nghiÖp.Qu¸ trình amon hãa (nhê c¸c vi khuÈn amon, men,...):ProteinPeptonPeptitAxit AminAmmoniac(NH2)2CO + H2O2 NH3 + CO234C¸c hîp chÊt Nit¬ trong n−íc:Phát tri n vi sinh v t trong đư ng ng và làm tăngnhanh quá trình ăn mòn đư ng ng.Gây nên m t s b nh nguy hi m cho ngư i s d ngnư c.NO2- tác d ng v i các Amin hay Alkyl Cacbonat trongcơ th ngư i, có th t o thành các h p ch t ch aNitơ gây ung thư.5PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, IESEL t vào cơ th , NO3- chuy n hóa thành NO2- nh vikhu n đư ng ru t.Các NO2- tác đ ng lên Hemoglobin (Hb), bi n nóthành Methemoglobin (Met-Hb), m t kh năng v nchuy n oxy đ n các mô.NO3- t o ra ch ng thi u Vitamin và có th k t h pv i các Amin đ t o nên nh ng Nitrosamin gâyung thư ngư i cao tu i.N trong Nư c pha S a cho Tr em - men d dàycòn chưa phát tri n - NO3- d bi n thành NO2- chi m l y Hb - bi n thành Met-Hb - Các mô thi uoxy - Tr xanh xao612. C¸c ph−¬ng ph¸plo¹i bá c¸c hîp chÊt Nit¬ trong n−ícQCVN 01:2009/BYTNO3- < 50 mg/lNO2- < 3 mg/lNH4+ < 3 mg/l (= QCVN 02:2009/BYT)Làm thoáng (s c khí)Clo hóa,Nitrat hóa + kh Nitrat b ng phương pháp sinh hóaTrao đ i ionĐi n hóa,L c màng: đi n th m tách, đi n th m tách đ o chi u,Chưng c tvv...Am«ni NH4+ ë mét sègiÕng khoan khai th¸cn−íc ngÇm cña Hµ néi:10 - 20 mg/l hoÆc cao h¬n.782.1. Lµm tho¸ng ®Ó khö Amoni(air stripping)NH4+↔ NH3+H+• ë ®iÒu kiÖn pH >7, c©n b»ng chuyÓn dÞch sang ph¶i.• víi pH >10, h¬n 85% Amoni cã thÓ chuyÓn dÞch sang d¹ngkhÝ khi lµm tho¸ng.• pH = 10 - 11: c¸c ion Hydroxyt d− sÏ chuyÓn c¸c ion NHthµnh Hydroxit Amon.NH4+NH4OH+↔+4↔ NH4OHOH↑ + H2 ONH39102.2. Ph−¬ng ph¸p Clo hãaL−îng Cl2d−, mg/lNH3 d hoà tan trong nư c: Hi = f(t)Hi (NH3) = 0,76 atm/mol 20oCCO2: 150 atm/mol; O2: 43000 atm/molC n lư ng không khí l n:G/L = 6000, E = 90%.Vôi, NaOH + Tăng nhi t đTăng E.12Ct A Ct B*-*CA11PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, IESE3CBCl2 d− khi trong n−íc kh«ng cã NH3Cl2 d− khi trong n−íc cã NH3Hµm l−îng NH3 trong n−ícLiÒu l−îng Cl2®−a vµo n−íc, mg/l1222.3. Trao ®æi Ion(pH < 5)Cl2 + H2O ↔(pH < 7)(pH > 8)HCl + HClO ↔H+ + ClOBreak pointsNH3 + Cl2HCl + NH2Cl2 HCl + NHCl2NH3 + 2Cl2NH2Cl + NHCl2N2 + 3HCl2 NH2Cl + Cl2N2 + 4HCl[Cl2] = 7..10 (10..25) [NH3]XL Amoni: läc qua vËt liÖu läc trao ®æi Kation nh− Zeolitetù nhiªn - ®Êt sÐt, Klinoptilolyte hay Sepiolite.Z-Na + NH4+Z-NH4+ + Na++hoÆc Z-H + NH4Z-NH4+ + H+Hoµn nguyªn:NaCl 0.6M hoÆc H2SO4 (thu ®−îc (NH4)2SO4: ph©n bãn)(= 6 - 15 mg/l).XL Nitrat, Nitrit: Sö dông c¸c vËt liÖu trao ®æi Anionit gècCl-, OH- hay SO42-.Sö dông, vËn hµnh phøc t¹p; khã hoµn nguyªn, .v.v.[Cl2] ? [Cl2] d−? THMs? Mïi?13142.4. Ph−¬ng ph¸p sinh häcDenitrification(1) Nitrification/Denitrification10-60%PrimaryNitrificationsettling tankBÞ hÊp thô bëi tÕ bµo trong qu¸ trình chuyÓn ho¸MetabolismTÕ bµo hÊp thô ®Ó sinh tr−ëngChuyÓn tõ Amoni sang d¹ng oxy ho¸ChuyÓn tõ d¹ng «xy ho¸ sang Nit¬ tù do N2Yªu cÇu:OxygenCarbon (h u c¬/v« c¬)Settling tank40-80%100%30-40%20%15-20%Super-natantSludgeIncorporation:15-20%Sludge thickeningDigestor16 1615a. NitrificationNitrosomonas, Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus2 NH4+ + 3 O24 H+ + 2 NO2 - + 2 H2O + QNitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus2 NO2- + O22 NO3- + QTÕ bµo míiVi khu n t dư ng hóa năng: dùng năng lư ng sinh ra tph n ng Nitrat hóa đ kh CO2 c a không khí và t o nêncác ch t h u cơ c a cơ th chúng.M« tÕ bµoTÕ bµo míiNH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3§é kiÒm gi¶m17PGS. TS. NguyÔn ViÖt Anh, IESE-0,021C5H7NO2 + 1,041 H2O+ 0,98 NO3 + 1,88 H2CO3bæ sung KiÒm! ...