Methanol trong xử lý nước thải | Tỷ lệ pha methanol thích hợp

Methanol trong xử lý nước thải

Nước thải thải ra từ các cơ sở xử lý có chứa các chất dinh dưỡng (nitơ và phốt pho) và ở một số vùng nhất định của đất nước, lượng chất dinh dưỡng cao thải vào các cửa sông nhạy cảm đã dẫn đến tình trạng thiếu oxy.

Tình trạng thiếu oxy hoặc oxy hòa tan ở mức thấp đã ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh trong các cửa sông bị ảnh hưởng. Ở hầu hết các cửa sông bị ảnh hưởng, nitơ là chất dinh dưỡng cần quan tâm dẫn đến giới hạn tổng nitơ tại các nhà máy xử lý nước thải.

Khi giới hạn thải nitơ ở mức thấp dưới 8 mg/l tổng số được yêu cầu tại cơ sở xử lý nước thải. Đôi khi cần nguồn carbon bổ sung thêm từ các loại hoá chất xử lý nước bên ngoài để đạt được mức loại bỏ thấp nhất. Điển hình là nguồn cacbon bổ sung bên ngoài như Methanol hay Ethanol,.

Methanol được sử dụng trong quy trình xử lý sau thiếu khí. Trong đó, nguồn cacbon dễ phân hủy từ methanol là cần thiết cho quá trình khử nitơ khi không có trong nước thải với số lượng đủ lớn.

Tại sao dùng methanol trong quá trình xử lý nước thải?

Dùng methanol trong xử lý nước thải đóng vai trò là nguồn cacbon bổ sung thêm, thường được sử dụng để khử nitơ. Sử dụng cồn công nghiệp methanol trong cả quá trình tăng trưởng lơ lửng (bùn hoạt tính) và quá trình màng sinh học (bộ lọc khử nitơ).

Vì quá trình khử nitơ thường được thực hiện sau khi hầu hết các chất hữu cơ đã được tiêu thụ theo phương pháp hiếu khí, nên thường cần bổ sung thêm nguồn cacbon hữu cơ. Các phản ứng phân tách để khử nitơ có thể được viết để bao gồm việc sử dụng một số chất nền hữu cơ phổ biến, như sau:

Methanol:
5 CH₃OH + 6 NO₃– → 3 N₂ + 5 CO₂ + 7H₂O + 6OH

Ethanol:
5 CH₃CH₂OH + 12 NO₃– → 6 N₂ + 10 CO₂ + 9 H₂O + 12 OH

Acid acetic:
5 CH₃COOH + 8 NO₃– → 4 N₂ + 10 CO₂ + 7 H₂O + 8 OH

Sử dụng công thức thực nghiệm cho vi khuẩn là C5H7NO2 và kết hợp cả phản ứng phân hủy và tổng hợp tế bào, tạo ra phản ứng nitrat hóa tổng thể khi metanol là nguồn cacbon:

NO₃– + 1,08 CH₃OH + 0,24 H₂CO₃ → 0,056 C₅H₇NO₂ + 0,47 N₂ + HCO₃– + 1,68 H₂O

Theo phương trình này, cứ một gam nitơ nitrat chuyển thành khí nitơ thì cần 2,9 gam methanol, Sản phẩm thu được là 3,6 gam kiềm là CaCO3 và 0,45 gam tế bào mới được hình thành.

Không giống như quá trình nitrat hóa, quá trình khử nitơ có thể làm tăng độ pH. Tuy nhiên, hiệu quả thường nhỏ, không cần thiết phải kiểm soát độ pH. Tốc độ khử nitơ tối ưu nằm trong khoảng pH từ 7,0 đến 7,5.

Độ tinh khiết cao của sản phẩm kết hợp với yêu cầu định lượng hóa học COD: N thấp vượt trội của Methanol và năng suất chất rắn thấp đã làm cho Methanol trở thành loại có chi phí thấp nhất trong số các nguồn cacbon bổ sung sẵn có bên ngoài.

Quá trình nào cần dùng methanol trong xử lý nước thải?

Methanol có thể được bổ sung vào hầu hết các quá trình khử nitơ bao gồm các quy trình sau:

1. Vùng trước thiếu khí hoặc vùng sau thiếu khí trong cấu hình BNR ba hoặc bốn giai đoạn;
2. Được định lượng trong chu trình thiếu khí trong quy trình lò phản ứng theo lô trình tự (SBR);
3. Bộ lọc khử nitơ;
4. Được sử dụng trong phần thiếu khí của lò phản ứng màng sinh học chuyển động (MBBR) và vùng thiếu khí trong quá trình lọc màng (MBR).

Methanol là hoá chất xử lý nước được khuyến nghị bởi tất cả các nhà sản xuất lớn, methanol trong quy trình xử lý nước thải được sử dụng để làm nguồn cacbon bổ sung thêm bên ngoài với giá thành rẻ nhất.

Chi phí Methanol cho quá trình xử lý nước thải (khử nitơ) là bao nhiêu?

Methanol thường là nguồn cacbon bổ sung bên ngoài có chi phí thấp nhất về cả chi phí cho mỗi gallon và chi phí cho mỗi pound nitrat được loại bỏ. Các cơ sở xử lý nước thải có thể giảm ngân sách cho việc xử lý nước thải hàng năm xuống 30% do sử dụng Methanol thay cho các sản phẩm cacbon bổ sung dựa trên glyxerol.

Xem thêm: methanol mua ở đâu? Mua methanol ở đâu với giá tại kho?

Chi phí Methanol trên một đô la cho mỗi pound nitrat loại bỏ bằng khoảng một nửa so với các sản phẩm cacbon bổ sung dựa trên glyxerol. Methanol có yêu cầu COD: N thấp là 4,5 và giá trị COD cao là 1.185.000 mg/l.

Điều này dẫn đến yêu cầu về liều lượng methanol để khử mỗi mg nitơ nitrat là 3 mg Methanol. Hoặc 1 Lít Methanol tương ứng 245.18 g nitơ nitrat. (0.49 gallons tương ứng 1 pound nitrate nitrogen).

Do yêu cầu định lượng COD: N thấp, cùng với lượng chất rắn tạo ra trong quá trình xử lý nước thải thấp nhất trong các nguồn cacbon thông dụng. Dẫn đến methanol chính là nguồn cacbon bổ sung bên ngoài hiệu quả.

Tài liệu bổ sung: Methanol Use in Wastewater Denitrification

Nguồn: https://www.methanol.org/wastewater/