Bài giảng vi sinh vật môi trường (TS lê quốc tuấn) chương 6

43 374 2
Bài giảng vi sinh vật môi trường (TS  lê quốc tuấn)   chương 6

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Chương Các trình khử nitrogen ng VI SINH VẬT TS Lê Quốc Tuấn Khoa Môi trường ng Taiø nguyên Đaiï hoc ï Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Thuỷ phân bò phân huỷ vi khuẩn thành NH4+ Amonia NH4+ Quá trình đồng hoá Đồng hoá Nitrogen hữu tế bào vi khuẩn Tự oxi hoá tự tan Cấp O2 Quá trình nitrate hoá Sơ đồ mô tả trình loại thải nitrogen nước thải Hợp chất hữu chứa nitrogen, protein, urea NO2- Cấp O2 NO3- Phản nitrate hóa Khí N2 thoát Hợp chất hữu chứa carbon Tế bào chết chứa nitrogen hữu xả theo bùn Chuyển hóa amon ng trình nitrate hóa ™ Nitrate hóa trình tự dưỡng ™ Vi khuẩn nitrate hóa thường ng sử dụng ng CO2 làm chất để tổng ng chất hữu cho tế bào ™ Nitrate hóa amon trình gồm bước: nitrite hóa nitrate hóa Bước 1: thực vi khuẩn nitrosomonas NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2O (1) Bước 2: thực vi khuẩn nitrobacter NO2- + ½ O2 NO3- (2) Chuyển hóa amon ng trình nitrate hóa ™ ™ Năng lượng ng sinh trình nitrate hóa vi khuẩn sử dụng ng cho phát triển trì tế bào Năng lượng ng thu dùng ng cho tổng ng hợp sinh khối theo phương trình sau: 4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O ™ C5H7O2N + 5O2 Toàn trình oxi hóa tổng ng hợp thể hiệ qua phương trình sau: NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.041H2O + 1.88H2CO3 Phân loại trình nitrate hóa ™Các trình nitrate hóa phân loại theo mức độ khác biệt oxi hóa carbon liên quan đến nitrate hóa ™Sự oxi hóa carbon nitrate hóa xảy phản ứng đơn (Sơ đồ phối hợp) ™Trong trình nitrate hóa tách biệt, oxi hóa carbon nitrate hóa xảy phản ứng khác (Sơ đồ tách biệt) Sơ đồ tách biệt Sơ đồ phối hợp Quá trình oxi hóa carbon nitrate hóa tăng cường chất lơ lững Quá trình bùn hoạt tính chuẩn (không loại nitrogen) Quá trình nitrate/phản nitrate (loại nitrogen) So sánh trình khử nitrogen Phương pháp sử dụng vật liệu dính bám khử nitrogen Phương pháp tuần hoàn bùn hoạt tính Quá trình giai đoạn ™ ™ ™ Các vùng ng phản ứng ng kép sử dụng ng cho nitrate hóa oxy hóa carbon phản nitrate hóa thiếu khí Carbon diện nước thải sử dụng ng để phản nitrate hóa, nitrate quay vòng ng lại Những biến đổi hệ thống ng dùng ng cho trình loại bỏ nitrogen phosphorus kết hợp Bể aerotank hỗn hợp Công trình xử lý kết hợp khử BOD, NH4+, NO3- Nước thải Châm bùn Máy sục khí Bể lắng Nước Bơm tuần hoàn bùn Hệ thống trộn Bể phản ứng Tuần hoàn bùn Vùng thiếu khí Vùng hiếu khí Mương oxi hóa ™ ™ ™ ™ ™ Mương oxi hóa sử dụng ng để tiến hành nh nitrate hóa phản nitrate hóa Dòch trộn chảy vòng ng theo kênh, dẫn sục khí thiết bò sục khí Một nguồn carbon nước thải (từ vùng ng hiếu khí) sử dụng ng cho phản nitrate hóa Nước thải từ bể phản ứng ng lấy từ đầu cuối vùng ng hiếu khí sử dụng ng cho việc làm ch Bởi hệ thống ng có vùng ng thiếu khí, việc loại bỏ nitrogen thấp so với trình bốn giai đoạn Mương oxi hóa Công trình xử lý kết hợp khử BOD, NH4+, NO3- Mương