Câu 1:Các quá trình hoà tan và tiêu thụ ôxy trong nước thải. Các chỉ tiêu BOD và COD của NTSH.

Trả lời:

a- Quá trình hoà tan và tiêu thụ ôxy trong nước thải.

Các điều kiện cần có để xử lý nước thải :

+ Phải có O2 để ôxy hoá hiếu khí các chất bẩn hữu cơ.

- Nguồn cung cấp O2 : không khí.

- Quá trình diễn ra : - hoà tan ôxy (cung)

- tiêu thụ ôxy (cầu).

+ Sự có mặt của vi sinh vật.

* Diễn biến của quá trình khoáng hoá (ôxy hoá sinh hoá) các chất bẩn hữu cơ

Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ diễn ra được là nhờ tác dụng của vi sinh vật khoáng hoá và còn gọi là quá trình ôxy hoá sinh hoá. Trong quá trình này các vi khuẩn sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn thức ăn để thu nhận năng lượng và tổng hợp sinh khối.Có hai loại vi khuẩn:

-Vi khuẩn yêu cầu ôxy tự do để oxy hoá các chất hữu cơ

-Vi khuẩn không cần ôxy tự do để oxy hoá các chất hữu cơ

Quá trình khoàn hoá chất hữu cơ nhờ ôxy sinh hoá diễn ra theo 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1 : ôxy hoá các chất hữu cơ chứa C.

- Giai đoạn 2 : ôxy hoá các chất hữu cơ chứa N.

* Quy luật của quá trình tiêu thụ ôxy (ôxy hoá)

Tốc độ ôxy hoá (hay tốc độ tiêu thụ ôxy), với nhiệt độ không đổi, ở mỗi thời điểm nhất định, tỷ lệ thuận với lượng các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải.

Diễn giải quy luật : Lt = La - Xt.

La - lượng ôxy cần thiết để ôxy hoá toàn bộ lượng chất hữu cơ trong nước thải ở thời điểm đầu.

Xt - lượng ôxy đã tiêu thụ sau thời gian t.

Lt - lượng ôxy cần thiết để ôxy hoá các chất bẩn hữu cơ còn lại sau thời gian t.

Biểu thị quy luật :

= k1’ (La - Xt)  - ln (La - Xt) = k1’t +C

Điều kiện biên : t = 0  Xt = 0.

C = - ln La.

 ln (La - Xt) = - k1’t + ln La

Đặt k1 = k1’ lge = k1’  0,434

 k1’ = = k1  ln 10

Lt = La - Xt = La  10 (1)

Xt = La – Lt = La  (1 - 10 ) (2)

k1 - hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy.

Như vậy nếu không có chất hữu cơ thêm vào thì trong quá trình ôxy hoá, tốc độ ôxy hoá sẽ giảm dần theo thời gian.

Các yếu tố ảnh hưởng :

* Nhiệt độ : k1 = f (To) nếu To tăng thì k1 tăng.

k1 (T2) = k1 (T1)  1,047 T2 - T1

k1 (T1), k1 (T2) - hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy ở nhiệt độ T1 và T2.

Công thức này chỉ áp dụng với To trong khoảng 10 oC - 30 oC.

nếu T1 = 20 oC :

k1 (T2) = k1 (20 oC)  1,047 T2 -20 oC

k1 (20 oC) = 0,1.

Đối với các loại nước thải khác nhau thì giá trị k1 sẽ khác nhau, tuỳ thuộc tính chất nước thải.

Lượng ôxy tiêu thụ tổng cộng La cũng phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải :

La (T) = La (20 oC)  (0,02T + 0,6)(công thức thực nghiệm)

* Thời gian cần thiết để giảm lượng ôxy tiêu thụ từ La  Lt :

t = (ngđ) (k1 = ngđ-1)

Nếu Lt = 0  t =  (Phân tích - bình luận)

* Quy luật của hoà tan ôxy

- Sự hoà tan chất khí trong nước - các yếu tố ảnh hưởng : T o, áp suất,điều kiện khuấy trộn bề mặt tiếp xúc.

