mailanng613
New Member
Download Đề tài Ứng dụng hệ vi sinh bám dính trong xử lý triệt để nước thải
Xử lý phôtpho (P) của nước thải bằng hệ vi sinh bám dính
Các hợp chất nitrogen (N) và phosphorus (P) trong nước thải là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trên thế giới phương pháp phổ biến để loại bỏ P ra khỏi nước thải vẫn là phương pháp lý hoá kết hợp. Việc loại bỏ phosphorus (P) theo phương pháp sinh học bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lửng (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và háo khí (aerobic) là phổ biến nhất, ví dụ: loại bỏ phosphorus (P) bằng A/O process, PhoTrip process, loại bỏ N và P đồng thời - A2/O, Brandenpho process, UTC, đòi hỏi mức đầu tư cao và chi phí vận hành lớn (lưu lượng tuần hoàn tới 300% - 600%). Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ nước ngoài sẽ không có hiệu quả xử lý như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thế giới khác nhau. Bên cạnh đó việc xử lý loại bỏ phosphorus (P), giảm nồng độ (P) dưới tiêu chuẩn cho phép bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính là không thể được. Tuy vậy, việc kết hợp phương pháp sinh học với quá trình xử lý hoá học có thể mang lại hiệu quả mong muốn.
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
1. Đặt vấn đề
Hiện nay việc xử lý triệt để nước thải đang được quan tâm và nghiên cứu rộng rãi, để đáp ứng tiêu chuẩn thải ra sông ngòi ngày càng gắt gao tại nhiều nước trên thế giới. Ngoài ra, xử lý nước thải triệt để còn rất cần thiết trong hệ thống cấp nước công nghiệp tuần hoàn để sử dụng lại nước thải cho quá trình sản xuất. Xử lý nước thải triệt để (Advanced Wastewater Treatmnt) có thể được hiểu như là công đoạn xử lý bổ sung cần thiết để loại bỏ các hợp chất lơ lửng cũng như hoà tan trong nước thải dưới nồng độ giới hạn sau công đoạn xử lý bậc 2 truyền thống. Các công trình xử lý triệt để nước thải có thể là công trình xử lý cơ học, sinh học, xử lý hoá lý hay kết hợp giữa các phương pháp trên. Phương pháp xử lý triệt để nước thải có thể phân ra làm: (1) xử lý bằng hệ vi sinh lơ lửng, hay còn gọi là bùn hoạt tính; (2) hệ vi sinh bám dính, hay còn gọi là màng sinh học và (3) kết hợp. Phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính có một số ưu điểm hơn so với các phương pháp khác.
2. Các phương pháp xử lý
2.1 Xử lý hợp chất hữu cơ (theo BOD), Ni-tơ (N) và chất lơ lửng SS
Quá trình loại bỏ ammonia nitrogen (NH4+) hay là quá trình nitrate hoá (nitrification) có thể thực hiện theo hai cách: (1) xử lý theo bậc, tức là quá trình xử lý chất hữu cơ BOD và xử lý ammonia nitrogen (NH4+) được thực hiện trong các công trình riêng biệt (hình 1 và 2 ) xử lý đồng thời, tức là loại bỏ chất hữu cơ (theo BOD) và ammonia nitrogen (NH4+) trong cùng một công trình (hình 2).
Để thực hiện quá trình xử lý theo bậc, trong thực tế ứng dụng rộng rãi hệ vi sinh bám dính, dưới dạng công trình bể lọc sinh học (strickling filter hay biofilter)và các đĩa sinh học. Bể lọc sinh học ứng dụng cho quá trình nitrat hoá thông thường được bố trí sau bể aeroten, hay bể lọc sinh học bậc 1 khi nước thải đã bị loại bỏ hầu hết chất hữu cơ (BOD). Thông dụng nhất là xử lý qua 2 bậc biofilter với các vật liệu lọc bằng chất tổng hợp có bề mặt bám dính riêng cao. Tải trọng thuỷ lực là thông số thiết kế quan trọng để tính toán bể biofilter cho quá trình nitrat hoá riêng. Hiệu suất xử lý ammonia nitrogen (NH4+) giảm đi khi tăng tải trọng thuỷ lực và giảm nhiệt độ nước thải. Trên thực tế, với tải trọng thuỷ lực khoảng 20,37 l/m2.phút thì hiệu quả xử lý nitơ amôn (NH4+) luôn luôn đạt được cao cho mọi mùa trong năm.
Bảng 1. Tải trọng hữu cơ tính toán cho bể lọc sinh học xử lý
Bể lọc sinh học (biofilter)
Hiệu quả xử lý(%)
theo
Tải trọng hữu cơ theo
BOD5 (kgO2/m3.ngđ)
Biofilter với VLL là sỏi cuội, đá dăm
75 - 85
85 - 95
0,16 - 0,096
0,096 - 0,048
Biofilter dạng tháp, và biofilter với
VLL là chất dẻo
75 - 85
0,288 - 0,192
0,192 - 0,096
methanol
Biofilter
3
Biofilter
2
Biofilter
1
Nước
thải vào
Xlý
Nước sau
xử lý
Xlý
BOD
L
Xlý
L
L
Xả bùn
L: bể lắng
Cấp khí
Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học (biofilter) - xử lý BOD,và NO3
Biofilter
2
Biofilter
1
methanol
Xlý
Nước
thải vào
Xlý
BOD và
Nước sau
xử lý
L
L
Cấp khí
L: lắng
Xả bùn
Hình 2. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học(biofilter)-xử lý BOD vàcùng trong một bể biofilter,xử lý NO3.riêng
Quá trình xử lý đồng thời chất hữu cơ (BOD) và ammonia nitrogen (NH4+) trong bể sinh học được xác định bởi tải trọng BOD. Tải trọng BOD tính toán cho bể sinh học được trình bày trong bảng 1.
Quá trình khử ammonia nitrogen (NH4+) trong bể sinh học (strickling filter) với vật liệu lọc là sỏi cuội được biểu diễn bằng công thức toán học.
amm.Nout = 134.amm.Nin 0,86.SS in 0,15
Với: - amm.Nout : nồng độ ammonia nitrogen (NH4+) sau khi xử lý (mg/l)
- amm.Nin, SSin, BODin: tải trọng nitơ amôn (g/m2.ngđ), tải trọng chất lơ lửng (g/m2.ngđ) và tải trọng hữu cơ (kg/m2/ngđ).
IV: tải trọng thuỷ lực (m3/ m2ngđ).
Để xử lý tiếp tục Nitrogen (N), quá trình khử nitrat (definication: NO3 =>NO2.=>N2) thường được thực hiện trong khối công trình riêng biệt với nguồn carbon ngoài (thông dụng là methanol CH3OH). Lượng methanol được tình theo công thức:
Cm = 2,47N0 + 1,53N1 + 0,87D0
Trong đó: Cm - nồng độ methanol cần thiết để cung cấp mg/l
N0 , N1 , D0 - nồng độ nitrat (mg/l), nồng độ nitrite (mg/l) và nồng độ o-xy ban đầu, mg/l.
Phát hiện công nghệ sinh học và hoá sinh trong những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21 quá trình anamox - quá trình o-xy hoá ammonia nitrogen (NH4+) với điều kiện yếm khí NH4+ + NO2 => 2H2O + N2 cho phép áp dụng chúng trong thực tế để loại bỏ Nitrogen (N) khỏi nước thải. Quá trình anamox hay nói một cách khác là ôxy hoá NH4+ thông qua nitrite NO2 (hình3).
Trên hình 3, rõ ràng rằng việc áp dụng anamox để loại bỏ hợp chất N ra khỏi nước thải có ưu thế lớn so với công nghệ truyền thống là tiết kiệm được năng lượng sục khí và không cần dùng nguồn carbon (C) bên ngoài.
2.2 Xử lý phôtpho (P) của nước thải bằng hệ vi sinh bám dính
Các hợp chất nitrogen (N) và phosphorus (P) trong nước thải là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trên thế giới phương pháp phổ biến để loại bỏ P ra khỏi nước thải vẫn là phương pháp lý hoá kết hợp. Việc loại bỏ phosphorus (P) theo phương pháp sinh học bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lửng (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và háo khí (aerobic) là phổ biến nhất, ví dụ: loại bỏ phosphorus (P) bằng A/O process, PhoTrip process, loại bỏ N và P đồng thời - A2/O, Brandenpho process, UTC,… đòi hỏi mức đầu tư cao và chi phí vận hành lớn (lưu lượng tuần hoàn tới 300% - 600%). Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ nước ngoài sẽ không có hiệu quả xử lý như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thế giới khác nhau. Bên cạnh đó việc xử lý loại bỏ phosphorus (P), giảm nồng độ (P) dưới tiêu chuẩn cho phép bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính là không thể được. Tuy vậy, việc kết hợp phương pháp sinh học với quá trình xử lý hoá học có thể mang lại hiệu quả mong muốn.
COD
COD
O2
O2
COD
COD
COD
O2
O2
O2
a) b)
Hình 3. (a) Quá trình nitrat hoá (nitrification) và khử nitrat truyền thống (denitrification)
(b) Quá trình anammox hay là xi hoá nitơ amôn qua nitrit
Một nghiên cứu tại Đại học Xây dựng Mát-xcơ-va (MGSU), Liên bang Nga cho phép loại bỏ P ra khỏi nước thải sinh hoạt bằng hệ vi sinh bám dính dựa trên nguyên tắc ăn mòn sinh học (hình 4).
Vật liệu bám dính có cốt sắt (Fe) được sử dụng trong bể aeroten. Các màng sinh học bám dính lên bề mặt kim loại thực hiện quá trình ăn mòn sinh học liên tục làm nồng độ sắt Fe trong aeroten tăng đột ngột, tạo điều kiện cho quá trình keo tụ hoá lý phosphate được diễn ra nhanh chóng. Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng tăng, đồng thời chỉ số bùn giảm mạnh, khi đó hiệu quả loại bỏ phosphorus (P) đạt 100% cho nước thải sinh hoạt (bảng 2). Số lượng cốt sắt cần thiết được tính theo công thức:
Với: AFe : bề mặt cốt sắt cần thiết (m2)
AFe =
Q: lưu lượng nước thải giờ max (m3/h).
: nồng độ phosphate vào và ra khỏi công trình xử lý.
D: đường kính sợi cốt thép
: tải trọng phosphat...
Download Đề tài Ứng dụng hệ vi sinh bám dính trong xử lý triệt để nước thải miễn phí
Xử lý phôtpho (P) của nước thải bằng hệ vi sinh bám dính
Các hợp chất nitrogen (N) và phosphorus (P) trong nước thải là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trên thế giới phương pháp phổ biến để loại bỏ P ra khỏi nước thải vẫn là phương pháp lý hoá kết hợp. Việc loại bỏ phosphorus (P) theo phương pháp sinh học bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lửng (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và háo khí (aerobic) là phổ biến nhất, ví dụ: loại bỏ phosphorus (P) bằng A/O process, PhoTrip process, loại bỏ N và P đồng thời - A2/O, Brandenpho process, UTC, đòi hỏi mức đầu tư cao và chi phí vận hành lớn (lưu lượng tuần hoàn tới 300% - 600%). Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ nước ngoài sẽ không có hiệu quả xử lý như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thế giới khác nhau. Bên cạnh đó việc xử lý loại bỏ phosphorus (P), giảm nồng độ (P) dưới tiêu chuẩn cho phép bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính là không thể được. Tuy vậy, việc kết hợp phương pháp sinh học với quá trình xử lý hoá học có thể mang lại hiệu quả mong muốn.
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
Tóm tắt nội dung:
Ứng dụng hệ vi sinh bám dính trong xử lý triệt để nước thải1. Đặt vấn đề
Hiện nay việc xử lý triệt để nước thải đang được quan tâm và nghiên cứu rộng rãi, để đáp ứng tiêu chuẩn thải ra sông ngòi ngày càng gắt gao tại nhiều nước trên thế giới. Ngoài ra, xử lý nước thải triệt để còn rất cần thiết trong hệ thống cấp nước công nghiệp tuần hoàn để sử dụng lại nước thải cho quá trình sản xuất. Xử lý nước thải triệt để (Advanced Wastewater Treatmnt) có thể được hiểu như là công đoạn xử lý bổ sung cần thiết để loại bỏ các hợp chất lơ lửng cũng như hoà tan trong nước thải dưới nồng độ giới hạn sau công đoạn xử lý bậc 2 truyền thống. Các công trình xử lý triệt để nước thải có thể là công trình xử lý cơ học, sinh học, xử lý hoá lý hay kết hợp giữa các phương pháp trên. Phương pháp xử lý triệt để nước thải có thể phân ra làm: (1) xử lý bằng hệ vi sinh lơ lửng, hay còn gọi là bùn hoạt tính; (2) hệ vi sinh bám dính, hay còn gọi là màng sinh học và (3) kết hợp. Phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính có một số ưu điểm hơn so với các phương pháp khác.
