BÀI GIẢNGBÀI GIẢNG

Loại bỏ nitơ và Loại bỏ nitơ và photphophotpho

Các dạng nitơ trong Các dạng nitơ trong nước thải?nước thải?

TKN = 40% CHC + 60% Ammoni tự TKN = 40% CHC + 60% Ammoni tự dodoNồng độ điển hình:Nồng độ điển hình:

Ammoni-N = Ammoni-N = 10-50 mg/L10-50 mg/LCHC-N CHC-N = = 10 – 35 mg/L10 – 35 mg/L

Không có nitrit hay nitratKhông có nitrit hay nitrat Các dạng của nito:Các dạng của nito:

N hữu cơN hữu cơ AmmoniAmmoniNitritNitritNitratNitrat

TKNTổng

N

Tại sao cần xử lý các Tại sao cần xử lý các dạng nitơ?dạng nitơ?

Nâng cao chất lượng dòng nhận Nâng cao chất lượng dòng nhận nước thảinước thải

Nâng cao hiệu quả khử trùng cloNâng cao hiệu quả khử trùng clo Giảm thiểu thay đổi pH trong nhà Giảm thiểu thay đổi pH trong nhà

máy xử lýmáy xử lý Nâng cao tính hợp lý để sử dụngNâng cao tính hợp lý để sử dụng Giảm thiểu độc tính do NHGiảm thiểu độc tính do NH44 Bảo vệ nước ngầm khỏi ô nhiễm Bảo vệ nước ngầm khỏi ô nhiễm

nitratnitrat

Ảnh hưởng của N và P Ảnh hưởng của N và P đối với nước nhận đối với nước nhận

nước thải?nước thải? Tăng sinh trưởng của sinh vật Tăng sinh trưởng của sinh vật

thủy sinh (tảo)thủy sinh (tảo) Tăng suy giảm DOTăng suy giảm DO Gây độc NHGây độc NH44 Gây thay đổi pH Gây thay đổi pH

Mô hình của quá trìnhMô hình của quá trìnhMô hình bùn hoạt tính số 1 (Henze et al.,1987) là mô hình hiện đại trong khi mà sự loại bỏ P không được quan tâm.

Phản nitrat hóa NO

3

3O

2 N

2

Nitrat hóaNH

4

2O

2NO

3

2H

H

2O

Nitrat hóaNitrat hóa NHNH44

++ NitrosomonasNitrosomonas NO NO22--

NONO22-- NitrobacterNitrobacter NO NO33

--

Chú ý:Chú ý: Quá trình hiếu khíQuá trình hiếu khí Được điều khiển bởi SRT (4 + days)Được điều khiển bởi SRT (4 + days) Sử dụng oxy Sử dụng oxy 1 mg NH 1 mg NH44

++ sử dụng 4,6 sử dụng 4,6 mg Omg O22

Giảm độ kiềm Giảm độ kiềm 1 mg NH 1 mg NH44++ tiêu thụ tiêu thụ

7,14 mg độ kiềm7,14 mg độ kiềm Hàm lượng oxy thấp và nhiệt độ thấp = Hàm lượng oxy thấp và nhiệt độ thấp =

khó vận hànhkhó vận hành

Nitrat hóaNitrat hóa

Nitrat hóa – Phương trình tổng Nitrat hóa – Phương trình tổng quát:quát:

NHNH44++ + + 1,831,83OO22 + + 1,971,97HCOHCO33

-- => =>

0.02440.0244 C C55HH77NONO22-- + + 0.9760.976NONO33

-- + + 2.9012.901HH22O + O + 0.980.98HH+ + + + 1,861,86COCO22

Lọc sinh họcNitrat hóa

Nitrat hóaNitrat hóa Vi khuẩn NitrosomonatVi khuẩn NitrosomonatXúc tác phản ứng oxi hóa amoni thành nitritXúc tác phản ứng oxi hóa amoni thành nitrit

Vi khuẩn nitrobacterVi khuẩn nitrobacterXúc tác phản ứng nitrit thành nitratXúc tác phản ứng nitrit thành nitrat

Vi khuẩn dị dưỡngVi khuẩn dị dưỡngPhân hủy chất hữu cơ dễ phân hủyPhân hủy chất hữu cơ dễ phân hủy

