THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT MÔI TRƯỜNG NGÀNH NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

Ngày 07 tháng 11 năm 2008

Chất dinh dưỡng-Photpho trong nước thải


Sự phát triển của tảo, trong trường hợp xấu nhất có thể gây hiện tượng phú dưỡng hóa nước bê mặt, là kết quả của sự gia tăng nồng độ phophat quá mức trong nước. Cho nên cần có một giới hạn xả thải về chỉ tiêu PO4-P để ngăn ngừa hiện tượng này. Các nhà máy xử lý nước thải vì thế cần phải loại trừ PO4 trong các quá trình nitrat hóa/đề nitrat hóa hay trong quá trình xử lý hóa học bằng cách tạo kết tủa với photpho. Việc phân tích PO4-P hoàn toàn cần thiết không chỉ để đáp ứng yêu cầu quan trắc giới hạn xả thải mà còn để đánh giá hiệu suất và chi phí xử lý của quá trình loại trừ photpho.
Photpho trong nước-nguồn gốc và việc loại bỏ
Các ảnh hưởng của photpho lên nước mặt
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 có thể xảy ra hay không. Chỉ 1g PO4-P trong nước có thể đủ cho nhu cầu 100 g tảo phát triển. Khi những loại tảo này chết, quá trình phân hủy chúng sẽ cần đến khoảng 150g oxy hòa tan. Nồng độ để bắt đầu gây ra hiện tượng phú dưỡng là khoảng 0.1-0.2 mg/L PO4-P trong nước động và 0.005-0.01mg/L PO4-P trong nước tĩnh. Phòng ngừa nguy hại tiềm ẩn cho nước bề mặt, hướng dẫn 91/271/EEC của EU đã đưa ra các mức giới hạn của nguồn thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Phụ thuộc vào công suất của nhà máy xử lý nước thải, các giá trị này có thể là 2 mg/L P-tổng (10000 – 100000 p.e) hay 1 mg/L P-tổng (>100000 p.e)
Photphat có từ đâu?
Hợp chất photphat tìm thấy trong nước thải hay được thải ra trực tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ:
Thất thoát từ phân bón có trong đất
Chất thải từ người và động vật
Các hóa chất tẩy rửa và làm sạch

Tổng lượng photpho bao gồm ortho photphat + poly-photphat + hợp chất photpho hữu cơ trong đó ortho photphat luôn chiếm tỉ lệ cao nhất. Photphat có thể ở dạng hòa tan, keo hay rắn. Trước khi phân tích cần xác định dạng tồn tại của photpho. Nếu chỉ xác định orth-photphat (mục đích kiểm soát quá trình kết tủa photpho) thì mẫu cần được lọc trước khi phân tích. Tuy nhiên nếu phân tích photpho tổng (kiểm soát giới hạn thải) thì mẫu phải được đồng nhất và sau đó được thủy phân.

Thành phần P và phương pháp xác định

Ortho-photphat (lân hòa tan)
Công thức: PO43-
Chuẩn bị mẫu: Lọc
Cuvet: LCK049/349/348/350
Thiết bị phân tích: PHOSPHAX sc (phương pháp molybdate-vanadate)
Ứng dụng: Ortho-PO4-P (nước thải, kết tủa P); Ortho-P (nước uống và nước nồi hơi)

Polyphotphat
Công thức: PO4- PO4- PO4-
Chuẩn bị mẫu: Đồng nhất, phân hủy

Hợp chất photpho hữu cơ
Công thức: R-PO4
Chuẩn bị mẫu: Đồng nhất, phân hủy

Tổng photpho
Công thức: Tổng PO4
Chuẩn bị mẫu: Đồng nhất, phân hủy
Cuvet: LCK349/348/350
Thiết bị phân tích: PHOSPHAX sigma (phương pháp phosphomolybdate xanh theo EN 1189)
Ứng dụng: Tổng PO4-P (nước thải); Tổng PO4 (nước uống và nước nồi hơi)

Sự khử photphat
Ngày nay nồng độ trung bình photpho tổng trong nước thải sinh hoạt đầu vào của một nhà máy xử lý vào khoảng 9mg/L nên phải được loại bỏ bớt trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. Có phương pháp xử lý: xử lý sinh học loại trừ photpho và xử lý hóa học kết tủa photpho. Nhược điểm của phương pháp kết tủa là nó làm tăng hàm lượng muối trong nước và cũng tốn kém chi phí hóa chất tạo lắng. Hơn nữa muối photphat kết tủa sẽ làm tăng lượng bùn thải. Trong thực tế, hai phương pháp này được kết hợp để loại bỏ photpho nhằm giảm chi phí sử dụng hóa chất.

Phân tích photphat
Để phân tích thường xuyên thì trong các quy trình xử lý nước thải một số điểm cần phải được quan trắc liên tục để kiểm soát hiệu suất hoạt động. PO4-P có thể được phân tích liên tục hoặc tại phòng thí nghiệm. Lập biểu đồ giá trị nồng độ theo thời gian từ giá trị đo liên tục và một số điểm được kiểm tra lại theo giá định đo tại phòng thí nghiệm. Đo liên tục nồng độ PO4-P kết hợp với hệ thống kết tủa thải bỏ sẽ cho hiệu quả cao hơn.

Phương pháp sinh học loại bỏ photphat
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 (BOD5). 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.

Phương pháp hóa học loại bỏ photphat bằng kết tủa
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 (muối sắt, nhôm, vôi sữa). 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 khí 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.
Các nguyên nhân và sự khử nồng độ PO4-P cao
Nếu giá trị P tổng trong nhà máy xử lý cao hơn mức bình thường, sự khác biệt giữa P tổng và ortho-P phải được đánh giá đầu tiên. Nếu độ khác biệt thấp, nồng độ ortho-PO4-P thì sẽ rất cao. Các nguyên nhân và biện pháp khắc phục:
1. Quá ít hóa chất tạo lắng được cho vào hoặc được đưa vào không đúng vị trí thích hợp
Kiểm tra liều lượng chất tạo lắng
Nếu cần thiết, tăng lượng hóa chất hoặc cho thêm vào ở nhiều vị trí khác nhau
2. Photpho bị vón cục trong bể lắng thứ cấp
Nồng độ PO4-P trong dòng ra ở bể lắng thứ cấp thì được cao hơn đáng kể ở quá trình nitrat hóa
Tăng lượng oxy hòa tan trong quá trình nitrat hóa hay tăng tỉ lệ bùn tuần hoàn
Nếu giá trị giữa P tổng và PO4-P khác biệt lớn, thì tỉ lệ hợp chất photpho không hòa tan sẽ cao. Các nguyên nhân và biện pháp khắc phục:
1. Tỉ lệ chất rắn cao gây thất thoát bùn
Ít bùn hoạt tính dạng sợi kết hợp với việc quá tải lượng nước (do mưa, tuyết tan)
Quan trắc độ axit trong bể hiếu khí hoặc hành động để chống lượng bùn lớn
2. Lượng polyphotphat phân hủy kém, có thể từ chất tẩy rửa dùng trong công nghiệp
Tình trạng này có thể được cải thiện bằng cách loại trừ ngay tại điểm xảy ra hiện tượng khi chất tạo lắng không phản ứng với loại hợp chất này


Không có nhận xét nào: