Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình này bao gồm 4 giai đoạn:

• Giai đoạn thủy phân: Chuyển đổi các chất hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hòa tan trong nước. Enzymes như cellulase, protease, lipase được sản xuất để phân hủy chất hữu cơ này.

• Giai đoạn lên men (axit hóa): Vi khuẩn lên men chuyển hóa thành các axit hữu cơ, rượu, CO2 và H2O. Quá trình này phụ thuộc vào loại chất bẩn, sinh vật và điều kiện môi trường.

• Quá trình axetat hóa: Vi khuẩn chuyển hóa axit axetat thành metan, tuy nhiên, việc tích tụ khí hydro có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của giai đoạn này.

• Giai đoạn metan hóa: Vi sinh vật sử dụng hydro, axetat và methanol để tạo ra khí CH4. Vi sinh vật phổ biến trong quá trình này là Methanospirillum, methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, methanomicrobium.

Bùn kỵ khí thường xuất hiện trong bể kỵ khí của các hệ thống xử lý nước thải. Nó có thể là bùn kỵ khí lơ lửng hoặc dạng hạt, phụ thuộc vào công nghệ xử lý và môi trường bể. Bùn kỵ khí lơ lửng được khuấy trộn để tăng tiếp xúc, trong khi bùn kỵ khí dạng hạt thường xuất hiện trong bể UASB với các cặn lớn, khối lượng bùn lớn hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật.

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

• Oxygen: Trong xử lý kị khí, oxygen được coi là độc tố đối với các vi sinh vật. Vì vậy, tạo điều kiện kỵ khí tuyệt đối trong bể xử lý là lý tưởng.

• Chất dinh dưỡng: Cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng là rất quan trọng cho vi sinh vật phân hủy kỵ khí, bao gồm carbon, nitrogen, phosphor và các nguyên tố vi lượng. Thiếu hoặc thừa chất dinh dưỡng đều ảnh hưởng đến quá trình phân hủy chất trong nước thải.

• Nhiệt độ: Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Khoảng nhiệt độ lý tưởng là từ 5-70 độ C, với sự phân chia thành 3 khoảng chính: vi sinh vật ưa lạnh (15-20 độ C), ưa ấm (30-35 độ C) và ưa nhiệt (45-70 độ C).

• Nồng độ pH: Đây là một yếu tố không thể thiếu. Trong giai đoạn thủy phân-axit hóa, khoảng pH lý tưởng là 5,5-6,5, và trong giai đoạn axetat và metan hóa là 6,5-8,2. Giá trị pH dưới 6,5 trong giai đoạn metan hóa có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xử lý. Khi giá trị pH <6,2, có thể gây ức chế và độc hại cho vi sinh vật.

• Amoni: Đây là sản phẩm của quá trình phân hủy các hợp chất nitơ như protein và ure. Hàm lượng amoni cao có thể ức chế quần thể vi sinh vật và trở thành chất độc hại đối với chúng.

• Các độc tố: Các hợp chất như CCl4, CHCl3, CH2Cl2, ion kim loại nặng, formaldehyde, SO2, H2S, S2- và NH4+ có thể gây độc hại, ức chế hoặc làm giảm hiệu suất quá trình phân hủy kỵ khí trong công trình xử lý.

Ưu nhược điểm của phương pháp sinh học kỵ khí

Ưu điểm:

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí tiêu thụ năng lượng không lớn

• Bên cạnh việc xử lý nước thải và bảo vệ môi trường, phương pháp này còn tạo ra nguồn năng lượng mới là khí sinh học, với tỷ lệ lớn chiếm bởi CH4, khoảng 70-75%

• Tương tự như phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, ở đây, bùn hoạt tính được sử dụng để biến đổi thành phần của nước thải. Bùn hoạt tính có lượng dư thấp, ổn định cao, duy trì hoạt động mà không cần cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, có thể lưu trữ lâu dài

• Về thiết bị, công trình xây dựng đơn giản, có thể sử dụng vật liệu địa phương với chi phí không cao.

Hạn chế:

• Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí nhạy cảm với các chất độc hại và sự thay đổi đột ngột về tải trọng của hệ thống. Do đó, cần theo dõi cẩn thận các yếu tố môi trường khi sử dụng

• Xử lý nước thải chưa hoàn toàn, đòi hỏi phải xử lý hiếu khí sau đó.

Các loại bể kỵ khí phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số loại bể kỵ khí phổ biến được sử dụng trong xử lý nước thải:

Bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí UASB:

Bể UASB, viết tắt của "Upflow Anaerobic Sludge Blanket", là một trong những dạng bể phổ biến nhất. Nó là bể kín được làm từ kim loại hoặc bê tông cốt thép. Bên trong, bể có hai ngăn: ngăn lắng và ngăn lên men. Nước thải được đưa vào từ dưới lên trên, đi qua lớp bùn nhầy phía đáy. Đây là phương pháp có chi phí đầu tư thấp, thích hợp cho nông nghiệp và sinh hoạt, hệ vi sinh vật ổn định và có tuổi thọ dài.

Xem thêm: Xử lý nước thải bằng công nghệ UASB nhà máy bia