- Quy luật : Tốc độ hoà tan ôxy trong nước ở mỗi thời điểm nhất định tỷ lệ nghịch với độ bão hoà ôxy và tỷ lệ thuận với độ thiếu hụt ôxy.

- Biểu thị độ thiếu hụt : phần mười, % hoặc mg/l.

Da = độ thiếu hụt ôxy lúc ban đầu,mg/l ;

Dt = độ thiếu hụt ôxy của nước sau thời gian t, ngđ.

Dt = Da  10

Các yếu tố ảnh hưởng đến k2 :

To = 20 oC  k2 = 0,2/ngđ.

To tăng thì k2 tăng. Song thực tế tốc độ hoà tan ôxy không thay đổi lắm nên khi tính toán quá trình hoà tan ôxy, không cần phải điều chỉnh k2 theo nhiệt độ.

*Khi xả nước thải vào nơi tiếp nhận, do nước thải có nhiều chất hữu cơ  các VK oxy hoá chất hữu cơ làm thiếu một lượng ôxy xảy ra hiện tượng khuyếch tán oxy từ ngoài vào trong nước qua bề mặt, quá trình tiêu thụ oxy được đặc trưng bởi mô hình Phelp-Streeter .

- Đối với quá trình tiêu thụ oxy:

hay Lt= (1)

- Đối với quá trình tổng hợp hoà tan và tiêu thụ oxy:

(2)

Lấy tích phân 2 vế ph.trình (2) được:

Dt=

Trong đó:

Da- Độ thiếu hụt oxy ban đầu, mg/l;

Dt- Độ thiếu hụt oxy ở thời điểm t, mg/l;

k1- Tốc độ hoà tan, ngày -1;

La- BOD ban đầu của nước sông và nước thải, mg/l;

Lt-BOD của nước sông và nước thải sau thời gian t, mg/l.

 Thời gian tới hạn của nước thải ( từ khi bắt đầu tiêu thụ oxy tới khi nồng độ oxy hoà tan nhỏ nhất).

Nếu kể đến số lần pha loãng n, sự giảm BOD trong hỗn hợp nước sông và nước thải sau thời gian t:

Lt=Lng.

Trong đó:

Lng- BOD trong nước nguồn tại thời điểm trước khi xả nước thải;

Lbs- BOD bổ sung trong nước thải trong thời gian t .

Trong tính toán k1,ng và k1,nth (hh nước thải và nước nguồn) lấy giống nhau ở cùng một nhiệt độ để dễ tính, ở 200C thì k1,ng =k1,nth = 0,1 ngày-1;

b-Các chỉ tiêu BOD,COD của nước thải sinh hoạt

Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand- COD) là lượng oxy hóa hoá học các chất hữu cơ thông qua các chất oxy hoá mạnh như pemanganat (MnO4)

hoặc dicromat (Cr2 ) trong môi trường axit. Đối với nước thải sinh hoạt, không quá 65% hàm lượng chất hữu cơ được oxy hoá theo phương pháp penmanganat. Vì vậy người ta thường phân tích COD của nước thải theo phương pháp dicromat. Phương trình phản ứng:

Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical Oxygen Demand-BOD) là lượng oxy yêu cầu để lượng vi khuẩn oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải.

Thông thường trong nước thải sinh hoạt ở điều kiện 20oC sau 5 ngày lượng oxy tiêu thụ chủ yếu cho oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ chứa các bon (BOD5) và sau 20 ngày lượng oxy tiêu thụ cho quá trình sinh hoá là ổn định (BOD20). Mối quan hệ gần đúng giữa các nhu cầu oxy trong nước thải sinh hoạt có thể xác định gần đúng theo tỷ lệ sau:

ThOD:

Câu 2: Các công trình và thiết bị trong dây chuyền xử lý bùn cặn bằng phương pháp cơ học.