Các phương pháp xử lý bùn

Thành phần cơ bản của bùn thải kỵ khí Quản lý và xử lý bùn thải- Nguyễn Tấn Phong 2.1.5.2 Phân hủy hiếu khí Phân hủy hiếu khí là việc sục không khí hay oxy vào trong các bể chứa bùn, các

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI 2

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN THẢI 3

1.2.1 Khái niệm 3

1.2.2 Thành phần bùn thải 3

Bảng 1 Thành phần hóa học của cặn trong nước thải (%) 3

1.3 NGUỒN GỐC PHÁT SINH 4

CHƯƠNG 2 7

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN 7

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN 7

Hình 1.Các phương pháp xử lý bùn cặn 7

2.1.1 Lược bỏ các tạp chất khô 7

2.1.2 Làm đặc 7

2.1.3 Tách nước 7

2.1.4 Tạo điều kiện thích hợp 8

2.1.5 Ổn định bùn cặn 8

Bảng 2 Thành phần cơ bản của bùn thải kỵ khí 9

2.2 ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ ĐỂ XỬ LÝ BÙN 11

2.2.1 Các giai đoạn lên men kỵ khí 11

Hình 2 Qúa trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí 11

2.2.2 Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học kỵ khí 13

Bảng 3 Thành phần biogas 13

2.2.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men kỵ khí 13

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men kỵ khí 14

CHƯƠNG 3 17

MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ BÙN 17

3.1 BỂ TỰ HOẠI 17

3.1.1 Cấu tạo 17

Hình 3 Sơ đồ cấu tạo của bể tự hoại 17

3.1.2 Nguyên tắc hoạt động 17

3.2 BỂ LẮNG HAI VỎ 18

3.2.1 Cấu tạo 18

3.2.2 Nguyên lý hoạt động 18

Hình 4 Sơ đồ cấu tạo của bể lắng 2 vỏ 19

3 3 BỂ MÊTAN - BIOGAS 19

3.3.1 Cấu tạo 19

Hình 5 Sơ đồ cấu tạo bể Mêtan 20

3.3.2 Nguyên tắc hoạt động 20

3.4 BỂ NÉN BÙN DÒNG CHẢY NGƯỢC (UASB) 21

3.4.1 Cấu tạo 21

3.4.2 Nguyên lý hoạt động 21

Hình 6 Sơ đồ cấu tạo của bể UASB 21

3.5 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ KHÁC 21

3.5.1 Bể nén bùn 21

3.5.2 Thiết bị lọc ép bùn 22

Hình 7 Thiết bị lọc ép bùn 22

3.5.3 Thiết bị lọc chân không 22

Hình 8 Sân phơi bùn 23

3.5.5 Thiết bị sấy khô bùn: có rất nhiều thiết bị làm khô được phát triển để làm khô nhiều loại sản phẩm/nguyên liệu khác nhau bao gồm cả bùn thải như thiết bị làm khô trống quay, thiết bị làm khô Flash (FD), thiết bị làm khô tầng sôi (FBD), thiết bị sấy khô băng chuyền… Các thiết bị này đều dùng không khí khô để làm bay hơi hơi ẩm trong bùn thải Trong thiết bị làm khô trống quay, bùn thải di chuyển từ đầu đến cuối thiết bị do sự kết hợp tác động của dòng khí, trọng lực, độ uốn bên trong thiết bị, tốc độ quay và độ dốc của thành thiết bị 23

Hình 9 Thiết bị sấy khô bùn 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đã đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế đưa nước ta từ nước kém phát triển lên nước đang phát triển Song mặt trái của nó đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi trường cụ thể là làm suy giảm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, suy thoái và ô nhiễm môi trường Trong đó ô nhiễm nguồn tài nguyên nước đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu và nguyên nhân chủ yếu là nước thải chưa được

xử lý hoặc xử lý không triệt để trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống, sức khỏe của con người

Do đó, các công nghệ xử lý nước thải đô thị và công nghiệp ngày càng được hoàn thiện và áp dụng một cách rộng rãi để đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế phải đi đôi với bảo vệ môi trường

Cùng với quá trình xử lý này lại tạo ra hai sản phẩm: nước sạch và chất huyền phù trong nước được xem như bùn thải Bùn thải phát sinh từ quá trình xử

lý nước thải phải được ưu tiên xử lý trước khi thải bỏ để giảm mùi hôi thối, giảm thiểu mầm bệnh và giảm độ ẩm để thuận lợi cho việc vận chuyển sử dụng và thải bỏ bùn cặn

Việc xử lý bùn thải hiện nay cũng mang lại lợi ích kinh tế và môi trường

do bùn thải có chứa một lượng đáng kể các chất hữu cơ cũng như nguyên tố vô

cơ có giá trị như một nguồn tài nguyên Nếu được xử lý thích hợp có thể sử dụng hiệu quả như phân bón, chất bổ sung cho đất hoặc những sản phẩm có ích khác… Tuy nhiên, quá trình xử lý bùn thải sẽ gặp không ít trở ngại do lượng bùn thải sẽ rất lớn, thành phần khác nhau, độ ẩm cao, giá thành xử lý bùn thải trong công nghệ xử lý nước thải là tốn kém nhất nhưng không thể không thực hiện

