Khử nito bằng biện pháp sinh học

Khử nito bằng biện pháp sinh học

1 MỞ ĐẦU

Tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam rất nhanh cùng với sự phát triển của công nghiệp

Tỉ lệ dân số tại các thành thị tăng cùng với tốc độ đô thị hóa Nước thải từ các thànhphố, khu dân cư tập trung, khu công nghiệp cũng tăng theo mức tăng dân số với lượngthải lớn Lưu lượng nước thải của thành phố 20 vạn dân khoảng 40.000 - 60.000

m3/ngày Hiện nay, tại thành phố Hà Nội tổng lượng nước thải (năm 2005) khoảng550.000 m3/ngày

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 55-65% tổnglượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có các vi sinh vật gây bệnh Thànhphần các chất ô nhiễm trong nước thải như BOD5 là 110 - 400mg/l, tổng lượng nitơ TN

là 20-85mg/l trong đó nitơ amoni là 12-50mg/l

Cùng nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp cũngchứa nhiều loại chất tạp chất phức tạp, có nhiều loại chứa nhiều chất bẩn vô cơ, đặc biệt

là các kim loại nặng như trong các ngành công nghiệp có công nghệ mạ Nước thảitrong các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, thuộc da, giết mổ chứa nhiều các chấthữu cơ, các vi khuẩn gây bệnh

Sự phát triển nhanh của nền kinh tế dẫn đến sự cải thiện về mức sống của ngườidân cũng như sự đòi hỏi về mức độ Vệ sinh môi trường Vì vậy xây dựng các công trình

xử lý nước thải phải đạt các yêu cầu về chất lượng nguồn nước xả ra Nồng độ các chất

ô nhiễm trong nước thải thấp hơn giá trị giới hạn cho phép quy định khi xả ra các loạinguồn nước mặt khác nhau

Một trong những chỉ tiêu cần phải đạt được là hàm lượng nitơ trong nước thải.Theo TCVN 6772:2000 thì lượng N-NH4 không lớn hơn 0.05mg/l với nguồn loại A và1mg/l với nguồn loại B Hàm lượng Nitơ trong nước thải cao làm ảnh hưởng đến sứckhỏe con người, đến môi trường và với các quá trình xử lý khác trong trạm xử lý nướcthải

Có nhiều biện pháp để khử nitơ trong nước thải và trong giới hạn của chuyên đềnày, chúng tôi đưa ra các biện pháp sinh học để khử Nitơ

Nitơ phân tử N2

Amôn hóa NH4+ hoặc NH3

+ O2 Nitrit hoá

+ O2 Khử nitơrat

Cố định nitơ

2 TỔNG QUAN

2.1 Trạng thái tồn tại của Nitơ trong nước thải

Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu cơ, amoni

và các hợp chất dạng ôxy hoá (nitrit và nitrat) Các hợp chất nitơ là các chất dinh dưỡng,chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ các quá trình sinh hoá

Hình 1 Chu trình Nitơ trong tự nhiên Hợp chất hữu cơ chứa nitơ là một phần cấu thành phân tử protein hoặc là thành phần

phân huỷ protein như là các peptid, axit amin, urê

Hàm lượng amoniac (NH 3 ) chính là lượng nitơ amôn (NH +

4 ) trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số loại nước thải khác có thể rất cao Các tác nhân gây ô nhiễm Nitơ trong nước thải công nghiệp: chế biến sữa,

rau quả, đồ hộp, chế biến thịt, sản xuất bia, rượu, thuộc da.

Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ (35%) Nguồnnitơ chủ yếu là từ nước tiểu Mỗi người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước 1,2lít nước tiểu, tương đương với 12 g nitơ tổng số Trong số đó nitơ trong urê(N-CO(NH2)2) là 0,7g, còn lại là các loại nitơ khác Urê thường được amoni hoá theophương trình như sau

♦ Trong mạng lưới thoát nước urê bị thuỷ phân:

CO(NH 2 ) 2 + 2H 2 O = (NH 4 ) 2 CO 3 (1.2)

♦ Sau đó bị thối rữa:

(NH 4 ) 2 CO 3 = 2NH 3 + CO 2 + H 2 O (1.3)

Như vậy NH3 chính là lượng nitơ amôn trong nước thải Trong điều kiện yếm khíamoniac cũng có thể hình thành từ nitrat do các quá trình khử nitrat của vi khuẩnDenitrificans

Lượng chất bẩn Nitơ amôn (N-NH4) một người trong một ngày xả vào hệ thống thoátnước: 7 g/ng.ngày

Trong thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư:

Bảng 1 Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất Nitơ trong nước thải sinh hoạt

Các quá trình nitrit và nitrat hoá diễn ra theo phản ứng bậc I:

NH 4 + kn NO 2 - km NO 3 -

Trong đó: k n và k m là các hằng số tốc độ nitrit và nitrat hoá

Các phương trình phản ứng của quá trình nitrit và nitrat hoá được biểu diễn như sau:

NH 4 + + 1,5O 2 Nitrosomonas NO 2 - + H 2 O + 2H +

NO 2 - + 0,5O 2 Nitrobacter NO 3

-NH 4 + + 2O 2 NO 3 - + H 2 O + 2H + Quá trình nitrat hoá cần 4,57g ôxy cho 1g nitơ amôn Các loại vi khuẩn Nitrosomonas

và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điều kiện nhiệt độ từ 20÷30oC

Nitrit là hợp chất không bền, nó cũng có thể là sản phẩm của quá trình khử nitrat trongđiều kiện yếm khí

Ngoài ra, nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện hoá Trongtrạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ nitrit, nitrat thường rất thấp, nó thườngnhỏ hơn 0,02 mg/l Nếu nồng độ amoni, giá trị pH và nhiệt độ của nước cao, quá trìnhnitrit hoá diễn ra thuận lợi, và nồng độ của nó có thể đạt đến giá trị lớn Trong quá trình

xử lý nước, nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột

Nitrat (NO3-) là dạng hợp chất vô cơ của nitơ có hoá trị cao nhất và có nguồn gốc chính

từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công nghiệp thực phẩm, hoá chất, chứa một lượng lớn các hợp chất nitơ Khi vào sông hồ, chúng tiếp tục bị nitrat hoá, tạothành nitrat

Nitrat hoá là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ chứa nitơ.Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước thải bằngphương pháp sinh học

Mặt khác, quá trình nitrat hoá còn tạo nên sự tích luỹ ôxy trong hợp chất nitơ để cho cácquá trình ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng ôxy hoà tan trong nướcrất ít hoặc bị hết

Khi thiếu ôxy và tồn tại nitrat hoá sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách ôxy khỏi nitrat vànitrit để sử dụng lại trong các quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ khác Quá trình này đ-ược thực hiện nhờ các vi khuẩn phản nitrat hoá (vi khuẩn yếm khí tuỳ tiện) Trong điềukiện không có ôxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơ cácbon, một số loại vi khuẩnkhử nitrat hoặc nitrit để lấy oxy cho quá trình ôxy hoá các chất hữu cơ Quá trình khửnitrat được biểu diễn theo phương trình phản ứng sau đây:

4NO 3 - + 4H + + 5C hữu cơ 5CO 2 + 2N 2 + 2H 2 O

Trong quá trình phản nitrat hoá, 1g nitơ sẽ giải phóng 1,71g O2 (khử nitrit) và 2,85g O2

(khử nitrat)

2.2 Tác hại của Nitơ trong nước thải

2.2.1 Tác hại của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng

Trên bình diện sức khoẻ Nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng về môitrường Sự có mặt của Nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hệsinh thái và sức khoẻ cộng đồng Khi trong nước thải có nhiều Amôniăc có thể gây độccho cá và hệ động vật thuỷ sinh, làm giảm lượng ôxy hoà tan trong nước Khi hàmlượng nitơ trong nước cao cộng thêm hàm lượng phôtpho có thể gây phú dưỡng nguồntiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng ôxy hoà tan trong nướcgiảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ

Khi xử lý nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất nitơ đi vào trong chuỗi thức ănhay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm Nitrat tạo chứng thiếuVitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các nitrosamin là nguyên nhân gâyung thư ở người cao tuổi Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặcqua nước dùng để pha sữa Khi lọt vào cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit nhờ vikhuẩn đường ruột Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người Khitác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành cáchợp chất chứa nitơ gây ung thư Trong cơ thể Nitrit có thể ôxy hoá sắt II ngăn cản quátrình hình thành Hb làm giảm lượng ôxy trong máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độcao có thể dẫn đến tử vong

2.2.2 Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường

Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng Dovậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du như rêu, tảo gây tìnhtrạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môitrường trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH4 , H2S,

CO2, CH4 tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nước Hiện tượng đó gọi là phúdưỡng nguồn nước

Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải.Đặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô Lịch đều có màu xanh đenhoặc đen, có mùi hôi thối do thoát khí H2S Hiện tượng này tác động tiêu cực tới hoạtđộng sống của dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ônhiễm không khí của khu dân cư

Hình 2 Qúa trình phú dưỡng trong thủy vực nước mặt

2.2.3 Tác hại của Nitơ đối với quá trình xử lý nước

Sự có mặt của Nitơ có thể gây cản trở cho các quá trình xử lý làm giảm hiệu quả làmviệc của các công trình Mặt khác nó có thể kết hợp với các loại hoá chất trong xử lý đểtạo các phức hữu cơ gây độc cho con người

Với đặc tính như vậy việc xử lý Nitơ trong giai đoạn hiện nay đang là vấn đề đáng đượcnghiên cứu và ứng dụng.Vấn đề này đã được các nhà nghiên cứu, các học giả đi sâu tìmhiểu

2.3 Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải hiện nay

Đã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải được nghiên cứu

và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá học, sinh học, vật lý v v.Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được một mô hình xử lý nitơ chuẩn để có thể

áp dụng trên một phạm vi rộng Dưới đây là bảng phân tích một cách tổng quan nhất vềdạng và hiệu suất làm việc của các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải đã đượcnghiên cứu và ứng dụng

Bảng 2 Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải

Các phương pháp xử lý Hiệu suất xử lý nitơ ( % ) Hiệu suất

xử lý %Nitơ dạng hữu cơ NH3 - NH4+ NO3-

Thu hoạch sinhkhối

Thu hoạch sinh

Xử lý bởi quátrình làmthoáng

Tách bằng cácquá trình nitrat

với Amôni

Hiệu suất

Trao đổi iôn có chọn lọc

với Nitrat Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 75-90% 70-90%

Qua bảng phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý nitơ, ta thấy việc xử lý nitơ bằng phươngpháp sinh học cho hiệu quả rất cao Cùng với việc ứng dụng phương pháp sinh học đểkhử nitơ trong nước thải, ta còn lưu ý đến các phương pháp khác như: hóa học (châmclo), vật lý (thổi khí), trao đổi ion Theo thống kê các nhà máy ứng dụng các công nghệ

để xử lý nitơ thì chi có 6/1200 nhà máy là sử dụng biện pháp thổi khí, 8/1200 nhà máy

sử dụng biện pháp châm clo và duy nhất có 1 nhà máy là sử dụng biện pháp trao đổi ion

Sở dĩ những biện pháp này ít được dùng là do chi phí đầu tư lớn, thêm vào đó là sự phứctạp trong quá trình vận hành và bảo dưỡng

Các phương pháp chủ yếu là:

Phương pháp sinh học:

- Các muối nitrat, nitrit tạo thành trong quá trình phân hủy hiếu khí sẽ được khử trongđiều kiện thiếu khí (anoxic) trên cơ sở các phản ứng khử nitrat

Phương pháp hoá học và hoá lý:

- Vôi hoá nước thải đến pH = 10÷11 để tạo thành NH4OH và thổi bay hơi trên cáctháp làm lạnh

- Phốt pho được lắng xuống nhờ các muối sắt, nhôm hoặc vôi

Tuy nhiên, trong đó, phương pháp sinh học lại có những ưu điểm nổi bật như;

- Hiệu suất khử nitơ rất cao

- Sự ổn định và đáng tin cậy của quá trình rất lớn

- Tương đối dễ vận hành, quản lý

- Diện tích đất yêu cầu nhỏ

- Chi phí đầu tư hợp lý, vừa phải

2.4 Kết luận

Với những tác động xấu của hàm lượng nitơ có trong nước thải sinh hoạt và khu côngnghiệp đến sức khỏe con người cũng như môi trường, chúng ta nên xử lý nitơ xuốngdươi tiêu chuẩn cho phép trước khi xả nước thải ra môi trường (sông, hồ )

Từ việc xem xét, đánh giá hiệu quả xử lý cũng như tổng quan các phương pháp xử lýnitơ trong nước thải, chúng tôi lựa chọn phương pháp sinh học để xử lý

3 Xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học

3.1 Cơ sở lý thuyết các quá trình xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học

Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, nitơ amôn sẽ đượcchuyển thành nitrit và nitrat nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Khimôi trường thiếu ôxy, các loại vi khuẩn khử nitrat Denitrificans (dạng kỵ khí tuỳ tiện)

sẽ tách ôxy của nitrát (NO3-) và nitrit (NO2-) để ôxy hoá chất hữu cơ Nitơ phân tử N2 tạothành trong quá trình này sẽ thoát ra khỏi nước

