Trong điều kiện không có ôxy, các chất hữu cơ có thể bị phân huỷ nhờ vi sinh vật và sản phẩm cuối cùng của quá trình này là các chất khí như mêtan (CH¬4) và cácbonic (CO2) được tạo thành. Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ nhờ vi sinh kỵ khí chủ yếu được diễn ra theo nguyên lý lên men qua các bước sau: - Vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng riêng nhẹ - Vi khuẩn tạo men axit, biến đổi các chất hữu cơ đơn giản thành axit hữu cơ. - Vi khuẩn tạo men metan chuyển hoá hydro và các axit được tạo thành ở gian đoạn trước thành khí metan và cacbonic Dựa trên nguyên tắc đó chúng tôi thiết kế bể phân huỷ kị khí bao gồm các bể bê tông cốt thép có nắp bịt kín để lưu nước thải trong khoảng 12 đến 20h tuỳ thuộc vào lưu lượng, hàm lượng các chất bẩn trong nước thải. Để nâng cao hiệu suất xử lý chúng tôi bố trí dày đặc các vật liệu đệm sinh học làm giá thể, đồng thời chạy khuấy đảo khí mê tan sục xuống dưới bể. Khởi động bể phân huỷ kị khí bằng chính nguồn vi khuẩn kỵ khí có sẵn trong nước thải. Ưu điểm của phương pháp là tiết kiệm năng lượng, nhân công và xử lý triệt để. Hiệu suất xử lý: COD giảm 60-65%.
QUN Lí V VN HNH B METAN CHUYấN : QUN Lí V VN HNH B METAN GII THIU V B METAN: - B metan l quỏ trỡnh phỏt trin cỏc cụng trỡnh x lý cn, ú l cụng trỡnh thng cú mt bng hỡnh trũn hay hỡnh ch nht, ỏy hỡnh nún hay hỡnh chúp a giỏc v cú np y kớn trờn cựng ca np y lm chúp m thu hi khớ - cn b metan c khuy trn u v sy núng nh cỏc thit b c bit - Cn c vo nhit ca quỏ trỡnh lờn men m ngi ta phõn bit: quỏ trỡnh lờn men m (10-430) v quỏ trỡnh lờn men núng (>430) - i vi lờn men núng thỡ sn phm thu c l vụ trựng, ú vi lờn men m ch t 50-80% vụ trựng Tuy nhiờn, quỏ trỡnh lờn men m phi ũi hi cung cp nhit lng ớt hn v cn ó lờn men d tỏch nc hn - Trờn cỏc cụng trỡnh x lý hin ngi ta thng cho lờn men hn hp cn ti v bựn hot tớnh d S khoỏng húa quỏ trỡnh lờn men cú quan h mt thit vi quỏ trỡnh tỏch cỏc sn phm phõn hy thnh hi khớ v nc bựn - Hiu sut cụng tỏc ca b metan c ỏnh giỏ theo giỏ tr phõn hy m c trng ca nú hoc l mc tỏch hi khớ Pr%, hoc l hao ht cỏc cht tro Pkt% - Vt liu: bờ tong ct thộp hỡnh tr, y v np hỡnh nún B c s dng phõn hy cn lng t b lng & cng nh bựn hot tớnh d ca trm x lý nc thi ngoi ra, b cũn c dựng phõn hy rỏc nghin, ph thi rn hu c TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN 2: NGUYấN Lí LM VIC CH M - - - B metan l b n nh bựn iu kin k khớ, l cụng trỡnh n nh bựn cn Theo thit k b metan gm b: 131m3 cú cụng sut 6.200m3 Lng bựn cn: 36,01 m3/ng Lng bựn hot tớnh d: 15,97 m3/ng m hn hp: 95% Tng th tớch hn hp bựn: 51m3/ng Quỏ trỡnh sinh húa b metan xy phc hn so vi quỏ trỡnh hiu khớ Theo lý thuyt thỡ quỏ trỡnh n nh k khớ c thc hin bng nhúm vi sinh vt khỏc tựy theo tng giai on Giai on 1: Lờn men thy phõn, c thc hin bi nhúm vi sinh vt ym khớ tựy tin Nhúm vi sinh vt ny