oxi hóa Nước thải Bể lắng Nước Guồng quay Đập chắn Hoàn lưu bùn hoạt tính Bùn thải Ứng ng dụng ng thực tế Sử dụng ng methanol cho nitrate phản nitrate ™ Phương trình phản ứng ng với methanol Phản ứng lượng, bước 1: 6NO3- + 2CH3OH 6NO2- + 2CO2 + 4H2O Phản ứng lượng, bước 2: 6NO3- + 2CH3OH 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH- Phản ứng lượng toàn phần: 6NO3- + 5CH3OH 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH- Một phản ứng tổng hợp đưa McCarry sau: 3NO3- + 14CH3OH + CO2 + 3H+ 3C5H7O2N + H2O ™ Trong thực nghiệm, m, 25 đến 30% lượng ng methanol yêu cầu cấp lượng ng cho việc tổng ng hợp p ™ Loại nitrate hòa toàn theo phương trình NO3- + 1.08CH3OH + H+ 0.065C5H7O5N + 0.47N2 + 0.76CO2 + 2.44H2O Ống đưa nước vào Tháp sinh học nước Trục quay tiếp xúc sinh học Phản ứng ng qua lớp dòch lỏng ng Khí sinh học Nước xử lý Dòch lỏng Hoàn lưu bùn Đóa phân phối Nước thải vào Tăng cường ng lơ lững Tăng cường ng dính bám Phản ứng ng trục sâu Bể sinh học màng ng vi lọc Màng ng vi lọc chìm nước MBR công trình đơn vò cụm công trình xử lý nước thải TIỀN XỬ LÝ XỬ LÝ SƠ CẤP XỬ LÝ MÀNG SẢN PHẨM [...]... nitrate hóa ™ Sinh vật nitrate hóa hiện diện trong hầu hết các quá trình xử lý sinh học nhưng số lượng ng giới hạn ™ Quá trình nitrate hóa liên quan để tỉ lệ BOD5/TKN (nitrogen tổng ng) ™ Tỉ số vi sinh vật nitrate hóa liên quan đến tỉ số BOD/N Tỷ số BOD5/TKN 0.5 1 2 3 4 Tỷ số sinh vật nitrate hóa 0.35 0.21 0.12 0.083 0. 064 Quá trình nitrate hóa tách biệt Tỷ số BOD5/TKN 5 6 7 8 9 Tỷ số sinh vật nitrate... ứng năng lượng, bước 1: 6NO3- + 2CH3OH 6NO2- + 2CO2 + 4H2O Phản ứng năng lượng, bước 2: 6NO3- + 2CH3OH 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH- Phản ứng năng lượng toàn phần: 6NO3- + 5CH3OH 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH- Một phản ứng tổng hợp được đưa ra bởi McCarry như sau: 3NO3- + 14CH3OH + CO2 + 3H+ 3C5H7O2N + H2O ™ Trong thực nghiệm, m, 25 đến 30% lượng ng methanol yêu cầu cấp năng lượng ng cho vi c tổng ng hợp p ™ Loại... đủ các điều kiện cho vi sinh vật nitrate hóa phát triển Tăng cường lơ lững và tăng cường dính bám đều được áp dụng để thực hiện nitrate hóa Quá trình tăng cường lơ lững ™ Tăng cường lơ lững, các yếu tố ảnh hưởng đến nitrate hóa gồm: nồng độ ammonia và nitrite, tỉ số BOD5/TKN, nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ và pH ™ Các yếu tố đồng ảnh hưởng lên nitrate hóa bao gồm: kích cỡ của môi trường và độ sâu của... -1 ở 150C Số phần trăm của các hợp chất hữu cơ bò nitrate hóa trong quá trình khử BOD chòu ảnh hưởng của tỷ số BOD/TKN Biểu thò bằng: FN=[0. 16( NH3 bò khử)]/[0 .6( BOD5 bò khử + 0. 