Hình 3 Qúa trình chuyển hóa Nitơ trong nước thải

Quá trình chuyển NO3- → NO2- → NO → N2O → N2 với việc sử dụng mêtanol làmnguồn các bon được biểu diễn bằng các phương trình sau đây:

3.1.1 Nitrat hóa

Nitrat hoá là một quá trình tự dưỡng (năng lượng cho sự phát triển của vi khuẩn đượclấy từ các hợp chất ôxy hoá của Nitơ, chủ yếu là Amôni Ngược với các vi sinh vật dịdưỡng các vi khuẩn nitrat hoá sử dụng CO2 (dạng vô cơ) hơn là các nguồn các bon hữu

cơ để tổng hợp sinh khối mới Sinh khối của các vi khuẩn nitrat hoá tạo thành trên mộtđơn vị của quá trình trao đổi chất nhỏ hơn nhiều lần so với sinh khối tạo thành của quátrình dị dưỡng

Quá trình Nitrat hoá từ Nitơ Amôni được chia làm hai bước và có liên quan tới hai loại

vi sinh vật , đó là vi khuẩn Nitơsomonas và Vi khuẩn Nitơbacteria ở giai đoạn đầu tiênamôni được chuyển thành nitrit và ở bước thứ hai nitrit được chuyển thành nitrat

Bước 1 NH4 + 1,5 O2  NO2- + 2H+ + H2OBước 2 NO-

2 + 0,5 O2  NO3

-Các vi khuẩn Nitơsomonas và Vi khuẩn Nitơbacteria sử dụng năng lượng lấy từ cácphản ứng trên để tự duy trì hoạt động sống và tổng hợp sinh khối Có thể tổng hợp quátrình bằng phương trình sau :

NH4 + 2 O2  NO3- + 2H+ + H2O (*)Cùng với quá trình thu năng lượng, một số iôn Amôni được đồng hoá vận chuyển vàotrong các mô tế bào Quá trình tổng hợp sinh khối có thể biểu diễn bằng phương trìnhsau :

4CO2 + HCO3- + NH+ + H2O  C5H7O2N + 5O2

C5H7O2N tạo thành được dùng để tổng hợp nên sinh khối mới cho tế bào vi khuẩn.Toàn bộ quá trình ôxy hoá và phản ứng tổng hợp được thể hiện qua phản ứng sau :

NH4+1,83O2+1,98 HCO3-  0,021C5H7O2N + 0,98NO3-+1,041H2O+1,88H2CO3

Lượng ôxy cần thiết để ôxy hoá amôni thành nitrat cần 4,3 mg O2/ 1mg NH4 Giá trịnày gần bằng với giá trị 4,57 thường được sử dụng trong các công thức tính toán thiết

kế Giá trị 4,57 được xác định từ phản ứng (*) khi mà quá trình tổng hợp sinh khối tếbào không được xét đến

3.1.2 Khử nitrit và nitrat:

Trong môi trường thiếu ôxy các loại vi khuẩn khử nitrit và nitrat Denitrificans (dạng kịkhí tuỳ tiện) sẽ tách ôxy của nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) để ôxy hoá chất hữu cơ Nitơphân tử N2 tạo thành trong quá trình này sẽ thoát ra khỏi nước

+ Khử nitrat :

NO3- + 1,08 CH3OH + H+  0,065 C5H7O2N + 0,47 N2 + 0,76CO2 + 2,44H2O+ Khử nitrit :

NO2- + 0,67 CH3OH + H+  0,04 C5H7O2N + 0,48 N2 + 0,47CO2 + 1,7H2O

Như vậy để khử nitơ công trình xử lý nước thải cần :

Điều kiện yếm khí ( thiếu ôxy tự do )

Có nitrat (NO3- ) hoặc nitrit (NO2-)

Có vi khuẩn kị khí tuỳ tiện khử nitrat;

Cú nguồn cỏcbon hữu cơ

Nhiệt độ nước thải khụng thấp

3.2 Cỏc dõy chuyền và cụng trỡnh xử lý nitơ trong nước thải

3.2.1 Dõy chuyền cụng nghệ xử lý nitơ

- Quỏ trỡnh hậu phản (Post - denitrification)