ó sinh nhng loi enzim, vi s lm vic ca cỏc enzim ny cu to ca hp cht hu c phc s b chia nh thnh cỏc hp cht hu c hũa tan, Ph giai on ny t 6,5-7,5 Giai on 2: Lờn men Axit cú i kốm theo cỏc sn phm axit bộo , axit amin, ru, khớ h2 v khớ co2 cựng cac nhúm VSV d dng cú sc phỏt trin v sc chu ng cao mụi trng Giai on 3: Lờn men Axetat (lờn men axit dm) c thc hin bi nhúm Vsv + To axit axetat + H2 t t sn phm phõn ró: CH3CH3COOH + 2H2O > CH3COOH + CO2+ 3H2 > Nhúm vsv to H2 + To axit axit axetat cú s dng H2 kh CO2 c gi l bt axetat: 4H2 + 2CO2 > CH3COOH +2H2O - Giai on 4: Lờn men metan, c thnh bi cỏc vi sinh vt phỏt trin chm m rt nhy cm vi mụi trng bờn ngoi, c PH khong 7-7,5 s to khớ metan theo ng + Phõn hy dm: CH3COOH -> CH4 + CO2 (Phõn hy dm t 72%) + Kh CO2: CO2 + H2 -> CH4 + H2O Nh vy Quỏ trỡnh phõn hy k khớ hu c t hp vi sinh vt cú th phõn thnh giai on: + Giai on 1: lờn men kim + Giai on 2: lờn men axit Cỏc nhúm vsv phõn hy sunfat s dng dm lờn men , nng sunfat bựn cn cao thỡ vsv lm vic s ớt hiu qu, nng sunfat > 0,5mg/l s kỡm hóm s lờn men Hiu qu ca quỏ trỡnh phõn hy k khớ bựn cn b metan c ỏnh giỏ bng mc phõn hy cỏc hp cht hu c, s lng v thnh phn khớ sinh ra, hiu qu ny c xỏc nh bng thnh phn hn hp bựn cn, cỏc thụng s cụng ngh b metan ( % np liu, nhit , nng bựn cn np) Ngoi cỏc yu t khỏc nh ch np, ly bựn, khuy trn cng nh hng ti quỏ trỡnh phõn hy k khớ TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN S phõn hy cỏc hp cht hu c v bựn, % cht bộo v cỏc hp cht cacbon protein phõn hy sinh biogass Trong ú bao gm 60-65% cht bộo, 30-35% cỏc hp cht cacbon protein -> nh vy phõn hy t thỡ sn phm cho nhiu biogas hn bựn ( cha nhiu protein) Thm quỏ trỡnh x lý bựn cn kộo di b metan thỡ cỏc thnh phn hp cht hu c s phõn hy hon ton hay núi cỏch khỏc thỡ cú gii hn ln nht ca s phõn hy, ú sinh s l ln nht max khớ sinh ra/1 n v cỏc cht c phõn hy lng khớ sinh riờng (m3 khớ/1kg phõn hy) phn ng phõn hy Thnh phn khớ gass CH4 CO2 lng riờng khớ (20oC,kg/m3 ,760mg/hg) lng khớ (kg/1kg cht phõn hy) gii hn phõn hy theo gass H/c hu c cỏc bon + H20 -> 3CH4 +3CO2 0,790 50 50 1,25 0,985 62,5 Cht bộo + H20 -> 2CH4 + CO2 1,250 68 32 1,05 1,31 70 Protein + 2H2O -> 2CH4+2CO2+H2S+NH3 0,704 71 29 1,01 0,71 48 4: CH HOT NG CA B h2 hct D h1 - ống dẫn cặn t- - ống dẫn cặn chín - ống dẫn khí - thiết bịkhuấy - van kiểm tra - Ch lm vic: ch m 20-40o, ch lm vic ti u 33-35oC Ch trờn c trỡ thng xuyờn nhm s dng hu ớch, ngn chn phõn tng cn, lng cỏt, ngoi quỏ trỡnh trn cũn to hiu ng cõn bng sn TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN - - phm lờn men cng nh quỏ trỡnh tip xỳc gia vi sinh vt lờn men v thc n, cn lu ý rng cú tn ti gii hn cng khuy trn thc t, quy trn khụng tt thỡ hiu sut trao i cht b metan s gim v ú gim mc phõn hy hp cht cng nh gim chuyn ng thc t cú trng hp cỏt lng li b thỡ th tớch hu dng s gim 30-50% c bit quan trng