Các phương pháp xử lý Nito trong nước thải

slide 001 03

Có nhiều phương pháp xử lý Nito trong nước thải. Trong nước thải các hợp chất của Nito tồn tại dưới ba dạng: các hợp chất hưu cơ, amoni và các hợp chất dạng oxi hóa (Nitrit và Nitrat). Vậy có những phương pháp nào, cùng theo dõi cùng Biofix nhé!

Xử lý các hợp chất nito bằng phương pháp hóa học

Quá trình xử lý nước thải chứa nito dựa trên nguyên tắc hóa học. Nước thải được đưa đến pH trong khoảng từ 10 đến 11 bằng cách thêm vào Ca(OH)2 với nồng độ 10g/l để tạo thành NH4OH. Khi đó amoni chuyển từ trạng thái lỏng sang khí và sau đó được đưa ra ngoài không khí qua các tháp làm lạnh.

Nhược điểm của phương pháp này là 

– Chi phí đầu tư và vận hành lớn vì đòi hỏi không khí lớn và lượng Ca(OH)2.

– Phải làm giảm pH bằng H2SO4 trước khi thải ra môi trường.

Phương pháp keo tụ

Phương pháp để loại bỏ amoni trong nước thải thông qua việc kết tủa amoni dưới dạng (NH4)MgPO4.6H2O khi thêm MgCl2 và Na2HPO4 trong quá trình xử lý. Bằng phương pháp này, với tỷ lệ Mg:NH4:PO4 = 1:1:1 và pH trong nước từ 8,5 đến 9. Nồng độ amoni trong nước thải rỉ rác giảm từ 5.600mg/l xuống chỉ còn 110mg/l trong 15 phút. Đối với nước thải sinh hoạt hiệu quả xử lý 66%, phương pháp có thể ứng dụng cho việc loại bỏ hợp chất chứa photpho trong nước thải.

Phương pháp oxy hóa khử

Một số phương pháp để xử lý nito khác là bổ sung thêm clo vào nước thải trong quá trình xử lý. Khi cho clo vào, NH3 phản ứng với Clo dưới dạng HOCl tạo ra các sản phẩm trung gian là NH2Cl, NHCl2, NCl3. Quá trình xử lý sẽ diễn ra liên tục khi thêm HOCl vào phản ứng để tạo ra sản phẩm cuối cùng là nito phân tử.

Quá trình này xảy ra phụ thuộc vào nhiệt độ, pH, thời gian xử lý và tỷ lệ HOCl/NH3. Với tỷ lệ HOCl/NH3 bằng 2 sản phẩm chủ yếu là NHCl2, khi tỉ lệ bằng 3 thì sản phẩm xử lý tạo ra chủ yếu là NCl3.

Theo tỉ lệ mol HOCl/NH3 =1 tại pH = 7-8 tất cả NH3 đều chuyển hóa thành monocloamin với tốc độ rất nhanh (phần ngàn giây. Với tỉ lệ HOCl/NH3 =2 tính theo mol hoặc bằng 1 tính theo nồng độ khối lượng (mg/l) tại vùng pH =  7-8 thì sản phẩm chủ yếu là dicloamin, khi tỉ lệ trên bằng 3 thì sản phẩm là tricloamin. Hai phản ứng sau có tốc độ chậm hơn phản ứng đầu, nhah ở vùng pH thấp, chậm ở vùng pH cao.

Xử lý các hợp chất chứa nito bằng phương pháp sinh học

Các quá trình cơ bản xảy ra như sau: 

1. Nitrat hóa 

Nitrat hoá là một quá trình tự dưỡng (năng lượng cho sự phát triển của vi khuẩn được lấy từ các hợp chất ôxy hoá của Nitơ, chủ yếu là Amôni. Ngược với các vi sinh vật dị dưỡng 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 một đơn vị của quá trình trao đổi chất nhỏ hơn nhiều lần so với sinh khối tạo thành của quá trình dị dưỡng.

Để xử lý Amoni trong nước thải phải duy trì được quá trình Nitrat hóa diễn ra trong hệ thống.

Quá trình Nitrat hoá từ Nitơ Amoni 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 tiên amôni được chuyển thành nitrit và ở bước thứ hai nitrit được chuyển thành nitrat

Bước 1. NH4- + 1,5 O2 –> NO2- + 2H+ + H2O

Bước 2. NO-2 + 0,5 O2 –> NO3-

Các vi khuẩn Nitơsomonas và Vi khuẩn Nitơbacteria sử dụng năng lượng lấy từ các phản ứng trên để tự duy trì hoạt động sống và tổng hợp sinh khối.

Có thể tổng hợp quá trình bằng phương trình sau :

NH4- + 2 O2 –> NO3- + 2H+ + H2O (*)

Cùng với quá trình thu năng lượng, một số iôn Amoni được đồng hoá vận chuyển vào trong các mô tế bào.

Quá trình tổng hợp sinh khối có thể biểu diễn bằng phương trình sau :

4CO2 + HCO3- + NH+4 + 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 trị này 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 tế bào không được xét đến.

2. Khử nitrit và nitrat:

Trong môi trường thiếu ôxy các loại vi khuẩn khử nitrit và nitrat Denitrificans (dạng kị khí tuỳ tiện) sẽ tách ôxy của nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) để ôxy hoá chất hữu cơ. Nitơ phân tử N2 tạo thành trong quá trình này sẽ thoát ra khỏi nước.  + Khử nitrat : NO3- + 1,08

Do đó để xử lý Nitơ trong nước thải phải đảm bảo đủ cả 2 quy trình Nitrat hóa và Denitrat hóa.

Nguồn tailieumoitruong.org

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0931.791.133