Các quá trình hóa học xử lý nước cấp Trang 5 Chương 2.. Các quá trình hóa học xử lý nước thải • Nguồn gốc phân loại và thành phần tính chất các nước thải • Trung hồ nước thải • Oxy hố
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Hóa Mơi trường – BM KT&QL Mơi trường Q TRÌNH HĨA - SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC Giảng viên: Nguyễn Hoài Nam Email: namnh@tlu.edu.vn ĐT: 0904 384 847 Giới thiệu • Trang bị kiến thức • Cơ sở khoa học trình xử lý nước cấp nước thải • Q trình hố học • Q trình sinh học • Ứng dụng q trình cơng nghệ xử lý nước Nguyễn Hồi Nam Tài liệu tham khảo • Giáo trình • Vũ Minh Đức, Hóa học nước vi sinh vật học nước, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 2011 • Các tài liệu khác • Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, Cao Thế Hà, Cơ sở hố học q trình xử lý nước cấp nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2002 • Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Q trình vi sinh vật cơng trình cấp nước, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội, 1996 Nguyễn Hồi Nam Nội dung mơn học Chương Các q trình hóa học xử lý nước cấp • • • • • • Các tiêu đánh giá chất lượng nước tiêu chuẩn Keo tụ cặn bẩn nước Xử lý sắt mangan Khử trùng nước Làm mềm nước Một số trình xử lý đặc biệt Nguyễn Hồi Nam Nội dung mơn học Chương Các q trình hóa học xử lý nước thải • • • • Nguồn gốc phân loại thành phần tính chất nước thải Trung hồ nước thải Oxy hố chất nhiễm nước Quá trình hấp phụ trao đổi ion để xử lý chất độc hại Nguyễn Hoài Nam Nội dung môn học Chương Các khái niệm vi sinh vật • • • • Hình thái, cấu tạo nguyên tắc phân loại vi sinh vật Thành phần hoá học tế bào vi sinh vật Quy luật sinh trưởng phát triển vi sinh vật Sự phân bố vi sinh vật thiên nhiên vai trị chúng q trình chuyển hố chất Nguyễn Hồi Nam Nội dung mơn học Chương Vi sinh vật cơng trình nước cấp • Vi sinh vật gây bệnh tiêu vệ sinh vi sinh vật nước cấp sinh hoạt • Nguồn nước, nhiễm bẩn nguồn nước, trình tự làm nguồn nước • Những q trình vi sinh vật cơng trình cấp nước Nguyễn Hồi Nam Nội dung mơn học Chương Vi sinh vật cơng trình nước thải • Các loại nước thải vi sinh vật nước thải thị • Những q trình vi sinh vật cơng trình xử lý nước thải Nguyễn Hồi Nam Phần I Cơ sở hóa học q trình xử lý nước cấp nước thải Nguyễn Hoài Nam Chương Các q trình hóa học xử lý nước cấp Nguyễn Hồi Nam 10 5.2 Những q trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Giai đoạn thủy phân Nguyễn Hoài Nam 388 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Giai đoạn lên men axit hữu chất trung tính • Các axit hữu cơ: propionic, butyric, lactic, succinic, axetic, formic • Các chất trung tính: etanol, propanol, butanol, xeton • Sản phẩm Axit hữu PTL lớn → axit axetic • Vi sinh vật • • • • Clostridium Bacterium Bacillus Bacterioides (giàu axit amin) Nguyễn Hồi Nam 389 5.2 Những q trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Giai đoạn lên men tạo CH4 • Do decacboxyl hóa: • Chủ yếu từ axit axetic CH3COOH → CH4 + CO2 (70% CH4 tạo thành từ a axetic) • Khử CO2 H nhờ NADH2, NADPH2, FADH2 CO2 + 8H → CH4 + 2H2O Nguyễn Hoài Nam 390 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Giai đoạn lên men tạo CH4 • Ngoài Nguyễn Hoài Nam 391 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Giai đoạn lên men tạo CH4 • Vi sinh vật • VK ưa ấm (Mesophyl): toop : 35-37oC • Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium • VK ưa nóng (Thermophyl): toop: 55-60oC • Methanobacillus, Methanothrix, Methanospirilium Nguyễn Hồi Nam 392 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Các yếu tố ảnh hưởng • Nhiệt độ • VK ưa ấm: 35-37oC • Nhiệt độ khơng cao • CO2 khuếch tán mơi trường khử thành CH4 • Hiệu thu hồi CH4 cao (30% CH4 tạo thành nhờ khử CO2) • VK ưa nóng: 55-60oC • • • • Nguyễn Hồi Nam Đối lưu lớn CO2 khỏi mơi trường Lượng CO2 khử thành CH4 giảm Sử dụng để xử lý không thu biogas (tốc độ xử lý nhanh) 393 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Các yếu tố ảnh hưởng • pH • • • • Gđ 2: lên men axit hữu cơ, pHop = 4-4,5 Gđ 3: lên men tạo khí CH4, pHop = 6,5-7,5 Có phân vùng pH thiết bị Sử dụng hệ thiết bị • Thiết bị thực trình thủy phân lên men axit • Thiết bị thực q trình metan hóa Nguyễn Hồi Nam 394 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Các yếu tố ảnh hưởng • Tỷ lệ C/N: 30/1 • Sinh khối tạo thành ít, nên nhu cầu N khơng lớn • N > 30/1 không sử dụng hết → NH3 gây độc VSV • Thời gian lưu • 3-50 ngày, phụ thuộc chất BOD • Các loại đường: 3-10 ngày • Các chất hữu PTL lớn, khó phân giải: 30 ngày • Hợp chất lignoxenlulo: 50 ngày • Độ yếm khí • Các VK lên men tạo metan mẫn cảm với O2 Nguyễn Hoài Nam 395 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Các dạng xử lý yếm khí • Xử lý nước thải khơng thu biogas: bể phốt • Biogas: 65% CH4; 30% CO2; 5% khí khác: H2S, H2, • Bể phốt: 2-3 ngăn • Ngăn lắng: lắng thủy phân • Ngăn lên men axit tạo biogas • Ngăn lắng thứ cấp Nguồn: https://cdn.homedit.com/wpcontent/uploads/2021/06/Septic -tank-parts-DIAGRAM.jpg Nguyễn Hồi Nam Nguồn: https://huthamcaudanang.com/wpcontent/uploads/2019/11/Septic-tank.jpg 396 5.2 Những q trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Các dạng xử lý yếm khí • Xử lý yếm khí thu biogas • Bể túi ủ đơn giản • Bể (hầm) biogas có hệ thống thu biogas • Thiết bị UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Nguyễn Hoài Nam 397 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) • Đệm: sỏi, đá, nhựa tổng hợp • Sử dụng xử lý nước thải có tải lượng nhiễm khơng q lớn • Hiệu thu biogas phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu • Lý thuyết 1kg COD → 0,35 m3 CH4 Nguyễn Hoài Nam 398 5.2 Những trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Ưu điểm: • • • • • • • • Diện tích sử dụng hệ thống nhỏ, thời gian sử dụng dài Chịu tải trọng cao, COD đầu vào lớn Hiệu suất 85-90% Bùn bảo quản dài mà không cần cấp dinh dưỡng Tiêu thụ lượng (năng lượng cấp cho bơm nước thải) Tạo biogas, tận dụng làm nguồn nhiên liệu Tạo bùn, giảm chi phí xử lý bùn thải Yêu cầu dinh dưỡng (N, P) thấp so với xử lý hiếu khí, hệ số tạo sinh khối thấp Nguyễn Hồi Nam 399 5.2 Những q trình VSV CTXLNT 5.2.5 Các q trình sinh hố diễn cơng trình làm yếm khí • Nhược điểm: • • • • Mất thời gian dài khởi động (6-12 tuần) Thời gian lưu nước thải lớn (tính ngày) Tạo nước thải có chứa H2S, NH3 gây mùi Vận hành phức tạp Nguyễn Hồi Nam 400 Các nội dung • Các loại nước thải thị • Vi sinh vật nước thải thị • Lý thuyết xử lý nước thải phương pháp sinh học • Xử lý nước thải biện pháp hiếu khí tự nhiên • Ơxy hố sinh hố cơng trình nhân tạo • Các q trình sinh hố cơng trình yếm khí Nguyễn Hồi Nam 401 KẾT THÚC Nguyễn Hoài Nam 402