thi gian lu di 10 ngy Ch np v ly bựn: B metan cú th lm vic theo m hoc liờn tc hoc bỏn lien tc np lien tc ln/1 ngy thỡ tc phõn hy hp cht v lng khớ metan sinh s thay i ln thi gian ln np, sau np gass sinh nhiu gp ln khớ sinh hc ca t np liu chng t cú s thay i tc phõn hy hp cht vỡ np liu khụng u Np liu liờn tc v ly liờn tc s loi b c s thay i khụng u phõn hy hp cht, hnh b metan cn t chc bi bn, rừ rng, kim soỏt cỏc thụng s chớnh ca b + khớ c sinh t 60-65% metan, 32-35% CO2,h2s,h2,n2 + Mc phõn hy cht hu c ( o, phõn tớch) + kim soỏt cỏc cht axit bộo, NH4+, kim nc bựn + m v trao i bựn np liu v ly + kim soỏt Ph v nhit 5: CU TO B METAN - Thng c lm bng bờ tụng ct thộp, dng hỡnh thoi - Cú lp bo ụn, chu lc t - H thng np v ly: Trờn thc t cỏc b metan ln phi m bo cu to hnh d dng thun tin cho ch np liờn tc v ly liờn tc > to c nhit n nh b cng nh loi b mt nhit, m bo hot ng liờn tc cú th c np liu bng thy phõn phi hoc bm, B phi c thit k hỡnh thoi cn a vo t trờn xung v ly ỏy b - H thng un núng bựn cn: Trong cỏc b metan, nhit lng c dung un núng bựn cn n nhit lm vic ca b phi lm cho bự c lng nhit tn tht, vic un núng bựn cn c s dng bng hi ỏp lc thp cú nhit t 110-112 v c a vo ng cp bựn cn hoc a trc tip vo b qua ezecto hi lp t tng b, cht lng bựn bựn cn t b ly quay li b qua h thng ezecto ( nc ngoi ph bin dng cn-cn, nc-cn), nguyờn lý lm vic trn bng bm m bo cho ln bựn cn c np vo liờn tc vũng 20 ting - Hờ thng trn bựn cn lờn men Trn bựn cn lờn men m bo c nht cho mi im ca b, np bựn cn lnh c np phớa trờn ca b theo quy lut lờn trờn b ng thi bong búng khớ sinh i lờn trờn, Nu b metan trang b ezecto thỡ bựn cn s chuyn ng theo chiu ngang, nhiờn quỏ trỡnh ú khụng m bo hiu qu cho b Trờn thc t h thng bựn cn c bit c s dng cho b metan hiu qu l bm tun hon, cỏnh khuy, bỡnh gass TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN 1) ng trung tõm nõng bựn nh khớ gass 2) vựng lờn men bựn cn 3) ng dn khớ sinh hc 4) ng tun hon lờn men 5) bm tun hon 6) x bựn cn - H thng ly khớ v chuyn khớ ly khớ, bờn trờn cú h thng ng dn, dn khớ i cú h thng ng gang thộp , Trong quỏ trỡnh lờn men khớ thi khụng u luụn luụn phi trỡ ỏp lc thng xuyờn ng cn cú h thng thu khớ c bit 6: VN HNH B METAN - Sau th v nghim thu cỏc h thng b v nghim thu cỏc h thng b, thit b ng ng phi tin hnh ng ch lm vic ca b - Kim tra bng nc sch hoc nc thi sau x lý cỏc ch np liu - Cho chy th h thng cỏc cỏnh trn, h thng bm v h thng ezecto, ng thi kim soỏt cụng tỏc thit b o t ng, van khúa - Thỏo ht nc v kim tra li bng mt cỏc kt cu trc a b vo hot ng - Mc ớch v ni dung cụng tỏc trc chy ng: + xỏc lp v iu chnh ch lờn men m, n nh cỏc hot ng sng ca vi sinh vt cng nh quan sỏt quỏ trỡnh TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN - - - - + iu chnh % np liu ( cn cng nh bựn hot tớnh) ng thi ú quan sỏt quỏ trỡnh ny kim soỏt liu lng np t n ti u m khụng nh hng n hiu qu