Đánh giá khả năng phân hủy kị khí năm 2024
Xử lý sinh học bằng vi sinh kỵ khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải thành các chất khí CH4 và CO2 trong điều kiện không có oxy. Việc chuyển hóa các axit hữu cơ thành khí metan sản sinh ra ít năng lượng. Show
Quy trình này được áp dụng từ trước đến nay để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao. Mười năm trở lại đây do công nghệ sinh học phát triển, quy trình xử lý bằng vi sinh kỵ khí được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp có nồng độ BOD tương tự. Khi nồng độ BOD trong nước thải lớn hơn 500mg/l, áp dụng quy trình xử lý 2 bậc. Bậc 1 xử lý kỵ khí, bậc 2 xử lý hiếu khí. Bể xử lý sinh học kỵ khí UASB – Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khíTổng quanQuá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ và vô cơ phân tử trong điều kiện không có oxy phân tử bởi các vi sinh vật kị khí. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trinh sinh hóa tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh học trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau: Chất hữu cơ —- CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mớiPhân hủy kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:
Các quá trình này có thể hợp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:
Một số vi sinh vật tham gia vào quá trình kỵ khíNhóm vi sinh vật thủy phân chất hữu cơ, nhóm vi sinh vật tạo acid Vi khuẩn tạo MetanVi khuẩn tạo Metan Cơ sở lý thuyếtNguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy nghi để phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải, ở điều kiện không có oxi hòa tan với nhiệt độ, pH,…thích hợp để cho các sản phẩm dạng khí (chủ yếu là CO2, CH4). Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát: (CHO)nNS ——- CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + Tế bào vi sinhTìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khíTrong 10 năm trở lại đây do công nghệ sinh học phát triển, quá trình xử lý kỵ khí trong điều kiện nhân tạo được áp dụng để xử lý các loại bã cặn chất thải công nghiệp, sinh hoạt cũng như các loại nước thải đậm đặc có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao: BOD 10-30 (g/l). Các nhân tố môi trường ảnh hướng đến quá trình lên men kỵ khíĐể duy trì sự ổn định của quá trình xử lý kỵ khí, phải duy trì được trạng thái cân bằng động của quá trình theo 4 pha đã nêu ở trên. Sự ảnh hưởng của các yếu tố sau quyết định hiệu quả của phương pháp xử lý kỵ khí: Nhiệt độ:khoảng 30 ÷ 350C. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 350C. pH:pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5. Sự sai lệch khỏi khoảng này đều không tốt cho pha methane hóa. Chất dinh dưỡng:Cần đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì bổ sung thêm. Trong nước thải sinh hoạt thường có chứa các chất dinh dưỡng này nên khi kết hợp xử lý nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt thì không cần bổ sung thêm các nguyên tố dinh dưỡng. Độ kiềm:Độ kiềm tối ưu cần duy trì trong bể là 1500 ÷ 3000 mg CaCO3/l để tạo khả năng đệm tốt cho dung dịch, ngăn cản sự giảm pH dưới mức trung tính. Muối (Na+, K+, Ca2+):Pha methane hóa và acid hóa lipid đều bị ức chế khi độ mặn vượt quá 0,2 g/l NaCl. Sự thủy phân protein trong cá cũng bị ức chế ở mức 20 g/l NaCl. Lipid:Đây là các hợp chất rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật. Nó tạo màng trên vi sinh vật làm giảm sự hấp thụ các chất vào bên trong. Ngoài ra còn kéo bùn nổi lên bề mặt, giảm hiệu quả của quá trình chuyển đổi methane. Kim loại nặng:Một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) rất độc, đặc biệt là khi chúng tồn tại ở dạng hòa tan. Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide. Ngoài ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mức các hợp chất hữu cơ khác. Phân loại các công nghệ xử lý kỵ khíXử ly nước thải bằng phương pháp kỵ khí bao gồm nhiều công nghệ sau: Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khíQuá trình xử lý kỵ khí sinh trưởng lơ lửngVi sinh vật sản sinh và phát triển trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong các bể xử lý sinh học. Các vi sinh vật này tạo thành bùn hoạt tính có vai trò phân hủy các chất hữu cơ để xây dựng tế bào mới và tạo thành sản phẩm cuối cùng là dạng khí. Chúng sinh trưởng ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với nước, cuối cùng các chất dinh dưỡng cạn kiệt, các bông cặn lắng thành bùn. Quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toànĐây là loại bể xáo trộn liên tục, không tuần hoàn bùn. Bể thích hợp xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ hoà tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ. Thiết bị xáo trộn có thể dùng hệ thống cánh khuấy cơ khí hoặc tuần hoàn khí biogas (đòi hỏi có máy nén khí biogas và phân phối khí nén). Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khíQuá trình tiếp xúc kỵ khíQuá trình này gồm 2 giai đoạn:
Bùn sinh học sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kỵ khí. Lượng sinh khối có thể kiểm soát được, không phụ thuộc vào lưu lượng nước thải nên thời gian lưu bùn có thể khống chế được và không liên quan đến thời gian lưu nước. Hàm lượng VSS trong bể tiếp xúc kị khí dao động trong khoảng 4000 – 6000 mg/l. Tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến 10 kg COD/m3/ngày. Thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngày. UASB: bể xử lý sinh học kỵ khí dòng chảy ngược qua lớp bùnMô hình là cột hình trụ tròn gồm hai phần:
Nước thải được phân bố vào từ đáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao. Khí thu được trong quá trình này được thu qua phễu tách khí lắp đặt phía trên. Cần có tấm hướng dòng để thu khí tập trung vào phễu không qua ngăn lắng. Trong bộ phận tách khí, diện tích bề mặt nước phải đủ lớn để các hạt bùn nổi do dính bám vào các bọt khí biogas tách khỏi bọt khí. Để tạo bề rộng cần thiết cần có cột chặn nước. Dọc theo mô hình có các vòi lấy mẫu (4 – 6 vòi) để đánh giá lượng bùn trong bể thông qua thí nghiệm xác định mặt cắt bùn. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể phản ứng yếm khí UASB – Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khí
UASB hoạt động tốt khi có các điều kiện:
Khi sử dụng UASB cần chú ý đến:
(COD/Y) : N : P : S = (50/Y) : 5 : 1 : 1 Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào loại nước thải. Nước thải dễ acid hóa Y = 0,03, khó acid hóa Y = 0,15.
Quá trình xử lý kỵ khí sinh trưởng bám dínhTrong quá trình xử lý sinh học, các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển thành màng dính bám hay gắn kết các vật liệu trơ như đá, xỉ, gỗ, sành sứ, chất dẻo. Quá trình này còn gọi là màng sinh học hay màng cố định, xảy ra ở các quá trình xử lý nước thải, như lọc sinh học hoặc đĩa quay sinh học Lọc kỵ khí (giá thể cố định dòng chảy ngược)Bể lọc kỵ khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ làm giá thể cố định cho vi sinh vật kỵ khí sống bám trên bề mặt. Giá thể có thể là sỏi, đá , than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa… Dòng nước phân bố đều từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể. Do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài. Vì vậy thời gian lưu nước thấp, có thể vận hành ở tải trọng rất cao. Sơ đồ cấu tạo bể lọc kỵ khí – Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải kỵ khíCác loại giá thể:Đá hoặc sỏi thường bị bít tắc do các chất lơ lửng hoặc màng vi sinh không bám dính giữ lại ở những khe rỗng giữa các viên đá hoặc sỏi. + Vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao (95%) nên vi sinh dễ bám dính và chúng thường được thay thế dần cho đá, sỏi. Tỉ lệ riêng diện tích bề mặt/thể tích của vật liệu thông thường dao động trong khoảng 100 – 220 m2/m3 Quá trình kỵ khí tầng giá thể lơ lửngNước thải được bơm từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc hạt là giá thể cho vi sinh sống bám. Vật liệu này có đường kính nhỏ, vì vậy tỉ lệ diện tích bề mặt/thể tích rất lớn (cát, than hoạt tính hạt…) tạo sinh khối bám dính lớn. Dòng ra được tuần hoàn trở lại để tạo vận tốc nước đi lên đủ lớn cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giãn nở khoảng 15 – 30% hoặc lớn hơn. Hàm lượng sinh khối trong bể có thể tăng lên đến 10000 – 40000 mg/l. Do lượng sinh khối lớn và thời gian lưu nước quá nhỏ nên quá trình này có thể ứng dụng xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp. Quá trình kỵ khí bám dính xuôi dòngTrong quá trình này nước thải chảy từ trên xuống qua lớp giá thể module. Giá thể này tạo nên các dòng chảy nhỏ tương đối thẳng theo hướng từ trên xuống. Đường kính dòng chảy nhỏ xấp xỉ 4 cm. Với cấu trúc này tránh được hiện tượng bít tắc và tích lũy chất rắn không bám dính và thích hợp cho xử lý nước thải có hàm lượng SS cao. Ưu nhược điểm của phương pháp xử lý kỵ khíƯu điểm
Nhược điểm
Trên đây, là toàn bộ các chia sẻ xoay quanh vấn đề xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí. Hy vọng với những chia sẻ này, Quý khách hàng sẽ hiểu được bản chất xử lý nước thải kỵ khí, và căn cứ vào đó, chọn công nghệ xử lý cho phù hợp. Với loại hình nước thải sinh hoạt, thì nên chọn những công nghệ nào, và nước thải công nghiệp cũng tương tự, nên cân nhắc chọn loại công nghệ cho đạt hiệu quả. |