Nitrat húa (Xử lý sinh học bậc 2) → Phản nitrat(Xử lý bậc 3)

Nước thải sau xử lý Nước thải trước xử lý

Bùn tuần hoàn

Có thể bổ sung nguồn cácbon hữu cơ

Bể lắng Anoxic

Aeroten (XLSH hoàn toàn hay thổi khí kéo dài) + Ôxy hóa hiếu khí chất hữu cơ

+ Nitrat hóa

+ Khử nitrat hóa

Bùn dư

NO3Cấp khí

Hỡnh 4 Sơ đồ dõy chuyờn xử lý Nitơ trong nước thải - Qỳa trỡnh hậu phản

- Quỏ trỡnh tiền phản (Pre – denitrification)

Khử nitrat (Oxi húa hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khớ) → nitrat húa (xử lý bậc 2)

Hỡnh 4 Sơ đồ dõy chuyờn xử lý Nitơ trong nước thải - Qỳa trỡnh hậu phản

Nước thải sau xử lý Nước thải sau xử lý bậc I

Bùn tuần hoàn

Cấp khí

Bể lắng Aerobic

Anoxic

Bùn dư

NO3(thổi khí kéo dài)

Hỡnh 5 Sơ đồ dõy chuyờn xử lý Nitơ trong nước thải - Qỳa trỡnh tiền phản

- Quỏ trỡnh kết hợp 2 phương phỏp trờn bằng cỏch trỏo đổi cỏc quỏ trỡnh nitrat húa và phản nitrat

Nước thải sau xử lý

Bùn tuần hoàn

Bể lắng Aerobic

Bùn tuần hoàn

Bể lắng Aerobic

3.2.2 Một số dạng công trình kết hợp xử lý BOD/N

3.2.3 Kênh ôxy hoá tuần hoàn

Hình 7 Sơ đồ dây chuyên xử lý Nitơ trong nước thải – Kênh oxi hóa tuần hoàn

Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên lý thổi khí bùn hoạt tính kéo dài Quátrình thổi khí đảm bảo cho việc khử BOD và ổn định bùn nhờ hô hấp nội bào Vì vậybùn hoạt tính dư ít gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể

Các chất hữu cơ trong công trình hầu như được ôxy hoá hoàn toàn, hiệu quả khử BODđạt 85÷95% Trong vùng hiếu khí diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí các chất hữu cơ vànitrat hoá Trong vùng thiếu khí (hàm lượng ôxy hoà tan thường dưới 0,5 mg/l) diễn raquá trình hô hấp kỵ khí và khử nitrat

Để khử N trong nước thải, người ta thường tạo điều kiện cho quá trình khử nitrat diễn ratrong công trình Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên tắc của aerôten đẩy vàcác guồng quay được bố trí theo một chiều dài nhất định nên dễ tạo cho nó được cácvùng hiếu khí (aerobic) và thiếu khí (anoxic) luân phiên thay đôỉ Quá trình nitrat hoá vàkhử nitrat cũng được tuần tự thực hiện trong các vùng này Hiệu quả khử nitơ trong kênhôxy hoá tuần hoàn có thể đạt từ 40÷80%

3.2.4 Aerôten hoạt động gián đoạn theo mẻ (hệ SBR)

Nước thải Bể lắng

Bể lắng vào

Xả bùn hoạt tính dư

Khử trùng

Xả nước thải ra sông, hồ

Hỡnh 7 Sơ đồ dõy chuyờn xử lý Nitơ trong nước thải – Bể SBR

Cỏc giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khớ,

để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bựn dư

Nước thải vào

Làm đầy nước thải 1

Lắng 3

Xả nước thải 4

Hỡnh 8 Cỏc giai đoạn hoạt động trong bể SBR

Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bựn hoạt tớnh lưu lại

từ chu kỳ trước Sau đấy hỗn hợp nước thải và bựn được sục khớ ở bước hai với thờigian thổi khớ đỳng như thời gian yờu cầu Quỏ trỡnh diễn ra gần với điều kiện trộn hoàntoàn và cỏc chất hữu cơ được ụxy hoỏ trong giai đoạn này Bước thứ ba là quỏ trỡnh lắngbựn trong điều kiện tĩnh Sau đú nước trong nằm phớa trờn lớp bựn được xả ra khỏi bể.Bước cuối cựng là xả lượng bựn dư được hỡnh thành trong quỏ trỡnh thổi khớ ra khỏi

ngăn bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thảilên trạm XLNT liên tục.

Công trình hoạt động gián đoạn, có chu kỳ Các quá trình trộn nước thải với bùn, lắngbùn cặn, diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước thải cao BODcủa nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20 mg/l, hàm lợng cặn lơ lửng từ 3 đến 25 mg/l

và N-NH3 khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l

Hệ thống aerôten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và phốt pho sinh hoá

do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong bể bằng việcthay đổi chế độ cung cấp ôxy

3.3 Xử lý kết hợp nitơ và phốt pho

Phốt pho xâm nhập vào nước có nguồn gốc từ nước thải đô thị, phân hoá học, cuốn trôi

từ đất, nước mưa hoặc phốt pho trầm tích hoà tan trở lại

Phốt pho trong nước thường tồn tại dưới dạng orthophotphat (PO43-,HPO42-,

H2PO4-,H3PO4) hay polyphotphat [Na3(PO3)6] và phốt phát hữu cơ Tất cả các dạngpolyphotphat như pyrometaphotphat Na2(PO4)6, tripolyphotphat Na5P3O10, pyrophotphat

Na4P2O7 đều chuyển hoá về dạng orthophotphat trong môi trường nước

Trong nước mưa, hàm lượng nitơ và phốt pho phụ thuộc vào lưu vực thoát nước, đặcđiểm mặt phủ

Bảng 3: Lượng nitơ và phốt pho theo nước mưa chảy vào sông, hồ, kg/ha.năm.

(1,3 -10,2)

5(0,5-50)

5(1-20)

24

Phốt pho 0,4

(0,01-0,9)

0,5(0,1-5)

1(0,1-10)

1(0,05-5)Hợp chất photpho tự nhiên không độc hại , chỉ có một số loại tổng hợp este trung tínhcủa axit photphoric dùng làm hoá chất bảo vệ thực vật là có độc tính cao Trong nước

bị ô nhiễm, hàm lượng photpho (tính theo photphat) không lớn, khoảng 0,1 mg/l, chủyếu dạng orthophotphat Trong nước thải nồng độ photphat cao Phốt pho là nguyênnhân chính gây ra bùng nổ tảo ở một số nguồn nước mặt , gây ra hiện tượng tái nhiễmbẩn và nước có màu, mùi khó chịu

3.3.1 Kết hợp xử lý Phốt pho và Nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học

Một trong những quỏ trỡnh xử lý bằng phương phỏp sinh học đang được phỏt triển đú làkết hợp xử lý cả nitơ và photpho Bằng cỏch sử dụng bựn hoạt tớnh, cỏc hợp chất trongcỏc quỏ trỡnh xử lý thiếu khớ (anoxic), xử lý hiếu khớ (aerobic), xử lý yếm khớ(anaerobic) kết hợp hoặc riờng biệt để thực hiện quỏ trỡnh khử nitơ và photpho Ban đầuquỏ trỡnh này được phỏt triển để khử Photpho, sau đú là kết hợp khử cả nitơ và photpho.Cỏc cụng nghệ được sử dụng thụng dụng nhất là:

cú cụng đoạn lọc, và nhỏ hơn 1.5mg/l với nước thải sau lọc

Anaerobic Anoxic Aerobic Bể lắng

Hỗn hợp nước thải tuần hoàn

Bùn tuần hoàn Nước thải trước xử lý Nước thải sau xử lý

chứa photpho Bùn cặn

Hỡnh 9 Quy trỡnh A 2 /O Quy trỡnh Bardenpho (5 giai đoạn)

Từ bể Bardenpho 4 giai đoạn để xử lý Nitơ, bổ sung thờm 1 giai đoạn để kết hợp khử cảnitơ và photpho Thờm giai đoạn thứ 5 là quỏ trỡnh yếm khớ anarobic để khử photpho lờnđầu tiờn của quy trỡnh kết hợp khử nitơ, photpho Sự sắp xếp cỏc giai đoạn và cỏch tuầnhoàn hỗn hợp nước thải sau cỏc vựng cũng khỏc nhau và khỏc quy trỡnh xử lý A2/O Hệthống 5 bước cung cấp cỏc vựng anaerobic, anoxic, aerobic để khử cả Nitơ, Photpho vàhợp chất hữu cơ Vựng Anoxic (giai đoạn 2) để khử nitrat và được bổ sung nitrat từ bểaerobic (giai đoạn 3) Bể aerobic cuối cựng tỏch khớ N2 ra khỏi nước và giảm hàm lượng