Trong chuyên đề của nhóm thực hiện: “ Các phương pháp xử lý bùn” sẽ

hệ thống lại một cách chi tiết các phương pháp được dùng để xử lý bùn Trong

đó, đặc biệt chú trọng đến phương pháp ổn định bùn cặn về mặt phân hủy sinh học kỵ khí Và một số công trình chính xử lý bùn cặn đặc biệt là bể mê tan được xem là công trình xử lý bùn hiệu quả nhất hiện nay Chuyên đề sẽ được trình bày qua các mục như sau:

- Tổng quan về bùn cặn trong nước thải

- Tổng quan về phương pháp xử lý bùn cặn:

- Các công trình xử lý bùn cặn

1.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN THẢI

Đặc tính của bùn thải sinh ra từ các nguồn sơ cấp, thứ cấp cung cấp thông tin cơ bản về tính chất của chúng thể hiện qua các thông số vật lý, hóa học và sinh học làm tiền đề quan trọng cho việc lựa chọn phương pháp xử lý và quản lý bùn thải

- Cặn tươi từ bể lắng đợt I

- Màng vi sinh vật/Bùn hoạt tính dư ở bể lắng đợt II

- Rác nghiền nhỏ: lượng rác được nghiền nhỏ hoặc xử lý với cặn hoặc trở lại song chắn rác

- Các loại cặn ở bể tiếp xúc, cặn này không xử lý chung mà đem ra sân phơi bùn, nén cặn…

- Các lắng từ quá trình keo tụ – khử màu,…

- Các chất cặn hữu cơ chiếm từ 60-80% chất hữu cơ cặn tổng cộng Thành phần hóa học của cặn trong nước thải được trình bày qua bảng 1 theo đơn

vị tính là %

Bảng 1 Thành phần hóa học của cặn trong nước thải (%)

- Bùn cặn hóa lý: phát sinh từ bể lắng sơ cấp loại bùn này được tạo thành từ

bể lắng thứ cấp (bể lắng đợt 1) thường được gọi là cặn tươi (hay bùn tươi) gồm chủ yếu là các chất hữu cơ Loại bùn này chứa từ 3-8% chất rắn, có độ ẩm từ 93-95% Cặn tươi dễ bị phân hủy sinh học, gây mùi hôi thối đặc trưng, cần thiết phải xử lý chúng

- Bùn cặn sinh học: phát sinh từ bể lắng thứ cấp loại bùn này được tạo thành từ các bể lắng thứ cấp (bể lắng đợt 2) Trong trường hợp bể lắng thứ cấp

đi sau bể bùn hoạt tính (bể arotank) thì bùn cặn ở đây được gọi là bùn hoạt tính Loại bùn này chứa từ 0,5-2% chất rắn, có độ ẩm khá cao đến 99,9% Trong trường hợp đi sau bể lọc sinh học thì bùn cặn ở đây được gọi là màng sinh học (hay màng vi sinh vật) có chứa đến 5% chất rắn và độ ẩm vào khoảng 94-96%

- Ngoài ra còn có thể có các loại bùn cặn khác như: bùn từ bể tiếp xúc khử trùng, bùn cặn từ quá trình xử lý bậc cao sau khi xử lý thứ cấp bằng quá trình keo tụ tạo bông và lắng

-CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN

Các phương pháp xử lý bùn cặn được trình bày tóm tắt qua sơ đồ minh họa

ở hình 1

Hình 1.Các phương pháp xử lý bùn cặn 2.1.1 Lược bỏ các tạp chất khô

Bùn cặn khô được lược bỏ các tạp chất thô để tránh gây tắc nghẽn đường ống và máy bơm làm cản trở các công tác quản lý vận hành

2.1.2 Làm đặc

Làm cô đặc bùn hay nén bùn với mục đích là tăng nồng độ chất rắn của bùn (đối với bùn sơ cấp sau khi nén có thể tăng nồng độ chất rắn lên đến 12%), đồng thời làm giảm độ ẩm Bể nén bùn có hình dạng như bể lắng, tuyển nổi và

và thiết bị lọc ép sử dụng màng lọc hay vải lọc

Phương pháp lọc ép có thể đưa hàm lượng chất rắn lên đến 20-40% tùy thuộc vào loại bùn và thiết bị lọc ép

Bùn

Cô đặc bùn (Trọng lực,

ly tâm, tuyển nổi)

Ổn định (Phân hủy yếm khí, hiếu khí,compost)

Tạo điều kiện thích hợp

Loại bỏ nước Bãi chôn lấp hợp

vệ sinh Giảm thể tích

Vùi vào đất Loại bỏ nước

Tạo điều kiện thích hợp

Nước thu được từ quá trình lọc ép có BOD cao phải được hoàn lưu lại nhà máy xử lý nước thải để xử lý.