2. Các phương pháp xử lý
2.1 Xử lý hợp chất hữu cơ (theo BOD), Ni-tơ (N) và chất lơ lửng SS
Quá trình loại bỏ ammonia nitrogen (NH4+) hay là quá trình nitrate hoá (nitrification) có thể thực hiện theo hai cách: (1) xử lý theo bậc, tức là quá trình xử lý chất hữu cơ BOD và xử lý ammonia nitrogen (NH4+) được thực hiện trong các công trình riêng biệt (hình 1 và 2 ) xử lý đồng thời, tức là loại bỏ chất hữu cơ (theo BOD) và ammonia nitrogen (NH4+) trong cùng một công trình (hình 2).
Để thực hiện quá trình xử lý theo bậc, trong thực tế ứng dụng rộng rãi hệ vi sinh bám dính, dưới dạng công trình bể lọc sinh học (strickling filter hay biofilter)và các đĩa sinh học. Bể lọc sinh học ứng dụng cho quá trình nitrat hoá thông thường được bố trí sau bể aeroten, hay bể lọc sinh học bậc 1 khi nước thải đã bị loại bỏ hầu hết chất hữu cơ (BOD). Thông dụng nhất là xử lý qua 2 bậc biofilter với các vật liệu lọc bằng chất tổng hợp có bề mặt bám dính riêng cao. Tải trọng thuỷ lực là thông số thiết kế quan trọng để tính toán bể biofilter cho quá trình nitrat hoá riêng. Hiệu suất xử lý ammonia nitrogen (NH4+) giảm đi khi tăng tải trọng thuỷ lực và giảm nhiệt độ nước thải. Trên thực tế, với tải trọng thuỷ lực khoảng 20,37 l/m2.phút thì hiệu quả xử lý nitơ amôn (NH4+) luôn luôn đạt được cao cho mọi mùa trong năm.
Bảng 1. Tải trọng hữu cơ tính toán cho bể lọc sinh học xử lý
Bể lọc sinh học (biofilter)
Hiệu quả xử lý(%)
theo
Tải trọng hữu cơ theo
BOD5 (kgO2/m3.ngđ)
Biofilter với VLL là sỏi cuội, đá dăm
75 - 85
85 - 95
0,16 - 0,096
0,096 - 0,048
Biofilter dạng tháp, và biofilter với
VLL là chất dẻo
75 - 85
0,288 - 0,192
0,192 - 0,096
methanol
Biofilter
3
Biofilter
2
Biofilter
1
Nước
thải vào
Xlý
Nước sau
xử lý
Xlý
BOD
L
Xlý
L
L
Xả bùn
L: bể lắng
Cấp khí
Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học (biofilter) - xử lý BOD,và NO3
Biofilter
2
Biofilter
1
methanol
Xlý
Nước
thải vào
Xlý
BOD và
Nước sau
xử lý
L
L
Cấp khí
L: lắng
Xả bùn
Hình 2. Sơ đồ công nghệ xử lý triệt để nước thải riêng biệt bằng bể lọc sinh học(biofilter)-xử lý BOD vàcùng trong một bể biofilter,xử lý NO3.riêng
Quá trình xử lý đồng thời chất hữu cơ (BOD) và ammonia nitrogen (NH4+) trong bể sinh học được xác định bởi tải trọng BOD. Tải trọng BOD tính toán cho bể sinh học được trình bày trong bảng 1.
Quá trình khử ammonia nitrogen (NH4+) trong bể sinh học (strickling filter) với vật liệu lọc là sỏi cuội được biểu diễn bằng công thức toán học.
amm.Nout = 134.amm.Nin 0,86.SS in 0,15
Với: - amm.Nout : nồng độ ammonia nitrogen (NH4+) sau khi xử lý (mg/l)
- amm.Nin, SSin, BODin: tải trọng nitơ amôn (g/m2.ngđ), tải trọng chất lơ lửng (g/m2.ngđ) và tải trọng hữu cơ (kg/m2/ngđ).