Lọc sinh họcNitrat hóa

Nitrat hóaNitrat hóa

NitrosomonasNitrosomonas2NH2NH44

++ + 3O + 3O22 + OH + OH-- => 2NO => 2NO22-- + 4H + 4H22O O

+ 2H+ 2H+ +

Nitrobacter Nitrobacter 2NO2NO22

-- + O + O22 + => 2NO + => 2NO33--

Lọc sinh họcNitrat hóa

Kích cỡ màng lọc nitrat Kích cỡ màng lọc nitrat hóahóa

Màng lọc sinh học được sử dụng để Màng lọc sinh học được sử dụng để loại bỏ lượng TAN hàng ngày (kg loại bỏ lượng TAN hàng ngày (kg TAN/day)TAN/day) Cho rằngCho rằng

TAN hàng ngày, kg TAN/dayTAN hàng ngày, kg TAN/day Tốc độ TAN loai bỏ dạng khí, g TAN/day/m2Tốc độ TAN loai bỏ dạng khí, g TAN/day/m2 Sp diện tích bề mặt m2/m3Sp diện tích bề mặt m2/m3

Thể tích của bể lọc sinh học m3Thể tích của bể lọc sinh học m3

Nitrat hóaNitrat hóa

Amoni sản phẩmAmoni sản phẩm1 kg cho vào => khoảng 0,03 kg NH1 kg cho vào => khoảng 0,03 kg NH33--

NN

Lọc sinh họcNitrat hóa

1 g amoni tạo thành

4,42 g NO3-5,93 g CO20.17 g tế bào

1 g amoni tiêu thụ

4.57 g O2

7.14 g độ kiềm

Phản nitrat hóaPhản nitrat hóa NONO33

-- denitrifiers (vi khuẩn tùy nghi) denitrifiers (vi khuẩn tùy nghi) N N22 gas + CO gas + CO2 2 gasgas

Chú ý:Chú ý: Quá trình thiếu khíQuá trình thiếu khí Điều khiển bằng thể tích và Control by volume Điều khiển bằng thể tích và Control by volume

and oxic MLSS recycle to anoxic zoneand oxic MLSS recycle to anoxic zone N được sử dụng như nguồn ON được sử dụng như nguồn O22 = 1 mg NO = 1 mg NO33

-- tương đương với 2,85 mg Otương đương với 2,85 mg O22

Thêm độ kiềm Thêm độ kiềm 1 mg NO 1 mg NO33-- khôi phục được khôi phục được

3,57 mg độ kiềm3,57 mg độ kiềm Tải lượng BOD và NOTải lượng BOD và NO33

-- cao và nhiệt độ thấp = cao và nhiệt độ thấp = khó vận hànhkhó vận hành

Loại nitơLoại nitơ Mục đíchMục đích

Giảm N ở nước đầu ra (amoni và Giảm N ở nước đầu ra (amoni và nitrat)nitrat)

Sinh học hoặc hóa họcSinh học hoặc hóa học Giảm tải lượng dinh dưởng cho dòng Giảm tải lượng dinh dưởng cho dòng

chảychảy Giảm sinh trưởng tảoGiảm sinh trưởng tảo Giảm sự suy giảm oxyGiảm sự suy giảm oxy

Ứng dụng/cơ chếỨng dụng/cơ chế1.1. Quá trình bùn hoạt tính nâng caoQuá trình bùn hoạt tính nâng cao

Nitrat hóa (loại amoni)Nitrat hóa (loại amoni)

NHNH44 NO NO22 NO NO33

Loại Loại nitơnitơ

Phản nitrat hóa (loại nitrat)Phản nitrat hóa (loại nitrat)

NONO3 3 NONO22 NO, N NO, N22O or NO or N22 gas gas

2.2. Lọc đáy sâuLọc đáy sâu Vi khuẩn màng cố định yếm khí (phản nitrat Vi khuẩn màng cố định yếm khí (phản nitrat

hóa)hóa)

3.3. Stripping (đuổi dạng khí)Stripping (đuổi dạng khí) Loại amoniLoại amoni Tăng pH trong khoảng 10.8 - 11.5 => NHTăng pH trong khoảng 10.8 - 11.5 => NH44

chuyển sang dạng khíchuyển sang dạng khí

Q

Methanol(carbon)

Môi trườngMôi trườngQ

6-8’

Loại photphoLoại photpho Mục đíchMục đích

Giảm P ở nước đầu vàoGiảm P ở nước đầu vào Biện pháp sinh học hay hóa họcBiện pháp sinh học hay hóa học Giảm tải lượng dinh dưỡng ở dòng Giảm tải lượng dinh dưỡng ở dòng

chảychảy Giảm sinh trưởng của tảoGiảm sinh trưởng của tảo Giảm suy giảm oxyGiảm suy giảm oxy