lờn men + xỏc nh mc phõn hy cht hu c bựn cn theo cỏc thụng s lý, húa + iu chnh ch np liu v ch np bựn cn + iu chnh ch lm vic thit b theo thi gian v cỏc thụng s tớnh toỏn, ú s xỏc nh c mc tun hon v m bo c cụng tỏc bm, mỏy khuy, cỏc p trn di ng v liờn tc + kim tra s hnh thit b thu khớ xỏc nh lng khớ sinh + Quan sỏt cụng tỏc ch lm vic ca b vũng nm xỏc nh ch lm vic theo cho cỏc h thng ezecto hi, thu khớ, cụng tỏc thu khớ gass khụng c thay i theo mựa, thc hin y s lng v ỏp lc B metan c a vo hot ng bng phng phỏp b sung cỏc hp cht kớch hot, thờm húa cht nh vụi, ammoniac, NH3CL m bo quỏ trỡnh lờn men axit v lờn men kim cỏc húa cht cho thờm vo phi n nh trc bựn c v nc thi c un núng Khi ng b metan theo phng phỏp nc thỡ b metan phi c bm nc thi n mc thit k ezecto hi c bit v cỏch khuy cng nh thit b trn thy lc nc thi nõng lờn 32-33oC ú cỏc iu kin to rt phỏt trin cho vi sinh vt nhit Quỏ trỡnh lờn men axit l quỏ trỡnh u tiờn Sau ú b metan c a cn ti bựn hot tớnh d, cn c trn u ht b v cỏc vi sinh vt lờn men ch m dn dn thớch ng bt u cú tang trng -> dn dn nng bựn tng dn t mc tng ng hn hp bựn cn, quỏ trỡnh lờn men m phi kim soỏt cht ch thnh phn nc bựn, cỏc thụng s kim, nng axit 5-10mg/l, NH4+ 500-900mg/l ti trng ngy ờm chớn khụng c ln hn 1kg/1m3, ly hn hp bựn ớt nht ln/ ngy Khi ng b theo phng phỏp nc khụng c xy hin tng to bt v khụng c hnh thnh mng bỏm, trng hp cú mng phi gim lu lng % np cn kim tra quỏ trỡnh lờn men, nhit , nng cn bựn cn cng ln thỡ phi tng thi gian lm vic ca cỏnh khuy, khụng cho cỏnh khuy ngng lm vic, mỏy khuy phi c bt u lm vic trc ting np liu v phi kt thỳc 3h sau kt thỳc Khớ gass cú lng metan cha 60-70% cho vo d tr mc dự quỏ trỡnh ng cú thi gian di nhng rt cú u im: + s tng trng sinh vt lờn men metan iu kin ti u, nhit khụng i, cụng tỏc m bo bựn cn rt u + cỏc thnh phn khụng i ca cỏc cht dinh dng cng nh l s n nh ca chỳng sut quỏ trỡnh trc v sau s c trỡnh bng thnh phn h vi sinh vt n nh v ó thớch ng hon ton nh trm x lý + vic chuyn t ch ng sang ch lm vic rừ rng + nhng phng phỏp ng khụng dung ph gia l np y b metan bng cn ti (phng phỏp ny gia tng hn hp bựn cn thi gian chy t ng cng nh nghiờn cu ng hc phỏt trin vi sinh vt), cỏch ng ny b metan c bm y cn ti thi gian ngn lm a cụng tỏc mỏy ng c ngay, trỏnh to mỏng Trong thi gian bm mỏy bm phi lm vic liờn tc, h thng ezecto c ng cn t mc cho phộp n y b metan nhit 330c ú cỏc van khúa phn bờn trờn m Trong quỏ trỡnh vi sinh vt n nh thỡ np nguyờn liu khụng nờn to bt , ngn khụng cho vi sinh vt lờn men kim TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN - - B metan lỳc ny lm vic th tớch kớn hon ton , sau ú cú th np thờm vo b lng cn ti tỏch t 2-5% th tớch cn ngy, 6-8% th tớch vũng 10 ngy sau tng dn ti trng Tng thi gian ng b theo ch trờn t 40-60 ngy Nhc im ca phng phỏp nc : d xut hin bt CC TH TC CN THC HIN TRONG CA TRC DI IU KIN HOT NG BèNH