quá trình khử các hợp chất chứa photphat trong nước thải

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA
PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

ℵ Phôtpho (P) là một nguyên tố có nhiều trong tự nhiên dưới dạng quặng. Ở sinh vật, P có vai

trò quan trọng, có nhiều trong xương động vật dưới dạng canxi phôtphate, trong não, lòng
đỏ trứng, dưới dạng hợp hữu cơ….

ℵ Phôtpho là một á kim, nguyên tử lượng 31, tỷ trọng 1.83, điểm nóng chảy 940C, điểm sôi
2780C, không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.

ℵ Là một chất rắn, dễ gãy ở nhiệt độ thường, mềm dễ uốn, có ba dạng thù hình là trắng
(vàng), đỏ và phôtpho pryromorphic.


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

Vòng tuần hoàn của P trong tự nhiên


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

I. TỔNG QUAN
PHOTPHO TRONG NƯỚC THẢI

ℵ Hợp chất photpho là chất dinh dưỡng cần

thiết cho thực vật và gây nên sự phát
triển của tảo trong nước mặt. Tùy vào
nồng độ photpho trong nước mà hiện
tượng phú dưỡng hóa có thể xảy ra hay
không.

Chất dinh dưỡng – photpho trong nước thải


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

•

Chu trình chuyển hóa photpho trong nước

Ở trong nước, chu trình photpho sinh học cũng diễn ra tương tự như ở trên cạn, nhưng do quá trình suy
giảm ánh sáng và phân tầng nước mà quá trình sinh học hấp thụ dinh dưỡng và tái tạo dinh dưỡng diễn ra khác
nhau theo độ sâu.
Sự xuất hiện, tồn tại và chuyển hóa của photpho trong tự nhiên diễn ra theo 4 quá trình sau:

-

Khoáng hóa
Phân hủy

Cố định sinh học
Cố đinh hóa học


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

•

Khoáng hóa:

Đó là quá trình chuyển hóa photpho dạng hữu cơ thành photpho dạng vô cơ. Nguồn photpho
hữu cơ chính trong đất được tạo bởi tồn dư thực vật, phế thải động vật và thân xác vi sinh vật. Cây
trồng bình thường chứa khoảng 0,05 - 0,5% P2O5 dưới dạng phytin, phospholipit và axit nucleic.


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

•

Phân hủy:
Phytin là muối Ca, Mg của inositol hexaphospholipid acid, chứa 26% P 2O5 tồn tại chủ yếu

dưới dạng licitin – hợp chất của glycerol, axit béo photphat, cholin và cephalin
Phytin dễ bị phân hủy bởi enzym Phytaza và lecithinasa của vi sinh vật hoặc chất tiết rễ cây,
tạo thành orthophosphat là nguồn photpho hữu hiệu đối với cây trồng. Axit nucleic được tạo thành
từ nhân pyrin hoặc pyrimidin đường pantoza và photphat, bị phân hủy bởi men nucleasa tạo thành
orthophotphat. 

I. TỔNG QUAN
PHOTPHO

•

Cố định sinh học:

Là quá trình tái sử dụng photpho vô cơ nhờ vi sinh vật và qua đó chuyển đổi photpho dạng vô
cơ thành photpho dạng hữu cơ trong Protoplasm của vi sinh vật. Photpho là nguyên tố không thể
thiếu được trong quá trình tổng hợp tế bào của vi sinh vật. 

•

Cố định hóa học:

Là quá trình chuyển đổi photpho dạng tan sang dạng khó tan dưới tác dụng của các phản ứng
hóa học giữa ion PO42- và cation kim 


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO TRONG NƯỚC THẢI
Hợp chất photphat trong nước thải được phát sinh từ:


I. TỔNG QUAN
PHOTPHO TRONG NƯỚC THẢI


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI

II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học

2 phương pháp

VSV phân
hủy P

VSV phân hủy
P ở dạng kết tủa
hóa học


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học
VSV phân hủy P ở dạng kết tủa hóa học

−
−
−

Kết tủa photphat trong nước thải được loại bỏ nhờ VSV của quá trình bùn hoạt tính
Ở đầu bể hiếu khí hoạt động của VSV làm giảm pH và làm tan các hợp chất của photphate
Cuối bể hiếu khí quá trình phân hủy sinh học tăng ,làm tăng pH và tạo thành kết tủa.

VSV phân hủy P
 Một số nhóm VSV có khả năng tích lũy một lượng lớn hơn nhu cầu của tế bào như Acinetobacter, Aerobacter,
Moraxella, E.coli……

II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học

 Hiệu quả xử lý
− Photphat có trong bể chứa nhiều hơn so với nhu cầu binh thường trong bùn hoạt tính, đó là do lượng bùn
bị tuần hoàn giữa môi trường kị khí và hiếu khí.

−

Hiệu quả loại trừ bằng phương pháp sinh học phụ thuộc vào lượng hữu cơ dễ bị phân hủy (BOD 5). Tỉ lệ
P/BOD5 là nhỏ hơn 0,03 và N/BOD5 là nhỏ hơn 0,25 trong dòng vào bể sục khí nơi lượng photpho bị phân
hủy gia tăng.


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học

 Nguyên lý
− Vi khuẩn sử dụng photpho để tổng hợp thành tế bào và vận chuyển năng lượng, kết quả là từ 10 – 30% lượng
−
•
•

photpho được khử trong quá trình khử BOD. Khử photpho được thực hiện bằng cách lắng thành cặn để loại bỏ các
tế bào chứa lượng photpho trong quá trình sinh sản và hoạt động.
Cơ sở của quá trình khử photpho bằng vi sinh:

Một số vi khuẩn có khả năng chứa một lượng dư photpho (polyphotphat). Một số sản phẩm lên men đơn giản

được sinh ra trong điều kiện yếm khí: axit béo bay hơi...được các vi khuẩn hóa thành các sản phẩm chứa bên trong
tế bào đồng thời với việc giải phóng photpho.
Trong điều kiện hiếu khí năng lượng sinh ra do oxy hóa polyphotphat và các sản phẩm khác chứa trong tế bào tăng
lên.


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học
Trong thực tế khi xử lý photpho bằng phương pháp sinh học áp dụng quy trình yếm khí tiếp nối với quy trình hiếu khí

Nước vào

Nước ra

Lắng

Bùn tuần hoàn

Bùn thải
Quá trình A/O photphat


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
1. Phương pháp sinh học

 Ưu điểm:

− Loại bỏ photpho trong nước
− Giảm chi phí xử dụng hóa chất
 Nhược điểm:
- Tạo ra lượng bùn lớn


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
2. Phương pháp hóa học

 Nguyên tắc:
− Bổ sung thêm tác nhân hóa học vào nước thải để tạo kết tủa hay phức chất không tan.
− Các hợp chất ortho-photpho bị kết tủa khi lượng photphat kim loại hòa tan kém và sự có mặt của
các hóa chất tạo lắng. Các muối này lắng xuống và lưu lại trong bùn thải.

−

Các chất tạo kết tủa có thể được cho vào ở quá trình xử lý sơ bộ (trước kết tủa), trong bể kị khí (kết
tủa đồng thời) hay tại bể phản ứng phụ cuối dòng của bể hiếu khí (sau kết tủa). Hiệu quả nhất là tại
quá trình kết tủa đồng thời và tiết kiệm chi phí nhất.


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
2. Phương pháp hóa học

Các tác nhân thường dùng: muối nhôm, muối sắt, vôi.

•

M3+ + PO43- →MPO4
Các phản ứng phụ khác xảy ra chủ yếu là với hydrocacbonat của nước:

M3+ +3HCO3-

M(OH)3 +3CO2

Các phản ứng phụ này làm giảm độ kiềm của nước kéo theo hạ thấp độ pH, ngoài ra nó còn tiêu thụ
chất phản ứng.


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
2. Phương pháp hóa học

 Các nguyên nhân và sự khử nồng độ PO4-P cao:
− Quá ít hóa chất tạo lắng được cho vào hoặc được đưa vào không đúng vị trí thích hợp
− Photpho bị kết tủa trong bể lắng thứ cấp do tỉ lệ chất rắn cao gây thất thoát bùn hay lượng
polyphotphat phân hủy kém, có thể từ chất tẩy rửa dùng trong công nghiệp

 Cách khắc phục:
− Kiểm tra liều lượng chất tạo lắng, nếu cần thiết, tăng lượng hóa chất hoặc cho thêm vào ở nhiều vị
trí khác nhau

−

Quan trắc độ axit trong bể hiếu khí


II. QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC HỢP CHẤT CHỨA PHOTPHAT TRONG NƯỚC THẢI
2. Phương pháp hóa học

 Ưu điểm:
− Loại bỏ photpho trong nước

 Nhược điểm:
− Làm tăng hàm lượng muối trong nước
− Tốn kém chi phí hóa chất tạo lắng
− Làm tăng lượng bùn thải