IV: tải trọng thuỷ lực (m3/ m2ngđ).
Để xử lý tiếp tục Nitrogen (N), quá trình khử nitrat (definication: NO3 =>NO2.=>N2) thường được thực hiện trong khối công trình riêng biệt với nguồn carbon ngoài (thông dụng là methanol CH3OH). Lượng methanol được tình theo công thức:
Cm = 2,47N0 + 1,53N1 + 0,87D0
Trong đó: Cm - nồng độ methanol cần thiết để cung cấp mg/l
N0 , N1 , D0 - nồng độ nitrat (mg/l), nồng độ nitrite (mg/l) và nồng độ o-xy ban đầu, mg/l.
Phát hiện công nghệ sinh học và hoá sinh trong những năm cuối thế kỷ 20, đầu thế kỷ 21 quá trình anamox - quá trình o-xy hoá ammonia nitrogen (NH4+) với điều kiện yếm khí NH4+ + NO2 => 2H2O + N2 cho phép áp dụng chúng trong thực tế để loại bỏ Nitrogen (N) khỏi nước thải. Quá trình anamox hay nói một cách khác là ôxy hoá NH4+ thông qua nitrite NO2 (hình3).
Trên hình 3, rõ ràng rằng việc áp dụng anamox để loại bỏ hợp chất N ra khỏi nước thải có ưu thế lớn so với công nghệ truyền thống là tiết kiệm được năng lượng sục khí và không cần dùng nguồn carbon (C) bên ngoài.
2.2 Xử lý phôtpho (P) của nước thải bằng hệ vi sinh bám dính
Các hợp chất nitrogen (N) và phosphorus (P) trong nước thải là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng. Trên thế giới phương pháp phổ biến để loại bỏ P ra khỏi nước thải vẫn là phương pháp lý hoá kết hợp. Việc loại bỏ phosphorus (P) theo phương pháp sinh học bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lửng (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và háo khí (aerobic) là phổ biến nhất, ví dụ: loại bỏ phosphorus (P) bằng A/O process, PhoTrip process, loại bỏ N và P đồng thời - A2/O, Brandenpho process, UTC,… đòi hỏi mức đầu tư cao và chi phí vận hành lớn (lưu lượng tuần hoàn tới 300% - 600%). Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ nước ngoài sẽ không có hiệu quả xử lý như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thế giới khác nhau. Bên cạnh đó việc xử lý loại bỏ phosphorus (P), giảm nồng độ (P) dưới tiêu chuẩn cho phép bằng phương pháp sinh học sử dụng hệ vi sinh bám dính là không thể được. Tuy vậy, việc kết hợp phương pháp sinh học với quá trình xử lý hoá học có thể mang lại hiệu quả mong muốn.
COD
COD
O2
O2
COD
COD
COD
O2
O2
O2
a) b)
Hình 3. (a) Quá trình nitrat hoá (nitrification) và khử nitrat truyền thống (denitrification)
(b) Quá trình anammox hay là xi hoá nitơ amôn qua nitrit
Một nghiên cứu tại Đại học Xây dựng Mát-xcơ-va (MGSU), Liên bang Nga cho phép loại bỏ P ra khỏi nước thải sinh hoạt bằng hệ vi sinh bám dính dựa trên nguyên tắc ăn mòn sinh học (hình 4).
Vật liệu bám dính có cốt sắt (Fe) được sử dụng trong bể aeroten. Các màng sinh học bám dính lên bề mặt kim loại thực hiện quá trình ăn mòn sinh học liên tục làm nồng độ sắt Fe trong aeroten tăng đột ngột, tạo điều kiện cho quá trình keo tụ hoá lý phosphate được diễn ra nhanh chóng. Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng tăng, đồng thời chỉ số bùn giảm mạnh, khi đó hiệu quả loại bỏ phosphorus (P) đạt 100% cho nước thải sinh hoạt (bảng 2). Số lượng cốt sắt cần thiết được tính theo công thức:
Với: AFe : bề mặt cốt sắt cần thiết (m2)
AFe =
Q: lưu lượng nước thải giờ max (m3/h).
: nồng độ phosphate vào và ra khỏi công trình xử lý.
D: đường kính sợi cốt thép
: tải trọng phosphat...