THNG Xem xét nhật ký - Có bất th-ờng xảy không - Kiểm tra lại tình trạng máy bơm bùn thải - Mức DO bể thông khí nh- nào? trì DO lớn KIM TRA BAN U 1,5 mg/l tất vị trí Kiểm tra trực quan trình bùn hoạt tính - Có bọt lên bề mặt thông khí hay không? Nếu có, bọt màu trắng, màu đen độ dày lớp bọt nào? - Bể có đ-ợc khuấy trộn hay không - Màu bùn bể: vàng, đen, trắng, đục? - Mùi: hay thối? TIN HNH Ghi lại l-u l-ợng n-ớc thải đầu vào ngày hôm tr-ớc TH NGHIM Đo DO bể Đo pH Làm thí nghiệm thông số COD, SS, MLSS đến lịch làm thí nghiệm Làm thí nghiệm lắng 30ph Xác đinh MLSS Tính số thể tích bùn SV Ghi lại thời gian xả bùn Kiểm tra xem axit, chất dinh d-ỡng bồn pha hóa chất hay hết? Nếu hết tiến hành pha tiếp GHI CHẫP KT QU BN GIAO TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN 8: CC S C Cể TH XY RA - Hin tng lng cỏt ỏy b - To bt v mng trờn lp nc mt - Khớ gass sinh cú th b rũ r qua h thng ng dn nh hng trc tip ti cụng nhõn hnh b v mụi trng 9: AN TON LAO NG PHềNG TRNH CHY N - Cụng nhõn tham gia hnh b phi c trang b h thng bo h - Cú chng ch an ton lao ng v hnh ngh - m bo gn h thng khớ gass khụng c s dng cỏc cht gõy chỏy n - Cú trang thit b sn sang ng phú vi nhng trng hp xu cú th xy TI LIU HNG DN THIT K N - Tiờu chun 7957-2008 Giỏo trỡnh " Thoỏt nc I - X lý nc thi" PGS.TS Hong Hu (ch biờn) - PGS.TS Trn c H - Th.S Mai Liờn Hng - Th.S Lờ Mnh H - Th.S Trn Hu Din NXB Khoa hc k thut H Ni - 2001 Giỏo trỡnh " Thoỏt nc II - X lý nc thi" PGS.TS Hong Hu (ch biờn) PGS.TS Trn c H., NXB Khoa hc k thut H Ni - 2002 Giỏo trỡnh "Mỏy bm v trm bm cp thoỏt nc" Th.S Lờ Th Dung NXB Khoa hc k thut H Ni - 2002 "X lý nc thi - Tớnh toỏn thit k cỏc cụng trỡnh"- Lõm Minh Trit, NXB Khoa hc k thut H Ni - 2002 "Tớnh toỏn thit k cỏc cụng trỡnh x lý nc thi" - TS Trnh Xuõn Lai, NXB Xõy Dng H Ni - 2000 " Cỏc bng tớnh toỏn thu lc mng li thoỏt nc" PGS.TSKH Trn Hu Uyn NXB Xõy Dng h ni - 2003 " S tay mỏy bm" Th.S Lờ Th Dung NXB Xõy Dng H Ni - 2001 " X lý nc thi", PGS.TS Trn Hiu Nhu - T.S Lõm Minh Trit NXB Khoa hc k thut H Ni - 1978 Mng li thoỏt nc, PGS.TS Trn Hu Uyn NXB Khoa hc k thut H Ni - 1996 10 nh mc d toỏn xõy dng c bn B Xõy Dng Nh xut bn Xõy Dng 1999 11 "nh mc d toỏn xõy dng cp thoỏt nc" - B Xõy Dng Nh xut bn Xõy Dng - 2000 - TRN VN THNH QUN Lí V VN HNH B METAN TRN VN THNH ... lớp bọt nào? - Bể có đ-ợc khuấy trộn hay không - Màu bùn bể: vàng, đen, trắng, đục? - Mùi: hay thối? TIN HNH Ghi lại l-u l-ợng n-ớc thải đầu vào ngày hôm tr-ớc TH NGHIM Đo DO bể Đo pH Làm thí...QUN Lí V VN HNH B METAN 2: NGUYấN Lí LM VIC CH M - - - B metan l b n nh bựn iu kin k khớ, l cụng trỡnh n nh bựn cn Theo thit k b metan gm b: 131m3 cú cụng sut 6.200m3... > CH3COOH +2H2O - Giai on 4: Lờn men metan, c thnh bi cỏc vi sinh vt phỏt trin chm m rt nhy cm vi mụi trng bờn ngoi, c PH khong 7-7,5 s to khớ metan theo ng + Phõn hy dm: CH3COOH ->