CÔNG NGHỆ SINH HỌC KỴ KHÍ
Quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hoá trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:
(CHO)nNS ®CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + tế bào mới
Quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
– Giai đoạn 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.
– Giai đoạn 2: Acid hoá.
– Giai đoạn 3: Acetate hoá.
– Giai đoạn 4: Methane hoá.
Tuỳ theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:
– Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như:
· Tiếp xúc kỵ khí
· Xử lý bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB).
– Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như:
· Lọc kỵ khí.
- Ưu điểm:
– Không tốn nhiều năng lượng.
– Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỷ thuật phức tạp.
– Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao, nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều giảm chi phí xử lý.
– Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn,hiệu quả Xử lý BOD đạt từ 80-95%.
– Có thể xử lý một số chất khó phân hủy.
– Tạo ra khí có ích.
1. CÔNG NGHỆ UASB
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp. Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức thấp nhất là 100mg/l; nếu SS>3000mg/l thì không thích hợp để xử lý bằng UASB.
UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (0,6-0,9m/h). Cấu tạo của bể UASB thông thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha.
Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật kỵ khí, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này. Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng – khí, các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo.
- Điều kiện áp dụng UASB:
– Bùn nuôi cấy ban đầu: nồng độ tối thiểu là 10 kg VSS/m3. Lượng bùn cho vào không nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
– Hàm lượng chất hữu cơ: COD 50.000mg/l thì cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra.
– Chất dinh dưỡng: nồng độ nguyên tố N, P, S tối thiểu có thể tính theo biểu thức sau:
(COD/Y) : N 😛 : 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.
– Hàm lượng cặn lơ lửng: nước thải có hàm lượng SS lớn không thích hợp cho mô hình này. SS > 3.000 mg/l khó phân hủy sinh học sẽ lưu lại trong bể làm ngăn cản quá trình phân hủy nước thải.
– Nước thải chứa độc tố: UASB không thích hợp với loại nước thải có hàm lượng amonia > 2.000 mg/l hoặc hàm lượng sulphate > 500 mg/l. Khi nồng độ muối cao cũng gây ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn methane. Khi nồng độ muối nằm trong khoảng 5.000 – 15.000 mg/l thì có thể xem là độc tố.
– Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải,…
- Ưu điểm nổi bật:
– Không tốn nhiều năng lượng.
– Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp.
– Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều, giảm chi phí xử lý.
– Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả. Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000 mg/l đạt từ 80-95%;
– Có thể xử lý một số chất khó phân hủy;
– Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống;
- Nhược điểm:
– Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải;
– Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát.
. CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC KỴ KHÍ (UAF/ADF)
Công nghệ lọc sinh học kỵ khí: là một công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo. Bể lọc kỵ khí là các loại bể lọc kín, phía trong có chứa các vật liệu đóng vai trò như giá thể của vi sinh dính bám.
Các giá thể là các loại vật liệu có hình dạng, kích thước khác nhau (Sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa, giá thể vi sinh dạng bánh xe, giá thể vi sinh dạng sợi …) hoạt động như vật liệu lọc. Các dòng nước thải có thể đi từ dưới lên hoặc từ trên xuống. Nước thải được phân phối đều theo diện tích đáy bể đi từ dưới lên (hoặc trên xuống) chảy qua lớp vật liệu lọc, các chất hữu cơ sẽ bám lại tại vật liệu lọc có chứa vi khuẩn yếm khí và tạo thành lớp màng vi sinh vật. Tại đây các chất hữu cơ sẽ được hấp thụ và phân hửi, bùn cặn sẽ được giữ lại trong khe rỗng của lớp vật liệu lọc. Sau 2-3 tháng sẽ xả bùn dư một lần. Phần nước sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ được chảy vào máng thu và tiếp tục được xử lý bởi các công trình phía sau.
– Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược (Upflow anaerobic filter – UAF)
– Bể lọc kỵ khí dòng chảy xuôi (Downflow anaerobic filter – ADF)
Kích thước và chủng loại Vật liệu lọc được xác định dựa vào công suất xử lý, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực cho phép, … Các loại vật liệu lọc cần đảm bảo độ rỗng lớn (từ 90-300 m3/m2 bề mặt).
- Ưu điểm
– Khả năng xử lý nồng độ ô nhiễm cao.
– Thời gian lưu ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải.
– Quản lý vận hành đơn giản.
– Ít tốn năng lượng và dễ kết hợp với những công nghệ xử lý nước thải khác.
- Nhược điểm
– Thời gian khởi động hệ thống dài.
– Hay bị tắc nghẽn.
– Hàm lượng cặn lơ lửng trong nguồn nước thải đầu ra lớn.
– Vật liệu lọc đạt tiêu chuẩn thường có giá thành cao.