Phương pháp xử lý nước thải kỳ này sẽ là ứng dụng 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.

Các bạn đang xem “phần 2” của loạt bài “Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học”, để xem “phần 1” vui lòng nhấn vào đây.

Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hoá trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ = H₄ + CO₂ + H₂ + NH₃ + H₂S + tế bào mới

Một cách tổng quát, quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo bốn 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

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thuỷ phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ hơn. Các phản ứng thuỷ phân sẽ chuyển hoá protein thành amino acids, carbohydrates thành đường đơn và chất béo thành các acid béo.

Trong giai đoạn acid hoá, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hoá thành acetic acid, H₂ và CO₂. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO₂ và H₂O, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrates. Vi sinh vật chuyển hoá methane chỉ có thể phân huỷ một số loại cơ chất nhất định như CO₂ + H₂, formate, acetate, methanol, methylamines và CO. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:
4H₂ + CO₂ = CH₄ + 2H₂O
4HCOOH = CH₄ + CO₂ + 2H₂O
CH₃COOH = CH₄ + CO₂
4CH₃OH = 3CH₄ + CO₂ + 2H₂O
4(CH₃)₃N + H₂O  = 9CH₄ + 3CO₂ + 6H₂O + 4NH₃

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 quá trình tiếp xúc kỵ khí, quá trình 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 quá trình lọc kỵ khí.

Cấu tạo bể xử lý nước thải áp dụng công nghệ xử lý kỵ khí

1. Công nghệ bể xử lý kỵ khí
Trong quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ kỵ khí, các chất hữu cơ trong nước thải được chuyển hoá thành mêtan và khí cacbonic, quá trình được thực hiện không có mặt của oxy. Hệ thống xử lý kỵ khí có thể là các ao kỵ khí hoặc các dạng khác nhau của bình phản ứng tải trọng cao.

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao. Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn 2,4m (8ft), có thể đạt đến 9,1m với thời gian lưu nước dao động trong khoảng 20–50 ngày.

Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hoá chất hữu cơ thành CO₂, CH₄, các khí khác, các acid hữu cơ và tế bào mới. Hiệu suất chuyển hoá BOD₅ có thể đạt đến 70 – 80 %.

Hệ thống UASB xử lý nước thải thủy sản

2. Công nghệ sinh học kỵ khí UASB
Đây là một trong những quá trình kị khí được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do hai đặc điểm chính sau:
– Cả ba quá trình, phân hủy – lắng bùn – tách khí, được lắp đặt trong cùng một công trình
– Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.

Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí sử dụng UASB còn có những ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:
– Ít tiêu tốn năng lượng vận hành
– Ít bùn dư, nên giảm chi phí xử lý bùn
– Bùn sinh ra dễ tách nước
– Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng
– Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí methane
– Có khả năng hoạt động theo mùa vì kỵ khí có thể phục hồi và hoạt động được sau một thời gian ngưng không nạp liệu.

Hệ thống UASB (Up-flow Anaerobic Slugle Blanked) được phát triển từ hệ thống xử lý kỵ khí đối với các loại nước thải có nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ cao. Trong những năm gần đây UASB đã được nghiên cứu chuyên sâu và triển khai áp dụng rộng rãi trên thế giới do các ưu điểm sau:
– Tải trọng phân huỷ hữu cơ cao do vậy mặt bằng yêu cầu cho hệ thống xử lý nhỏ
– Nhu cầu tiêu thụ năng lượng thấp do không cần phải cung cấp oxy
– Có khả năng thu hồi năng lượng.

 Kết luận: Bản chất của xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học là phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ nhờ vi sinh vật. Tuỳ thuộc vào bản chất cung cấp không khí, các phương pháp phân huỷ sinh học có thể phân loại xử lý hiếu khí, kỵ khí hoặc tuỳ tiện. Để đạt được hiệu quả phân huỷ sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ cao cần bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết như nitơ, phốt pho và có thể một vài nguyên tố hiếm. Phương pháp xử lý sinh học được áp dụng tương đối rộng do chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp.

(Nguồn: gree-vn.com)