Giáo trình quá trình hóa lý và sinh học trong xử lý nước (ngành cấp thoát nước trình độ cao đẳng)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: Q TRÌNH HÓA LÝ VÀ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC NGÀNH: CẤP THỐT NƯỚC TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 403A/QĐ-CĐXD ngày 13 tháng 05 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Q trình hóa lý sở tảng để xử lý loại nước cấp nước song, suối, ao, hồ… nước thải nước thải sinh hoạt, nước thải dệt nhuộm… Đặc biệt, nhu cầu sử dụng nước ngày gia tăng, phát triển cơng nghiệp hóa, đại quá nhanh làm chất lượng nguồn nước ngày giảm, nước mặt nước ngầm ngày bị nhiễm nặng hơn…địi hỏi trình độ người kỹ sư ngày cao Vì thế, giáo trình giúp người học hiểu rõ chất thành phần nước biến đổi thành phần qua thời gian Từ tảng, sở để đưa công nghệ xử lý phù hợp với tính chất nước Giáo trình Qúa trình hóa lý sinh học xử lý nước cấp biên soạn nhằm đáp ứng yêu cầu Giáo trình gồm phần: Phần sở hóa lý phần sinh học nước, làm tài liệu học tập cho sinh viên hệ cao đẳng quy ngành Cấp thoát nước Chương 1: Những khái niệm q trình hóa học dung dịch Chương 2: Cơ sở hóa học q trình xử lý nước cấp Chương 3: Đại cương vi sinh vật Chương 4: Quá trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật Chương 5: Vai trò vi sinh vật chu trình sinh địa hóa Chương 6: Vi sinh vật trình xử lý nước thải Tác giả chân thành cảm ơn thầy cô Trung tâm đào tạo ngành nước miền Nam đóng góp ý kiến có ích khích lệ tơi trình biên soạn giáo trình Tuy cố gắng giáo trình khơng tránh khỏi số sai sót định, kính mong q đồng nghiệp độc giả cho ý kiến để hoàn thiện Tham gia biên soạn Chủ biên: Lê Thị Thái Hà MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH HĨA HỌC VÀ DUNG DỊCH 13 1.1 Đặt vấn đề 13 1.1.1 Nguyên từ phân tử 13 1.1.2 Khối lượng nguyên tử phân tử: 14 1.2 Dung dịch 15 1.2.1 Các hệ phân tán - Dung dịch: 15 1.2.2 Cách biểu diễn thành phần dung dịch: 16 1.2.3 Độ tan dung dịch: 17 1.2.4 Axit bazơ - độ pH dung dịch 17 1.2.5 Dung dịch đệm: 18 1.3 Năng lượng bề mặt hệ thống phân tán keo 19 1.4 Dung dịch điện ly: 19 1.4.1 Tính chất dung dịch điện ly 20 1.4.2 Thuyết điện ly 20 1.4.3 Độ điện ly, chất điện ly mạnh, chất điện ly yếu 21 1.4.4 Giải thích tính chất dung dịch điện ly 23 1.5 Cân hóa học 24 1.5.1 Sự ion hóa nước 24 1.5.2 Thuyết axit- bazơ số axit- bazơ 25 CÂU HỎI: 28 Chương 2: CƠ SỞ HĨA HỌC TRONG Q TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC CẤP 30 31 2.1 Các phản ứng hóa học mơi trường nước: 31 2.1.1 Các phản ứng kết tủa 32 2.1.2 Các phản ứng axit/bazo: 33 2.2 Tính chất vật lý hóa học nước: 33 2.2.1 Các tiêu lý học 33 2.2.2 Các tiêu hóa học 35 2.3 Các q trình hịa tan oxy nước tự nhiên: 46 2.4 Q trình keo tụ - tạo bơng: 46 2.5 Các loại hóa chất dùng keo tụ: 47 2.5.1 Các loại hóa chất thường dùng: 47 2.5.2 Ưu, nhược điểm loại phèn 48 BÀI TẬP THỰC HÀNH 53 CÂU HỎI: 57 CHƯƠNG 3: ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT 58 59 3.1 Sự phân bố vi sinh vật tự nhiên 59 3.1.1 Môi trường đất phân bố vi sinh vật đất 59 3.1.2 Môi trường nước phân bố vi sinh vật nước 64 3.1.3 Mơi trường khơng khí phân bố vi sinh vật khơng khí 65 3.2 Đặc điểm chung vi sinh vật 66 3.2.1 Kích thước nhỏ bé 67 3.2.2 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh 67 3.2.3 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh 67 3.2.4 Năng lực thích ứng mạnh dễ phát sinh biến dị 67 3.2.5 Phân bố rộng, chủng loại nhiều 68 3.3 Vai trò vi sinh vật 69 3.4 Vi khuẩn 69 3.5 Vi rút 71 3.5.1 Đặc điểm chung 71 3.5.2 Hình thái cấu trúc virus 71 3.6 Các loại vsv khác 73 3.6.1 Nấm mốc: 73 3.6.2 Nấm men: 74 CÂU HỎI: 74 chương : QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 75 76 4.1 Giới thiệu enzym nước 76 4.1.1 Cấu tạo enzym 76 4.1.2 Các loại enzym dùng xử lý nước: 76 4.2 Động học enzyme bể phản ứng: 77 4.2.1 Phản ứng bậc nhất: 77 4.2.2 Phản ứng bậc hai 78 4.2.3 Phản ứng bậc không: 79 4.3 Các yếu tố ảnh hưởng enzyme: 79 4.3.1 Về nhiệt độ: 79 4.3.2 Về nồng độ pH 79 4.3.3 Về nồng độ muối: 79 4.3.4 Về ảnh hưởng chất độc 79 4.4 Nuôi cấy dạng mẻ 79 CÂU HỎI: 80 Chương 5: VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG CÁC CHU TRÌNH SINH ĐỊA HÓA 82 83 5.1 Sự phát triển vi sinh vật môi trường nước: 83 5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển vi sinh vật: 83 5.3 Chu trình Nitơ 84 5.3.1 Vịng tuần hồn nitrogen tự nhiên 84 5.3.2 Q trình amơn hố 85 5.3.3 Q trình nitrate hố 87 5.3.4 Quá trình phản nitrate hoá 88 5.4 Chu trình Photpho 89 5.4.1 Vịng tuần hồn phosphore tự nhiên 89 5.4.2 Sự phân giải phosphore hữu đất vi sinh vật 89 5.4.3 Sự phân giải phosphore vô vi sinh vật 90 5.5 Chu trình Lưu huỳnh 91 5.5.1 Sự oxy hoá hợp chất lưu huỳnh vi khuẩn tự dưỡng hoá 91 5.5.2 Sự oxy hoá hợp chất lưu huỳnh vi khuẩn tự dưỡng quang 92 5.5.3 Sự khử hợp chất lưu huỳnh vô vi sinh vật 92 5.6 Chu trình Carbon 92 5.6.1 Vịng tuần hồn Cacbon khí 92 5.6.2 Sự diện cacbon tự nhiên: 93 5.7 Các loài vi sinh vật dùng xử lý nước thải: 95 CÂU HỎI: 96 Chương 6: VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 97 97 6.1 Giới thiệu q trình bùn hoạt tính: 97 6.2 Các thông số hoạt động q trình bùn hoạt tính: 97 6.2.1 Chỉ số thể tích bùn (SVI): 97 6.2.2 Chỉ số mật độ bùn (SDI) 97 6.2.3 Bùn hoạt tính tuần hồn 98 6.2.4 Tuổi bùn 98 6.2.5 Tỷ số F/M 98 6.3 Quá trình sinh trưởng bám dính: 99 6.3.1 Diễn biến trình xử lý vi sinh vật bám dính 99 6.3.2 Các vi sinh vật bám dính bề mặt vật liệu 99 6.3.3 Cấu tạo màng vi sinh vật 100 CÂU HỎI: 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên học phần: Q TRÌNH HĨA LÝ VÀ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC Mã học phần: 23700201 Thời gian thực học phần: 60 giờ; (Lý thuyết: 34 giờ; Thực hành, thí nghiệm: 23 giờ; Kiểm tra 03 giờ) I Vị trí, tính chất học phần: - Vị trí: Đây học phần sở ngành cho sinh viên ngành Cấp nước, Cơng nghệ kỹ thuật mơi trường - Tính chất: Học phần tảng cho học phần chuyên ngành sau lĩnh vực xử lý nước cấp, xử lý nước thải Là học phần cần thiết thiếu cho sinh viên chuyên ngành II Mục tiêu học phần: - Về kiến thức: + Trình bày khái niệm cân vật chất mơi trường + Phân tích phản ứng hóa học xảy mơi trường nước + Giúp sinh viên phân tích chất ngun lý q trình hóa học sinh học áp dụng công nghệ môi trường, vận hành nghiên cứu trình xử lý nước cấp, xử lý nước thải + Nêu yếu tố ảnh hưởng đến vi sinh vật trình xử lý nước thải - Về kỹ năng: + Sinh viên có khả thực phản ứng keo tụ, nuôi cấy vi sinh vật nước thải + Sinh viên rèn luyện kỹ thuyết trình - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Sinh viên có tinh thần học tập nghiêm túc cầu tiến + Chịu trách nhiệm làm việc nhóm, làm việc tập thể thơng qua việc tích cực tham gia thảo luận lớp thực hành, tập nhà NỘI DUNG MƠN HỌC: 6.1 Chương trình khung : Thời gian học tập (giờ) Số tín Tổng số Lý thuyết Thực hành/Thực tập, Thảo luận, Bài tập 21 435 173 239 23 23200101 Giáo dục trị 75 41 29 20102102 Giáo dục thể chất 60 51 23102101 Giáo dục quốc phòng – an ninh 75 36 35 23103104 Tin học 75 15 58 23800029 Pháp luật 30 18 10 23300101 Anh văn 45 15 28 23300102 Anh văn 2 45 15 28 23300106 Anh văn 2 30 28 Học phần chuyên môn 64 1665 496 1072.5 96.5 Kiến thức sở 18 330 188 123 19 24201104 Hình họa – Vẽ kỹ thuật 18 60 30 26 23900118 Vật liệu xây dựng 60 30 27 23502102 Sức bền vật liệu 45 25 18 60 34 24 23700202 Thủy lực 45 41 23506110 Trắc địa 60 28 28 Kiến thức chuyên ngành 40 1200 262 869 69 23700101 Cấp nước cơng trình 60 30 26 23402195 Lắp đặt điện công trình 60 10 45 23700203 Mạng lưới cấp nước 30 27 23700204 Mạng lưới thoát nước 30 27 45 15 25 Mã MH I II II.1 23700201 II.2 23700205 Tên mơn học Các mơn học chung Q trình Hóa lý Sinh học xử lý nước Cơng trình thu, trạm bơm cấp thoát nước Kiểm tra Thời gian học tập (giờ) Số tín Tổng số Lý thuyết Thực hành/Thực tập, Thảo luận, Bài tập 23700206 Kỹ thuật xử lý nước cấp 60 28 30 23700207 Đồ án Mạng lưới cấp nước 45 10 32 23700208 Kỹ thuật xử lý nước thải 60 28 30 23700209 Đồ án Mạng lưới thoát nước 45 10 32 23700103 Đồ án Cấp thoát nước cơng trình 45 10 30 23700111 Lắp đặt đường ống Cấp thoát nước 60 10 45 23601104 Dự toán Xây dựng 60 25 30 60 10 45 23506118 Tổ chức thi công 45 22 20 23700210 Thực tập doanh nghiệp 135 132 23700107 Thực tập tốt nghiệp 135 132 23700107 Đồ án tốt nghiệp 225 215 10 135 46 80.5 8.5 24201201 Cấu tạo – vẽ chuyên môn 45 13 28 23501101 Bê tông Cốt thép 45 19 22.5 3.5 23506112 Kỹ thuật thi công 60 36 20 60 47 23602101 Giám sát quản lý khối lượng 45 14 30 23506101 An toàn lao động 30 27 135 15 120 75 15 60 Mã MH 23700112 Tên môn học Lắp đặt thiết bị Cấp nước cơng trình Kiểm tra Học phần từ chọn II.3 23401118 II.4 (Chọn học phần môn học sau) Thực hành tay nghề ngành Cấp thoát nước Học phần thay khóa luận tốt nghiệp 23700118 Thiết kế hệ thống Cấp thoát nước