Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp yếm khí

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp yếm khí

Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Mở đầu Nớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con ngời. Nớc trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dơng, biển vịnh sông hồ, ao suối, nớc ngầm, hơi nớc ẩm trong đất và trong khí quyển. Trên trái đất khoảng 94% là nớc mặn, 2-3% là nớc ngọt, nó chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Nớc ngọt dạng lỏng thờng ở các tầng ngầm, chiếm khoảng 2,24% tổng lợng nớc ngọt. Nh vậy, chỉ có khoảng 0,03% lợng nớc trên hành tinh là có thể sử dụng đợc. Nớc cần cho mọi sự sống và phát triển. Nớc giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nớc là ở đó có sự sống. Nớc đợc dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ. Sau khi sử dụng nớc trở thành nớc thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của công nông nghiệp đã để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trờng nớc. Vấn đề này đang đợc nhiều sự quan tâm của mọi ngời, mọi quốc gia trên thế giới. ở nớc ta hiện nay phần lớn nớc đợc thải ra sông hồ mà cha qua xử lý. Vì vậy, dẫn đến tình trạng các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngời. Hiện nay, ngời ta đã đa ra nhiều phơng pháp xử lý nớc thải sinh hoạt. Một trong những phơng pháp đó là xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học. Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trờng, trong bản khoá luận này bớc đầu chúng tôi nghiên cứu công nghệ xử lý nớc thải sinh hoạt bằng phơng pháp yếm khí . Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 1 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Chơng 1: tổng quan ô nhiễm môi trờng nớc và các phơng pháp xử lý Cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại, nhu cầu về nớc ngày càng nhiều, lợng nớc công nghiệp cũng nh lợng nớc sinh hoạt thải ra đa vào các nguồn n- ớc tự nhiên ngày càng lớn, gây ô nhiễm đáng kể đến nớc bề mặt và môi trờng. Để đánh giá chất lợng nớc cũng nh mức độ ô nhiễm nớc cần dựa vào một số thông số cơ bản so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hoá học và sinh học đối với từng loại nớc sử dụng cho các mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản để đánh giá chất lợng nớc là: độ pH, mầu sắc, độ đục, hàm lợng chất rắn, các chất lơ lửng (huyền phù ), các kim loại nặng, oxi hoà tan và đặc biệt là hai chỉ số COD và BOD. 1.1. Các thông số biểu thị độ nhiễm bẩn của nớc thải sinh hoạt 1.1.1. Màu sắc[1,6] Màu sắc của nớc là do các chất bẩn trong nớc gây nên. Màu sắc của nớc ảnh hởng tới chất lợng của sản phẩm khi sử dụng nớc có mầu trong sản xuất. Màu của nớc là do: Các chất hữu cơ và phần chiết của thực vật gọi là mầu thực, màu này rất khó xử lý bằng phơng pháp đơn giản. ví dụ các chất mùn humic làm nớc có màu vàng, các loài thuỷ sinh, rong tảo làm nớc có màu xanh. Các chất vô cơ là những hạt rắn có màu gây ra, gọi là màu kiến, màu này xử lý đơn giản hơn. Ví dụ, các hợp chất của sắt hoá trị +3 không tan làm nớc có màu nâu đỏ. Cờng độ màu của nớc xác định bằng phơng pháp so màu sau khi đã lọc bỏ các chất vẩn đục. 1.1.2. Mùi vị [1] Nớc sạch không màu, không mùi, khôngvị. Nếu nớc có mùi vị khó chịu là triệu chứng nớc bị ô nhiễm. Mùi vị trong nớc gây ra do hai nguyên nhân chủ yếu sau: Do các sản phẩm phân huỷ các chất hữu cơ trong nớc. Do nớc thải có chứa những chất khác nhau, màu mùi vị của nớc đặc trng cho từng loại. Mùi của nớc đợc xác định theo cờng độ qui ớc, ví dụ nếu mẫu nớc có mùi nhẹ và pha loãng bằng nớc sạch đến thể tích bằng 1:1; mà mùi biến mất thì chỉ số ngỡng có mùi (TON) bằng 1, còn nếu pha loãng gấp đôi mùi mới biến mất thì chỉ số mùi bằng 2. Nếu pha loãng mùi gấp 4, 5, 8, 100 mùi mới biến mất thì chỉ số ngỡng mùi tơng ứng là 4, 5, 8 1.1.3. Độ đục [1] Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 2 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Nớc tự nhiên thờng bị vẩn đục do những hạt keo lơ lửng trong nớc, các hạt keo này có thể là mùn, vi sinh vật, sét. Nớc đục làm giảm sự chiếu sáng của ánh sáng mặt trời qua nớc. Độ đục của nớc đợc xác định bằng phơng pháp so độ đục với một độ đục của một thang chuẩn. 1.1.4. Nhiệt độ [1] Nguồn gốc ô nhiễm chính là nguồn nớc thải từ các bộ phận làm nguội ở các nhà máy Nhiệt độ trong loại nớc thải này thờng cao hơn 10 -20 0 C so với nớc th- ờng. ở những vùng nhiệt đới nh nớc ta, nhiệt độ nớc thải vào sông, hồ tăng sẽ làm giảm lợng oxy tan vào nớc và tăng nhu cầu oxy của cá lên hai lần, tăng nhiệt độ còn xúc tiến sự phát triển của các sinh vật phù du. Nhiệt độ nớc thờng đợc đo bằng nhiệt kế. 1.1.5. Chất rắn trong nớc [1] Nớc có hàm lợng chất rắn cao là nớc kém chất lợng. Chất rắn trong nớc gồm hai loại: chất rắn lơ lửng và chất rắn hoà tan, và tổng hai chất rắn trên gọi là tổng chất rắn. Chất rắn lơ lửng thờng làm cho nớc bị đục, là một phần của chất rắn có trong nớc ở dạng không hoà tan. Căn cứ vào tổng hàm lợng chất rắn lơ lửng có trong nớc, ta có thể xét đoán hàm lợng mùn, sét và những phần tử nhỏ khác có trong nớc. Chúng có thể có hại vì làm giảm tầm nhìn của các động vật sống trong nớc và độ dọi của ánh sáng mặt trời qua nớc. Tuy nhiên nớc có chất rắn lơ lửng là đất mùn ( nh nớc phù sa ) đợc dùng làm nớc tới cho nông nghiệp rất tốt. Để xác định tổng chất rắn lơ lửng, mẫu nớc lấy về phải đợc làm ngay hoặc phải đợc bảo quản ở 4 o C nhằm ngăn ngừa sự phân huỷ chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Lấy một thể tích nớc nhất định, lọc qua giấy lọc đã biết khối lợng. Cặn trên giấy lọc đem sấy khô ở 105 o C ( thờng dùng 180 o C ), cân và tính ra mg/l. Chất rắn hoà tan, mắt thờng không nhìn thấy đợc, thờng làm cho nớc có mùi, vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nớc có màu. Các chất rắn tan trong nớc th- ờng là các chất khoáng vô cơ và đôi khi cả một số chất hữu cơ nh các muối clorua, cacbonat, hiđrocacbonat, nitrat, sunfat, phôtphat của một số kim loại nh Na, K, Ca, Mg, Fe, ,các phân bón. Nớc có hàm lợng các chất rắn hoà tan cao không dùng trong sinh hoạt đợc, không dùng để tới trong nông nghiệp trong thời gian dài đợc vì sẽ gây mặn cho đất. Nớc có chứa nhiều chất rắn tan có thể dẫn tới các vi sinh vật trong nớc bị hoại sinh, oxi bị tiêu thụ nhiều và nớc trở nên kị khí, dẫn đến hậu quả cá bị chết và do quá trình kị khí chiếm u thế nên giải phóng các bọt khí nh CO 2 , NH 3 , H 2 S, CH 4 làm cho nớc có mùi. Nớc có hàm lợng các chất tan lớn cũng không dùng đợc trong công nghiệp vì các chất rắn sẽ dẫn đến đóng cặn trong bể chứa, nồi hơi, máy móc, gây ra ăn mòn kim loại Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 3 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Để xác định tổng hàm lợng các chất rắn tan trong nớc, ta lọc mẫu nớc qua