Ứng dụng/Cơ chếỨng dụng/Cơ chế Sinh họcSinh học Hóa họcHóa học

Loại photphoLoại photpho

Hầu hết photphat ở dạng (HPOHầu hết photphat ở dạng (HPO442-2-))

Thông thường gắn với kết tủa hóa Thông thường gắn với kết tủa hóa học (các muối)học (các muối) Sắt clorua: FeClSắt clorua: FeCl33

Phèn: AlPhèn: Al22(SO(SO44))3314H14H22OO

Vôi sống: CaO hoặc vôi nước Ca(OH)Vôi sống: CaO hoặc vôi nước Ca(OH)22

Loại photphoLoại photpho

FeClFeCl33 + HPO + HPO442-2- = FePO = FePO4 (s)4 (s) + HCl + HCl

AlAl22(SO(SO44))33·14H·14H22O + 2 HPOO + 2 HPO442-2- = 2AlPO = 2AlPO4 (s)4 (s) + 2H + 2H+ ++ +

3SO3SO442-2-

Khoảng pH hiệu quả của phèn và sắt clorua Khoảng pH hiệu quả của phèn và sắt clorua là là

5,5 – 7,05,5 – 7,0 Nếu độ kiềm không đủ => phải thêm vôi để Nếu độ kiềm không đủ => phải thêm vôi để

trung hòa Htrung hòa H+ +

Loại photphoLoại photpho

Loại photphoLoại photpho Kết tủa hóa họcKết tủa hóa học

Chất keo tụ (phèn/sắt)Chất keo tụ (phèn/sắt) Phèn + 2POPhèn + 2PO44

3-3- 2AlPO 2AlPO44 + 3SO + 3SO44== + 14.3 H + 14.3 H22OO

Phèn = AlPhèn = Al22(SO(SO44))33•14.3 H•14.3 H22OO Tỉ lệ phân tử 1:1Tỉ lệ phân tử 1:1

Vì phèn bị tác dụng với HCOVì phèn bị tác dụng với HCO33--, nên cần tỉ lệ , nên cần tỉ lệ

khoảng 13-22:1 để loại bỏ 75-95% Pkhoảng 13-22:1 để loại bỏ 75-95% P Phản ứng và hiện tượng tương tự với FeClPhản ứng và hiện tượng tương tự với FeCl33

Loại PhotphoLoại Photpho Hóa sinhHóa sinh

Kết tủa hóa học P và loại sinh học các Kết tủa hóa học P và loại sinh học các chất hữu cơ (OM)chất hữu cơ (OM)

Thêm chất keo tụ trước khi gạn lọc sơ Thêm chất keo tụ trước khi gạn lọc sơ cấp trực tiếp vào bể thứ cấp hoặc trước cấp trực tiếp vào bể thứ cấp hoặc trước lần gạn lọc cuối cùnglần gạn lọc cuối cùng Đồng thời loại được lượng lớn BOD và Đồng thời loại được lượng lớn BOD và

SSSS Tạo ra nhiều SOTạo ra nhiều SO44 (xói mòn và mùi) (xói mòn và mùi) Tăng lượng bùn (20-60%)Tăng lượng bùn (20-60%)

Ở công đoạn nào của nhà máy Ở công đoạn nào của nhà máy chất kết tủa hóa học nên được chất kết tủa hóa học nên được

thêm vào?thêm vào? Khâu tiền xử lýKhâu tiền xử lý Trước khi lọc gạn sơ cấpTrước khi lọc gạn sơ cấp Sau bể sục khíSau bể sục khí Ở lần lọc gạn cuối cùngỞ lần lọc gạn cuối cùng Trước màng lọc đầu raTrước màng lọc đầu ra Chú ý:Chú ý:

Đảo trộn hiệu quảĐảo trộn hiệu quả Linh hoạtLinh hoạt Tạo bùnTạo bùn

Loại PhotphoLoại Photpho

Bể lắng

cuối cùng

RAS WAS

Dòng raQ

Giải phóng P

Bể

yếm khí

Bể

hiếu khí

Hấp thụ P một cách thoải mái

Loại P

Sinh học

Loại Photpho Hóa học

Lắng cuối cùng

RAS

WAS

Dòng ra

Q

Bể hiếu khí

Chất keo tụ

hóa học

Loại P

Lắng

sơ cấp

Chất keo tụ

hóa học

Kết tủa loại bỏ photpho