XỬ LÝ SINH HỌC CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITO

  • View
    55

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC

Text of XỬ LÝ SINH HỌC CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITO

CC QU TRNH SINH HC TRONG X L NC ti: X L SINH HC CC HP CHT CHA NITO Trng: H KHTN Lp: 09CMT GVHD: Trng Thanh Cnh Nhm thc hin: Nhm 1,5 Danh sch thnh vin nhm: STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 H V TN Lu Th Thanh Phng inh Th Kim Ngn Phm Th Lin c Th Mai Phm Th Vn Thn Th Minh Sng L Hiu Thy Anh Nguyn Th Hng Anh Chu Th Thanh Thy Phm Dip Linh Hng Trn Thin Thin Thanh ng Th Minh Tm Phan Tn Dng Danh Phm Hong Anh Trnh Xun i Nguyn Th Kim Anh V Trng Thnh MSSV 0922199 0922161 0922122 0922143 0922297 0922217 0922003 0922004 0922255 0922112 0922228 0922220 0922046 0922001 0922050 0822009 0822253

Ti liu tham kho: + Environmental Biotechnology: Principles and Applications (Bruce E,Rittmann Perry L.McCarty) +Sinh ha mi trng; PGS.TS Trng Thanh Cnh; Nh xut bn Khoa hc v K thut DANH MC VIT TT VSS MLVSS MLSS SRT SBR RBC TKN SMP : Volatile suspended solids ( cht rn l lng d bay hi) : mixed liquor volatile suspended solids ( cht rn l lng hn dch d bay hi) : mixed liquor volatile suspended solids (cht rn l lng hn dch) : Sludge retention time ( Thi gian lu bn) : Sequencing batch reactor ( B hiu kh gin on) : Rotating biological contactor (a quay sinh hc) : Total Kjeldahl Nitrogen ( tng Nit dng ammoniac/amoni) :Soluble microbial products (sn phm vi khun ha tan)

MC LC Tng Quan 1. Trng thi tn ti Nit trong nc thi 2. Tc hi ca Nit trong nc thi 2.1 Tc hi ca Nit i vi sc khe cng ng 2.2 Tc hi him Nit n mi trng 2.3 Tc hi ca Nit i vi qu trnh x l nc I. C s cc qu trnh x l nit bng phng php sinh hc 1. Qu trnh Nitrate ha 1.1 Cc vi khun tham gia qu trnh Nitrate ha 1.2 Qu trnh Nitrate ha bn hot tnh 1.2.1 Qu trnh Nitrate ha bn bc 1 1.2.2 Qu trnh Nitrate ha bn bc 2 1.3 Mng sinh hc qu trnh Nitrate ha 1.4 Vai tr ca t s BODL/TKN 2. Qu trnh phn Nitrate ha 2.1 Cc vi khun tham gia qu trnh phn Nitrate ha 2.2 Qu trnh phn Nitrate ha bc 3 2.2.1 Qu trnh phn Nitrate ha bc 3 vi bn hot tnh 2.2.2 Qu trnh mng sinh hc 2.3 Qu trnh phn Nitrate ha bn bc 1 2.3.1 Cc qu trnh c bn bn bc 1 2.3.1.1 Lu gi v tng hp sinh khi 2.3.1.2 Tin kh Nitrate 2.3.1.3 Kt hp qu trnh nitrate ha v phn Nitrate ha 2.3.2 Qu trnh bin i c bn bn bc 1 2.3.2.1 Qu trnh Barnard 2.3.2.2 B phn ng hng lot 2.3.2.3 H thng mng sinh hc Qu trnh ANAMMOX II. Kt Lun

I. Tng quan 1. Trng thi tn ti Nit trong nc thi Trong nc thi, cc hp cht ca nit tn ti di 3 dng: cc hp cht hu c, amoni v cc hp cht dng xy ho (nitrit v nitrat).

+ Hp cht hu c cha Nit l 1 phn cu thnh phn t protein hoc l thnh phn phn hu protein nh l cc peptid, axit amin, ur. + Hm lng amoniac (NH3) chnh l lng nit amn (NH+4) trong nc thi sinh hot, nc thi cng nghip thc phm....... Trong nc thi sinh hot nit tn ti di dng v c (65%) v hu c (35%). Ngun nit ch yu l t nc tiu. Mi ngi trong mt ngy x vo h thng thot nc 1,2 lt nc tiu, tng ng vi 12 g nit tng s. Trong s nit trong ur (N-CO(NH2)2) l 0,7g, cn li l cc loi nit khc. Ur thng c amoni ho theo phng trnh nh sau.

Trong mng li thot nc ur b thu phn: CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3 (1.2)

Sau b thi ra: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O (1.3)

Nh vy NH3 chnh l lng nit amn trong nc thi. Trong iu kin ym kh amoniac cng c th hnh thnh t nitrat do cc qu trnh kh nitrat ca vi khun Denitrificans. Lng cht bn Nit amn (N-NH4) mt ngi trong mt ngy x vo h thng thot nc: 7 g/ng.ngy + Nitrit (NO2-) Sn phm trung gian ca qu trnh xy ho amoniac hoc nit amoni trong iu kin hiu kh nh cc loi vi khun Nitrosomonas. Sau nitrit hnh thnh tip tc c vi khun Nitrobacter xy ho thnh nitrat. Cc qu trnh nitrit v nitrat ho din ra theo phn ng bc I: NH4+kn

NO2-

km

NO3-

Trong : kn v km l cc hng s tc nitrit v nitrat ho. Cc phng trnh phn ng ca qu trnh nitrit v nitrat ho c biu din nh sau: NH4+ + 1,5O2Nitrosomonas

NO2- + H2O + 2H+ NO3-

NO2- + 0,5O2 NH4+ + 2O2

Nitrobacter

NO3- + H2O + 2H+

Qu trnh nitrat ho cn 4,57g xy cho 1g nit amn. Cc loi vi khun Nitrosomonas v Nitrobacter l cc loi vi khun hiu kh thch hp vi iu kin nhit t 2030oC. Nitrit l hp cht khng bn, n cng c th l sn phm ca qu trnh kh nitrat trong iu kin ym kh. Ngoi ra, nitrit cn c ngun gc t nc thi qu trnh cng nghip in ho. Trong trng thi cn bng mi trng nc, nng nitrit, nitrat thng rt thp, n thng nh hn 0,02 mg/l. Nu nng amoni, gi tr pH v nhit ca nc cao, qu trnh nitrit ho din ra thun li, v nng ca n c th t n gi tr ln. Trong qu trnh x l nc, nitrit trong nc s tng ln t ngt. + Nitrat (NO3-) l dng hp cht v c ca nit c ho tr cao nht v c ngun gc chnh t nc thi sinh hot hoc nc thi mt s ngnh cng nghip thc phm, ho cht,... cha mt lng ln cc hp cht nit. Khi vo sng h, chng tip tc b nitrat ho, to thnh nitrat. Nitrat ho l giai on cui cng ca qu trnh khong ho cc cht hu c cha nit. Nitrat trong nc thi chng t s hon thin ca cng trnh x l nc thi bng phng php sinh hc.

Mt khc, qu trnh nitrat ho cn to nn s tch lu xy trong hp cht nit cho cc qu trnh xy ho sinh ho cc cht hu c tip theo, khi lng xy ho tan trong nc rt t hoc b ht. Khi thiu xy v tn ti nitrat ho s xy ra qu trnh ngc li: tch xy khi nitrat v nitrit s dng li trong cc qu trnh xy ho cc cht hu c khc. Qu trnh ny c thc hin nh cc vi khun phn nitrat ho (vi khun ym kh tu tin). Trong iu kin khng c xy t do m mi trng vn cn cht hu c ccbon, mt s loi vi khun kh nitrat hoc nitrit ly oxy cho qu trnh xy ho cc cht hu c. Qu trnh kh nitrat c biu din theo phng trnh phn ng sau y: 4NO3- + 4H+ + 5Chu c 5CO2 + 2N2 + 2H2O

Trong qu trnh phn nitrat ho, 1g nit s gii phng 1,71g O2 (kh nitrit) v 2,85g O2 (kh nitrat). 2. Tc hi ca Nit trong nc thi 2.1 Tc hi ca Nit i vi sc khe cng ng Trn bnh din sc kho Nit tn ti trong nc thi c th gy nn hiu ng v mi trng. S c mt ca Nit trong nc thi c th gy ra nhiu nh hng xu n h sinh thi v sc kho cng ng. Khi trong nc thi c nhiu Amnic c th gy c cho c v h ng vt thu sinh, lm gim lng xy ho tan trong nc. Khi hm lng nit trong nc cao cng thm hm lng phtpho c th gy ph dng ngun tip nhn lm nc c mu v mi kh chu c bit l lng xy ho tan trong nc gim mnh gy ngt cho c v h sinh vt trong h. Khi x l nit trong nc thi khng tt, hp cht nit i vo trong chui thc n hay trong nc cp c th gy nn mt s bnh nguy him. Nitrat to chng thiu Vitamin v c th kt hp vi cc amin to thnh cc nitrosamin l nguyn nhn gy ung th ngi cao tui. Tr s sinh c bit nhy cm vi nitrat lt vo sa m, hoc qua nc dng pha sa. Khi lt vo c th, nitrat chuyn ha thnh nitrit nh vi khun ng rut. Ion nitrit cn nguy him hn nitrat i vi sc khe con ngi. Khi tc dng vi cc amin hay alkyl cacbonat trong c th ngi chng c th to thnh cc hp cht cha nit gy ung th. Trong c th Nitrit c th xy ho st II ngn cn qu trnh hnh thnh Hb lm gim lng xy trong mu c th gy ngt, nn, khi nng cao c th dn n t vong. 2.2 Tc hi ca nhim Nit i vi mi trng Nit trong nc thi cao, chy vo sng, h lm tng hm lng cht dinh dng. Do vy n gy ra s pht trin mnh m ca cc loi thc vt ph du nh ru, to gy tnh trng thiu oxy trong nc, ph v chui thc n, gim cht lng nc, ph hoi mi trng trong sch ca thy vc, sn sinh nhiu cht c trong nc nh NH4+, H2S, CO2, CH4... tiu dit nhiu loi sinh vt c ch trong nc. Hin tng gi l ph dng ngun nc

2.3 Tc hi ca Nit i vi qu trnh x l nc thi S c mt ca Nit c th gy cn tr cho cc qu trnh x l lm gim hiu qu lm vic ca cc cng trnh. Mt khc n c th kt hp vi cc loi ho cht trong x l to cc phc hu c gy c cho con ngi. II. C s cc qu trnh x l Nit bng phng php sinh hc 1. QU TRNH NITRATE HA - Khi nim: Qu trnh nitrate ha l qu trnh oxy ha sinh ha nit ca cc mui amon u tin (NH4+-N ) thnh nitrit (NO2-N) v sau thnh nitrat (NO3-N) nh hot ng ca vi sinh vt (VSV) trong iu kin thch ng (c oxy v nhit trn 4oC) : NH4+-N NO2-N NO3-N - Tm quan trng ca qu trnh nitrate ha: o V nhu cu oxy ( ln n 4,57g O2/g NH4+-N) v c t sinh ra t cc sinh vt trong nc, nn s chuyn ha NH4+-N l bc cn thit vi mt s loi nc thi. o Ngoi ra, x l nc thi cng lin quan n qu trnh kh nitrate bin i NH4-N thnh NO3-N o Qu trnh nitrate ha loi b NH4-N t ngun nc cp cng c thc hin lm cho nc bn vng v mt sinh hc. 1.1 Cc vi khun tham gia qu trnh Nitrate ha Vi khun nitrate ha gm: sinh vt t dng, ha t dng, vi sinh vt hiu kh bt buc. o Vi sinh vt t dng: chng c nh v kh carbon v c. y l mt qu trnh tiu tn nhiu nng lng, qu trnh ny gip Vi sinh vt nitrate ha tch ly mt gi tr fs0 v Y (nh hn Vi sinh vt d dng hiu kh)-lun gy nhim h thng bn hot tnh v mng sinh hc. o Vi sinh vt ha t dng: lm v Y nh hn bi v ngun cho in t ca chng gii phng t nng lng trn mt e tng ng so vi ngun cho in t hu c. o Vi sinh vt hiu kh bt buc: dng O2 h hp nh mt cht phn ng trc tip cho s oxy ha NH4+ thnh NH2OH (hydroxylamin). Cht sau cng s dng oxy c th l l do ti sao Vi sinh vt nitrate ha li lin quan n s khng dung

np ca nng thp oxy ha tan; qu trnh d ha thp do s gii hn nng oxy khng tng tc vi Vi sinh vt d dng. Nitrate ha t dng (autotrophic nitrification) Qu trnh nitrat ha gm 2 giai on: + Giai on 1: NH4+ c oxy ha thnh NO21/6NH4+ + 1/4O2=1/6NO2- + 1/3H+ + 1/6H2O [9.1] G0= -45,79kJ/e-eq Chng vi khun thng dng trong bc 1 l Nitrosomonas; tuy nhin, Nitrosococcus, Nitrosopira, Nitrosovibrio v Nitrosolobus cng c th oxy ha NH4+ thnh NO2-. Nitrifiers oxy ha chng amoni- c tin t l Nitroso. Chng Nitrosomonas v nhng loi thuc chng ny khng nht thit l loi u th.

+ Giai on 2: S oxy ha NO2- thnh NO3 NO2- + O2 = NO3G0= -37,07kJ/e-eq Mc d Nitrospira, Nitrospina, Nitrococcus v Nitrocystis vn hin din trong phn ng giai on 2, nhng Nitrobacter l chng vi sinh oxy ha NO2- ph bin nht. Trong chng Nitrobacter, nhiu loi ph d nhn thy, ngoi tr nhng loi c mi lin h di truyn trong cng chi alpha ca proteobacteria (Teske et al.,1994). Nhng nghin cu gn y dng my d oligonucleotide ch ra on 16S rARN ca Nitrobacter, vic ny cho thy rng Nitrobacter khng phi l chng oxy ha nitrite quan trng nht trong qu trnh x l nc thi. Nitrospira c bit nh mt nitrifier tri hn. [9.2]

Nitrobacteria

Nitrospira

Khi nitrifiers tn ti trong mi trng c mt nhng hp cht hu c nh nhng nh my x l nc thi, k l l chng khng pht trin bng cch s dng nhng phn t hu c nh l ngun carbon ca chng. Trong khi l do sinh ha m ngun carbon hu c c loi tr vn cha c bit n th s duy tr tnh l thuc t dng ca chng c l nh vo s lin kt tin ha vi Vi sin