giấy lọc băng xanh để tách những phần tử lơ lửng không tan trong nớc. Lấy 250ml nớc đã lọc, làm bay hơi trên bếp cách thuỷ đến cạn khô, sau đó sấy cặn ở 180 o C, đem cân cặn và tính tổng hàm lợng chất rắn tan có trong nớc ra mg/l. 1.1.6. Độ dẫn điện [1] Các muối tan trong nớc tồn tại ở các dạng ion nên làm cho nớc có khả năng dẫn điện. Độ dẫn điện của nớc phụ thuộc vào nồng độ, tính linh động và hoá trị của các ion ( ở nhiệt độ nhất định). Nh vậy khả năng dẫn điện của nớc phản ánh hàm l- ợng chất rắn tan trong nớc. Để xác định độ dẫn điện ngời ta đo điện trở hoặc dùng máy đo độ dẫn trực tiếp với đơn vị là milisimen (mS). Độ dẫn điện của mẫu nớc đợc so với độ dẫn điện của dung dịch chuẩn KCl. ở 25 o C độ dẫn điện tơng ứng của dung dịch KCl với các nồng độ khác nhau nh sau : Dung dịch 0,001M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 141 mS Dung dịch 0,01M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 147,3 mS Dung dịch 0,05M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 666,8 mS Dung dịch 0,1M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 1290,0 mS 1.1.7. Độ cứng của nớc [1] Độ cứng của nớc do các kim loại kiềm thổ, chủ yếu là canxi và magie gây nên. Nớc cứng thờng không đợc gọi là ô nhiễm vì không gây hại tới sức khoẻ con ngời. Nhng nớc cứng lại gây nên hàng loạt các hậu quả: nớc cứng pha chè không ngấm, xà phòng không tạo bọt vì xà phòng tạo kết tủa với ion Ca 2+ , Mg 2+ . Độ cứng có hai dạng : Độ cứng tạm thời do muối hidrocacbonat của canxi và magie tạo nên. Độ cứng này sẽ mất khi đun sôi nớc vì các muối này bị phân huỷ tạo thành kết tủa, đó là dạng đóng cắn ở đáy và thành ấm đun nớc. Độ cứng vĩnh cửu do các muối clorua, sunfat, nitrat của canxi và magiê tạo nên. Độ cứng thờng đợc biểu thị bằng số milimol của các ion canxi và magiê có trong một lít nớc (trớc đây thờng đợc biểu thị bằng số mg CaO/lit hay bằng số mg CaCO 3 /lit). Để xác định độ cứng của nớc ngời ta thờng dùng phơng pháp chuẩn độ complexom với dung dịch đệm NH 3 + NH 4 Cl có pH =10. Với chất chỉ thị là Eriocrom T đen. 1.1.8. Độ axit [1] Độ axit đợc định nghĩa là hàm lợng của các chất có trong nớc tham gia phản ứng với kiềm mạnh (NaOH hay KOH). Độ axit của nớc đợc xác định bằng lợng kiềm đợc dùng để trung hoà nớc. Đối với các loại nớc thiên nhiên thờng gặp, độ axit của nớc phụ thuộc vào l- ợng CO 2 trong nớc. Các chất mùn và các axit hữu cơ có trong nớc cũng tạo nên một Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 4 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN phần độ axit của nớc thiên nhiên. Trong tất cả các trờng hợp đó, pH của nớc thờng không nhỏ hơn 4,5. Đối với nớc thải, chứa các loại axit mạnh tự do chứa các muối tạo bởi axit mạnh và bazơ yếu sẽ dẫn đến độ axit của nớc cao. Trong những trờng hợp này pH của nớc không lớn hơn 4,5. Để xác định độ axit của nớc, ngời ta chuẩn độ nớc bằng dung dịch chuẩn NaOH hay KOH, lợng dung dịch kiềm tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ với chất chỉ thị là metyl da cam tơng ứng với lợng axit tự do của nớc, còn nếu dùng chất chỉ thị là phenolphtalein thì tơng ứng với độ axit chung của nớc. Nếu pH của nớc 8,3 thì độ axit của nó bằng không. 1.1.8.1.Độ kiềm [1] Độ kiềm đợc định nghĩa là hàm lợng của các chất có trong nớc phản ứng với các axit mạnh. Để xác định độ kiềm của nớc ngời ta sử dụng phơng pháp chuẩn độ nớc bằng dung dịch axit mạnh. Đối với nớc thiên nhiên, độ kiềm của nó phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng muối cacbonat, hidrocacbonat của các kim loại kiềm thổ. Trong trờng hợp này pH của nớc thờng 8,3. Để xác định độ kiềm của nớc, ngời ta chuẩn độ mẫu nớc bằng dung dịch chuẩn HCl, lợng dung dịch axit tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ với chất chị thị là phenolphlalein (pH tđ ) tơng ứng với lợng kiềm tự do chất chỉ thị là metyl da cam (pH tđ = 4,5). Tơng ứng với độ kiềm toàn phần của nớc. Để xác định độ pH của nớc ngời ta thờng dùng máy đo pH. 1.1.9. Oxi hoà tan trong nớc (DO: dissoled oxygen) [1] Oxi tan trong nớc rất ít. Độ tan bão hoà của oxi trong nớc sạch ở O 0 C vào khoảng 14-15 ppm (hay mg/l). Thông thờng nớc ít bão hoà oxi mà chỉ có 70-80% so với mức bão hoà. Đôi khi do các thực vật nổi và các loại thực vật sống trong nớc thực hiện quá trình quang hợp mạnh nên giải phóng ra oxi nhiều làm cho oxi trong nớc đạt trên mức bão hoà (200% gọi là siêu bão hoà ). ở các hệ sinh thái nớc, trừ ban ngày có quá trình quang hợp xảy ra mạnh còn nói chung DO là nhân tố hạn chế và đôi khi gây nên tình trạng thiếu oxi và làm chết các sinh vật ở nớc. Trị số DO cho biết mức độ ô nhiễm của nguồn nớc, ví dụ khi có nhiều chất hữu cơ trong nớc thì DO giảm đáng kể. Nớc bình thờng có giá trị DO là 14-16 mg/l, nếu thấp hơn giá trị này là nớc ô nhiễm. Trị số DO cho biết mức độ ô nhiễm của nguồn nớc, ví dụ khi có nhiều chất hữu cơ trong nớc thì DO giảm đáng kể. Nớc bình thờng có giá trị DO là 14-16 mg/l, nếu thấp hơn giá trị này là nớc ô nhiễm. 1.1.11. Nhu cầu oxi sinh hoá (BOD: Biochemical Oxygen Demand) [1] Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 5 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN BOD là lợng oxi vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxi hoá các chất hữu cơ. Chất hữu cơ + O 2 vi sinh vật CO 2 + H 2 O + sản phẩm cố định Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hoà tan trong nớc . Chỉ tiêu BOD là chỉ tiêu thông dụng nhất để đánh giá mức độ ô nhiễm của một nguồn thải. Nó biểu thị cho lợng chất hữu có thể bị phân huỷ bởi vi sinh vật . Chỉ số BOD cao chứng tỏ lợng chất hữu cơ là chất bẩn có khả năng phân huỷ sinh học trong nớc càng lớn. Trong thực tế ngời ta không thể xác định lợng oxy hoá hoàn toàn chất hữu cơ bởi vi sinh vật vì đòi hỏi phải phải có nhiều thời gian. Vì vậy để xác định gần đúng giá trị BOD ngời ta chỉ cần xác định trong 5 ngày và có kí hiệu BOD 5 . 1.1.12. Nhu cầu oxi hoá học (COD:Chemical Oxygen Demand) [1] COD là lợng oxi cần thiết cho quá trình oxi hoá hoá học các chất hữu cơ có trong nớc thành CO 2 và H 2 O. COD là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nớc vì nó cho biết hàm lợng chất hữu cơ có trong nớc. Chỉ số COD biểu thị cả lợng chất hữu cơ không thể oxi hoá bằng vi sinh vật, do đó giá trị COD bao giờ cao hơn giá trị BOD. Ngoài BOD và COD, ngời ta thờng dùng một số chỉ số khác để đo hàm lợng các chất hữu cơ trong nớc nh: tổng cacbon hữu cơ (TOC- Total Organic Cacbon) và nhu cầu theo lý thuyết (ThOD: Theoretical Oxygen Demand) . TOC chỉ dùng đợc khi hàm lợng các chất hữu cơ có trong nớc thải tạo thành CO 2 + H 2 O, nhng đại lợng này chỉ tính đợc khi biết công thức hóa học của các chất hữu cơ, mà các chất hữu cơ có trong nớc rất phức tạp nên không thể tính đợc nhu cầu oxy theo lý thuyết nhng chắc chắn là: ThOD > COD > BOD cuối > BOD 5 . Bảng1. Tiêu chuẩn chất lợng nớc mặt TCVN 5942 1995 [5] STT Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn A B 1 pH 6 8,5 5,5 9 2 BOD 5 mg/l > 4 < 25 3 COD mg/l 10 35 4 Oxi hoà tan mg/l 6 2 5 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80 6 Asen mg/l 0,05 0,1 Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 6 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN 7 Bari mg/l 1 4 8 Cađimi mg/l 0,01 0,02 9 Chì mg/l 0,05 0,1 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05 11 Crom (III) mg/l 0,1 1 12 Đồng mg/l 0,1 1 13 Kẽm mg/l 1 2 14 Mangan mg/l 0,1 0,8 15 Niken mg/l 0,1 1 16 Sắt mg/l 1 2 17 Thuỷ ngân mg/l 0,001 0,002 18 Thiếc mg/l 1 2 19 Amoni (tính theo N ) mg/l 0,05 1 20 Florua mg/l 1 1,5 21 Nitrat (tính theo N) mg/l 10 15 22 Nitrit (tính theo N) mg/l 0,01 0,05 23 Xianua mg/l 0,01 0,05 24 Phenol (Tổng số) mg/l 0,001 0,02 25 Dầu, mỡ mg/l Không 0,3 26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5 27 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật (trừ DDT) mg/l 0,15 0,15 28 DDT mg/l 0,01 0,01 29 Coliform MPN/100ml 5000 10000 30 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq / l 0,1 0,1 31 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq /l 10 1,0 Chú thích: Cột A áp dụng đối với nớc mặt có thể dùng làm nguồn cấp nớc sinh hoạt (nhng phải qua quá trình xử lí theo quy định). Cột B áp dụng đối với nớc mặt dùng cho các mục đính khác. Nớc dùng cho nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản có quy định riêng. 1.2. Các phơng pháp cơ-lý-hóa xử lý nớc thải 1.2.1. Phơng pháp lắng và đông tụ [3] Nớc thải đợc đa vào bể chứa lắng các chất rắn. Thông thờng các chất lơ lửng lắng rất chậm hoặc khó lắng. Để tăng vận tốc lắng các chất này ngời ta dùng một số hóa chất sau làm tác nhân kết lắng. - Phèn Al 2 (SO 4 ) 3 . n H 2 O ( n = 13 -18); - Sô đa kết hợp với phèn: Na 2 CO 3 + Al 2 (SO 4 ) 3 ; Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 7 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN - Sắt sunfát FeSO 4 .7H 2 O; - Nớc vôi Ca(OH) 2 ; - Natri aluminat Na 2 Al 2 O 4 ; - Sắt (III) clorua và sắt (III) sunfat; - Dùng phèn thì phản ứng tạo photphat kết lắng nh sau: Al 2 (SO 4 ) + 2 PO 4 3- 2 AlPO 4 + 3 SO 4 2- pH tối u 5,6-8 - Dùng vôi loại bicacbonat, cacbonat photphat và magie theo các phản ứng sau: Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 2 CaCO 3 + 2 H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 CO 3 CaCO 3 + H 2 O - Dùng sắt (III) clorua để tạo phôtphat FeCl 3 +6H 2 O +PO 4 3- FePO 4 +3 Cl - + 6H 2 O - Dùng natri aluminat để loại photphat Na 2 Al 2 O 4 +2 PO 4 3- +4 H 2 O 2AlPO 4 + 2NaOH + 6OH - Những chất kết lắng thành bùn và trong bùn chứa nhiều hợp chất khó tan. Việc sử dụng bùn này làm phân bón có thể làm cho cây trồng khó tiêu hóa. 1.2.2. Phơng pháp hấp phụ [3] Phơng pháp này dựa trên nguyên tắc là các chất ô nhiễm tan trong nớc có thể đợc hấp phụ trên bề mặt một số chất rắn ( chất hấp phụ). Các chất hấp phụ thờng dùng trong mục đích này là than hoạt tính dạng hạt hoặc dạng bột, than bùn sấy khô hoặc có thể là đất sét hoạt tính diatomit, betomit. Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị hấp phụ. Lợng chất hấp phụ sử dụng tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lợng chất bẩn có ở trong nớc. Phơng pháp này có tác dụng tốt có thể hấp phụ đợc 85-95% các chất hữu cơ và màu. Để loại bỏ kim loại nặng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại ngời ta dùng than bùn để hấp phụ và nuôi bèo tây trên mặt hồ. 1.2.3. Phơng pháp trung hòa [3] Nớc có độ axit cao cần cho qua lọc với vật liệu lọc có tính kiềm nh với vôi, đá vôi đolomit hoặc dùng nớc vôi trung hoà trực tiếp. Cũng có khi dùng dung dịch kiềm (NaOH hoặc Na 2 CO 3 ) vào mục đích này. Nớc thải có độ axít cao cần cho qua lọc với vật liệu lọc có tính kiềm nh với vôi, đá vôi đolomit hoặc dùng nớc vôi trung hòa trực tiếp. Cũng có khi dùng dung dịch kiềm ( NaOH hoặc Na 2 CO 3 ) vào mục đích này. Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 8 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Nớc thải có tính kiềm dùng axít kỹ thuật pha loãng để trung hòa. Trớc khi trung hòa cần chuẩn bị và tính toán sao cho sau khi trung hòa đợc độ pH của nớc mong muốn với lợng hóa chất vừa đủ. 1.2.4. Phơng pháp dùng chất sát khuẩn [3] Nớc thải sau khi xử lý bằng các biện pháp cần thiết trớc khi đa vào sông hồ hoặc các nguồn nớc khác, cũng nh quay lại để cấp nớc sinh hoạt phải cần sát khuẩn. Chất sát khuẩn cần dùng và không gây độc hại là khí clo (Cl 2 ). Việc clo hóa nhằm mục đích diệt các vi sinh vật tảo và làm giảm mùi của nớc. Các hợp chất clo dùng ở đây là clo lỏng đợc chứa trong các bình thép (bom clo) vôi clorua có độ hoạt động của clo là 25 - 35% các hypoclorit NaOCl, Ca(OCl) 2 vừa có hoạt tính của clo vừa có hoạt tính oxy hóa nên có thể phân hủy nhiều chất độc hữu cơ thành chất không độc. 1.2.5. Các bể chứa và lắng [3] Các bể này có thể là bể bê tông hoặc ao hồ đợc gia cố nền móng sao cho nớc thải ít ngấm vào các tầng đất sâu. Nớc thải vào các bể này và đợc lu lại trong thời gian 2 - 10 h . Thực tế đây là sự mô phỏng quá trình lắng đọng tự nhiên của nớc trong các thủy vực. Sau thời gian 3 h thì hầu hết các chất rắn dễ lắng và 30 - 40% những chất rắn ở dạng lơ lửng huyền phù đợc lắng xuống đáy bể. Phần nớc ở trên đợc đa vào các qúa trình xử lý tích cực với các phơng pháp lên men, hiếu khí, thiếu khí hoặc kị khí tùy tiện. Các phần lắng cắn tùy từng công đoạn có thể làm phân bón cho cây trồng hoặc đem thiêu hủy. 1.3. Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học 1.3.1. Nguyên lý chung [4] Phơng pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nớc thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dỡng và tạo năng lợng. Trong qúa trình dinh dỡng, chúng nhận các chất dinh dỡng để xây dựng tế bào, sinh trởng và sinh sản nên sinh khối của chúng đợc tăng lên. Qúa trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là qúa trình oxy hóa sinh hóa. Để thực hiện qúa trình oxy hoá sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và phân tán nhỏ trong nớc thải cần đợc di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Theo quan điểm hiện đại nhất, qúa trình xử lý nớc thải hay nói đúng hơn là việc thu hồi các chất bẩn từ nớc thải và việc vi sinh vật hấp phụ các chất bẩn đó là một qúa trình gồm ba giai đoạn: Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lu và phân tử. Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào. Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lợng và qúa trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lợng. Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 9 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và qúa trình chuyển hóa các chất đóng vai trò chính trong qúa trình xử lý nớc thải. Ngời ta có thể phân loại các phơng pháp sinh học dựa trên các cơ sơ khác nhau. Song nhìn chung có thể chia chúng thành hai loại chính sau: xử lý sinh học hiếu khí và xử lý sinh học yếm khí 1.3.2. Phơng pháp hiếu khí [2,4 ] Đây là phơng pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 đến 40 0 C. Phơng trình tổng quát các phản ứng tổng hợp của quá trình oxy hoá sinh hóa ở điều kiện hiếu khí nh sau: C x H y O z N +(x+y/4- z/2 - 3/4) O 2 vi sinh vật x CO 2 + (y-3) /2 H 2 O + NH 3 + H (1) C x H y O z N + NH 3 + O 2 vi sinh vật C 5 H 7 NO 2 + CO 2 + H (2) Trong phản ứng trên, C x H y O z N là tất cả các chất hữu cơ của nớc thải, còn C 5 H 7 NO 2 là công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật, H là năng lợng. Phản ứng (1) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng l- ợng của tế bào, còn phải ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào. Lợng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nớc thải. Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì không đủ chất dinh dỗng, quá trình chuyển hoá các chất của tế bào xảy ra theo giai đoạn sau: C 5 H 7 NO 2 + 5 O 2 vi sinh vật 5 CO 2 + NH 3 + 2 H 2 O + H NH 3 + O 2 vi sinh vật HNO 2 + O 2 vi sinh vật HNO 3 Tổng lợng oxy tiêu tốn cho bốn phản ứng trên gần gấp hai lần lợng oxy tiêu tốn của hai phản ứng đầu. Từ các phản ứng trên thấy rõ sự chuyển hoá hoá học là nguồn năng lợng cần thiết cho các vi sinh vật. Các yếu tố chính ảnh hởng đến quá trình phân huỷ hiếu khí: pH: Đây là yếu tố có ảnh hởng rất nhiều đến quá trình xử lý. Khoảng pH tối u cho quá trình xử lý thờng là nằm gần vùng trung tính. Lợng oxy cung cấp cho quá trình xử lý phụ thuộc nhiều vào sự khuấy trộn, sục khí, Lợng oxy cung cấp càng nhiều thì càng làm tăng tốc độ quá trình xử lý. Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 10 [...]... trình xử lý yếm khí [5] Các sinh vật mà sử dụng cacbon từ các hợp chất hữu cơ cho sự sinh trởng đợc gọi là dị dỡng Dị dỡng là nguyên nhân làm giảm các chất thải Bằng việc tiêu hoá yếm khí này, các vi sinh vật yếm khí đã xử lý bùn từ quá trình xử lý nớc thải công nghiệp và nớc thải thành phố kể cả trờng hợp nớc thải công nghiệp có nồng độ đậm đặc Các sinh vật thuộc nhóm này bao gồm các vi sinh vật kỵ khí. .. cứ vào kết quả thực nghiệm khảo sát các chỉ tiêu trớc và sau khi xử lý đối mô hình phòng thí nghiệm, chúng tôi đã đề nghị mô hình xử lý nớc thải sinh hoạt bằng phơng pháp sinh học yếm khí Bảo đảm thời gian lu tối đa của nớc trong hệ thống là 3 ngày kết quả sau xử lý đạt mức giảm COD là khoảng 48% Giả thiét cho quy mô xử lý nớc thải sinh hoạt có lu lợng là 100 m3/ngày, với thời gian lu tối u là 3 ngày... kị khí ngoại trừ vi khuẩn quang tự dỡng mà sử dụng H2S nh chất cho electron 1.3.3.5 Xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học kị khí [4] 1.3.3.5.1 Lên men bùn cặn Phơng pháp này đợc dùng để xử lý nớc thải công nghiệp chứa hàm lợng các chất hữu cơ cao (BOD = 4 ữ 5g/l) Đây là phơng pháp cổ điển nhất dùng để ổn định bùn cặn, trong đó các vi khuẩn yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ Do bùn cặn của nớc thải công. .. hệ thống yếm khí Do vậy nếu ta dùng hệ thống thiết bị yếm khí thì sẽ cho kết quả xử lý cao hơn 3.6.Kết quả xử lý yếm khí trung bình sau từng ngày Bẳng 10 Kết quả phân tích các chỉ tiêu của mẫu nớc sông Kim Ngu sau xử lý yếm khí với thời gian lu khác nhau Mẫu