16 (NH3 bò khử)] Mức độ DO ảnh hưởng đến tốc độ phát triển đặc biệt μm của các sinh vật nitrate hóa nh hưởng đó có thể được mô hình hóa với mối tương quan sau: μ 'm = μm DO K O2 + DO Dựa vào các thông tin giới hạn có thể lấy... ™ Tăng cường dính bám bao gồm lọc nhỏ giọt và và bể tiếp xúc sinh học ™ Tải lượng là yếu tố quan trọng quyết đònh hiệu quả của quá trình xử lý ™ Để đạt được hiệu quả nitrate hóa cao, tải hoạt chất hữu cơ được duy trì trong khoảng biến động trong khoảng 0.8-2m3/m2.phút ™ Vật liệu dính bám thường là plastic (tạo diện dính bám lớn cho vi sinh vật) thường cho tải hoạt BOD cao đồng thời khử nitrate mạnh... nitrate hóa và khử BOD5 2 Bỏ đi vi c cung cấp nguồn carbon hữu cơ phụ trội (ví dụ như methanol) cho quá trình nitrate hóa 3 Loại trừ được hệ thống ng làm sạch ch trung gian và hoàn lưu bùn trong hệ thống ng nitrate hóa/pha a/phản nitrate hóa một giai đoạn ™ Hầu hết các hệ thống ng đều có thể loại bỏ được từ 60 đến 80% tổng ng nitrogen; loại bỏ từ 85 đến 95% BOD HOÀN BÙN VI SINH VẬT (100 – 300% Q) NƯỚC THẢI... số BOD5/TKN, nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ và pH ™ Các yếu tố đồng ảnh hưởng lên nitrate hóa bao gồm: kích cỡ của môi trường và độ sâu của bể Ảnh nh hưởng ng của các thông số môi trường ng lên quá trình nitrate hóa Thông số môi trường Nồng độ NH4+ và NO2- Mô tả ảnh hưởng Nồng độ NH4+ và NO2- ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng riêng cực đại của nitrosomonas và Nitrobacter Tốc độ tăng trưởng của nitrobacter... hòa tan thấp nhất DO thấp nhất ở mức 2.0 mg/l là thích hợp để tránh vi c giảm hiệu quả của DO lên tốc độ nitrate hóa 3 Xác đònh pH trong quá trình vận hành pH biến động từ 7.0-9.0 là thích hợp Mỗi một mg/l NH4-N bò oxy hóa có thể gây nên sự phân hủy 7.14 mg/l kiềm (biểu hiện qua CaCO3) 4 Đánh giá tốc độ phát triển cực đại của các vi khuẩn nitrate hóa không ảnh hưởng đến sự thay đổi của nhiệt độ, DO... Amôn hoá nitrate NH3 NH2OH NO3 NO2 NO N2O N2 Phản nitrate hoá ™ ™ Nước thải được nitrate hóa phải chứa đủ hàm lượng ng carbon (carbon hữu cơ) để cung cấp nguồn năng lượng ng cho vi c chuyển hóa nitrate thành nh khí nitrogen bởi vi khuẩn Nhu cầu carbon có thể được cung cấp từ các nguồn bên trong như nước thải và nguyên liệu tế bào hoặc từ bên ngoài (ví dụ như methanol) Tốc độ nitrate hóa có thể được mô... hóa, với tốc độ nitrate hóa tăng khi tỷ số này tăng ™ pH cũng ảnh nh hưởng ng trong quá trình này Tăng cường dính bám ™ ™ ™ Lọc nhỏ giọt và bể tiếp xúc sinh học được áp dụng và sự thông khí (cấp oxy) có ảnh hưởng quyết đònh đến quá trình này Bể tiếp xúc sinh học được thiết kế dựa vào nồng độ amon là chính Ứng dụng hợp oxi hóa carbon và nitrate hóa như là một tiếp cận đòi hỏi diện tích bề mặt trong phản ... Tỉ số vi sinh vật nitrate hóa liên quan đến tỉ số BOD/N Tỷ số BOD5/TKN 0.5 Tỷ số sinh vật nitrate hóa 0.35 0.21 0.12 0.083 0. 064 Quá trình nitrate hóa tách biệt Tỷ số BOD5/TKN Tỷ số sinh vật nitrate... pH ™ Các yếu tố đồng ảnh hưởng lên nitrate hóa bao gồm: kích cỡ môi trường độ sâu bể Ảnh nh hưởng ng thông số môi trường ng lên trình nitrate hóa Thông số môi trường Nồng độ NH4+ NO2- Mô tả ảnh... lượng, bước 1: 6NO3- + 2CH3OH 6NO2- + 2CO2 + 4H2O Phản ứng lượng, bước 2: 6NO3- + 2CH3OH 3N2 + 3CO2 + 3H2O + 6OH- Phản ứng lượng toàn phần: 6NO3- + 5CH3OH 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH- Một phản ứng

Ngày đăng: 06/12/2015, 17:21

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan