Email: etm.ckmt@gmail.com
Công nghệ sinh học kỵ khí sử dụng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải, không có oxy hòa tan, tạo thành sản phẩm khí như CO2, CH4, H2O, NH4 và H2S trong điều kiện nhiệt độ và pH cao.
Quá trình này là sự phân hủy các chất bẩn qua các phản ứng sinh học phức tạp. Sản phẩm cuối cùng là khí sinh học, chủ yếu là khí CH4 và CO2, cùng với hơi nước, khí hydro, nitơ, sunfua. Vi sinh vật tham gia thường tồn tại trong nước thải có lượng chất hữu cơ thấp, khó thích nghi với môi trường hạn chế và hiệu suất xử lý thấp hơn so với quá trình hiếu 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.
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 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.
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.
Bể vệ sinh tự hoại:
Bể tự hoại rất phổ biến trong hộ gia đình. Thiết kế của nó đơn giản, thường có 2 hoặc 3 ngăn tùy thuộc vào thiết kế cụ thể. Một số bể tự hoại có thể gây mùi hôi do khí và mùi thoát ra qua lỗ thoát và chất thải đã đầy. Để giảm mùi hôi, có thể sử dụng bột thông cống hoặc men vi sinh bổ sung để hỗ trợ quá trình phân hủy.
Bể lọc khí bám dính cố định – AFR (Anaerobic filter reactor):
Loại bể này sử dụng vật liệu lọc để vi sinh vật kỵ khí bám dính. Vi sinh vật bám vào vật liệu lọc không bị rửa trôi khi nước thải chảy qua.
Hầm biogas:
Hầm biogas, hay còn gọi là bể sinh học biogas, thường được sử dụng ở vùng nông thôn, đặc biệt trong chăn nuôi gia súc gia cầm. Đây là loại hầm sinh học dùng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy chất thải động vật, tạo ra khí được sử dụng để làm nhiên liệu hoặc nguồn năng lượng.
Xem thêm: Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas
Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí đã trở nên rất phổ biến trong các nhà máy, khu công nghiệp, cụm công nghiệp... Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp này không hề dễ dàng. Để sử dụng công nghệ này, người vận hành cần phải tính toán nhiều thông số liên quan đến lượng vi sinh vật, nồng độ pH, cũng như quá trình phản ứng hóa học và sinh học.
ETM luôn sẵn sàng hỗ trợ Quý khách trong quá trình thiết kế, xây dựng và vận hành các công trình xử lý nước thải nói chung, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí nói riêng. Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi qua số hotline 0923392868 hoặc truy cập website cokhimoitruong.com.vn để được tư vấn miễn phí!