ngày % COD đã xử lý NH4+v NH4+r NO2-v NO2-r (àg/l) (àg/l) (àg/l) (àg/l) Nguyễn Thị Phơng Mai 34 NO3-v (mg/l) NO3-r (mg/l) 45B - Công Nghệ Hoá... ra CH4 Trong xử lý chất thải bằng yếm khí , một số lợng lớn các sinh vật khác tham gia trong quá trình này, bao gồm các sinh vật hydrolyzing, các vi sinh vật tạo axit, các vi sinh vật tạo khí metan Metan đợc tạo ra bằng cách khử trực tiếp các nhóm metyl hoặc bằng cách khử CO2 thành CH4, khí H2 đợc sử dụng nh là tác nhân khử Vài vi khuẩn dị dỡng trong sự tiêu hoá vi sinh vật yếm khí là : Sinh vật Clostridium... tảo Sinh trởng của tự dỡng Hiếu khí Cacbon dioxit CO2 Yếm khí Sinh trởng và hô hấp của thực vật, động vật và vi sinh vật Hiếu khí Yếm khí Sự lên men Vi khuẩn ánh sáng Sự hô hấp của vi sinh vật yếm khí Các hợp chất hữu cơ CH2O Hình 1 Chu trình cacbon Các thực vật và các sinh vật quang tổng hợp có liên quan tới sự chuyển đổi tự dỡng của CO2 không khí thành sinh khối CO2 đợc quay vòng trở lại không khí bằng. .. phân tích COD tr ớc và sau khi xử lý 45B - Công Nghệ Hoá Học Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN Nhận xét: Với thời gian lu 1 ngày % COD giảm nhng ở những mức độ khác nhau do hàm lợng BOD ở trong nớc thải khác nhau Nớc sau xử lý trong hơn so với lúc cha xử lý 3.2 Xử lý yếm khí sau hai ngày Bảng 5:Kết quả phân tích COD của các mẫu nớc sông Kim Ngu sau xử lý yếm khí với thời gian lu 2 ngày: Mẫu... Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Trong đó N, K, P là các nguyên tố chủ yếu 1.3.3 Phơng pháp yếm khí 1.3.3.1 Nguyên lý chung [2,3,4] Đây là phơng pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí (CHO)nNS + O2 CO2 + H2O + sinh khối vi sinh + sản phẩm chính + các chất trung gian + CH4 + H2 + NH4+ + H2S + năng lợng ở điều kiện yếm khí sinh khối vi sinh vật đợc tạo thành ít, ngoài các chất trung gian tới (70%) có một sản đợc... Hình 9 Kết quả phân tích COD tr ớc và sau khi xử lý Nớc ra trong hơn so với đầu vào là độ đục giảm % COD đã xử lý sau ba ngày là cao nhất Sau ba ngày đã làm giảm triệt để đợc hàm lợng NO3- 3.4 Xử lý yếm khí sau bốn ngày Bảng7 Kết quả phân tích COD của mẫu nớc sông Kim Ngu sau xử lý yếm khí với thời gian lu là bốn ngày: Nguyễn Thị Phơng Mai 31 45B - Công Nghệ Hoá Học Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại... này để thu metan và quá trình này còn đợc gọi là lên men metan Các phơng pháp yếm khí đợc dùng để lên men bùn cặn sinh ra trong quá trình xử lý bằng phơng pháp sinh học, cũng nh nớc thải công nghiệp chứa hàm lợng các chất hữu cơ cao (BOD = 4 ữ 5 g/l) Đây là phơng pháp cổ điển nhất dùng để ổn định bùn cặn, trong đó các vi khuẩn yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ Tuỳ thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, ngời . con ngời. Hiện nay, ngời ta đã đa ra nhiều phơng pháp xử lý nớc thải sinh hoạt. Một trong những phơng pháp đó là xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học. Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trờng,. trong bản khoá luận này bớc đầu chúng tôi nghiên cứu công nghệ xử lý nớc thải sinh hoạt bằng phơng pháp yếm khí . Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học 1 Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học. yếm khí này, các vi sinh vật yếm khí đã xử lý bùn từ quá trình xử lý nớc thải công nghiệp và nớc thải thành phố kể cả trờng hợp nớc thải công nghiệp có nồng độ đậm đặc. Các sinh vật thuộc nhóm