Bùn cũng có thể được bơm lên sân phơi bùn để phơi và hàm lượng chất rắn sau khi phơi có thể đạt 40% trong thời gian 10-60 ngày Sân phơi bùn thường được sử dụng cho nhà máy xử lý nước thải có công suất nhỏ và mặt bằng rộng cho phép phơi bùn Bùn sau khi được làm ráo nước sẽ được thu lại bằng các thiết bị cơ giới hay thủ công

2.1.4 Tạo điều kiện thích hợp

Đây là công đoạn giúp cho quá trình tách chất rắn ra khỏi hỗn hợp tốt hơn, ở công đoạn này nhiệt hoặc muối vô cơ (nhôm, sắt, vôi) hay các chất hữu

cơ cao phân tử (polyelectrolyte) sẽ được sử dụng Đối với biện pháp gia nhiệt sẽ được thực hiện ở điều kiện áp suất 1000-2000 kPa với nhiệt độ 175-2300C, phương pháp này giúp làm giảm ái lực của bùn với nước, do đó hỗ trợ cho việc loại nước ra khỏi bùn một cách dễ dảng hơn

2.1.5 Ổn định bùn cặn

Sự phân hủy bùn thải sinh ra từ những quá trình xử lý nước thải đã được thực hiện trong nhiều năm như một cách thức ổn định, giảm thiểu thể tích và giảm mầm bệnh

Mục đích của việc ổn định bùn cặn là phân hủy thành phần hữu cơ của bùn cặn nhằm làm giảm khối lượng và tạo ra sản phẩm ít có mùi, an toàn đối với cộng đồng

Các phương pháp ổn định bùn bao gồm: phân hủy kỵ khí, phân hủy hiếu khí, ủ phân compost, ổn định bằng vôi và xử lý nhiệt

2.1.5.1 Phân hủy kỵ khí

Qúa trình phân hủy kỵ khí phải được thực hiện trong bể phản ứng được bịt kín, cách ly với khí quyển Các bể phân hủy kỵ khí thường là hệ thống hai bậc với bể hình trụ được bao phủ bê tông có đáy hình côn Bùn thải thường được bơm vào bể ở bậc đầu tiên, nơi những thành phần được xáo trộn và hầu như đã xảy ra sự phân hủy Bùn dịch chuyển tràn vào bể ở bậc thứ hai nơi bùn được nén bởi bể lắng và sau đó được lấy ra để thải bỏ

Qúa trình phân hủy kỵ khí có thể được mô tả như một quá trình nhiều giai đoạn Các vi sinh vật phá vỡ nhiều loại chất hữu cơ khác nhau thành những chất hữu cơ đơn giản hơn với khả năng chuyển hóa tốt hơn bởi các loại vi sinh vật khác nhau đến mức chỉ còn lại những thành phần hữu cơ đơn giản hơn như:

Những sản phẩm ở giai đoạn đầu tiên bị phá vỡ thành hydro, cacbon dioxit và những axit hữu cơ khối lượng phân tử thấp trong suốt giai đoạn hai Những vi sinh vật đảm nhiệm chức năng chuyển hóa này được xem như các dạng có tính axit.

Cuối cùng các acetat, cacbon dioxit và hydro được chuyển hóa thành metan, cacbon dioxit và nước

Bảng 2 Thành phần cơ bản của bùn thải kỵ khí

(Quản lý và xử lý bùn thải- Nguyễn Tấn Phong)

2.1.5.2 Phân hủy hiếu khí

Phân hủy hiếu khí là việc sục không khí hay oxy vào trong các bể chứa bùn, các bể này có độ sâu khoảng 3-6m Người ta phải duy trì nồng độ oxy hòa tan trong bể cao hơn 1mg/l để tránh tạo thành mùi hôi Thời gian lưu tồn vi khuẩn trong bể là 12-60 ngày tùy theo nhiệt độ Các điều kiện ưu thế trong bể cũng thúc đẩy quá trình nitrat hóa

Sự phân hủy hiếu khí bùn thải có nguồn gốc từ các quá trình sinh học như bùn hoạt tính chủ yếu là quá trình các vi sinh vật tiêu thụ chính chất nguyên sinh của chúng Khi bùn thải từ bể lắng sơ cấp được đưa vào, vật chất hữu cơ được oxy hóa đầu tiên tạo nên sự phát triển của những tế bào mới Các vi sinh vật bị oxy hóa thành H2O, CO2 và NH3:

C5H7NO2 (tế bào) + 5O2 = 5CO2 + 2H2O + NH3

Các vi sinh vật sẽ phân hủy hiếu khí các chất nền hữu cơ và làm giảm lượng chất rắn bay hơi trong bùn khoảng 40-50% Bùn sau khi ổn định được cho lắng, phần nước trong ở trên mặt được hoàn lưu về đầu hệ thống xử lý nước thải

để được xử lý vì chúng chứa nhiều hợp chất hữu cơ

Để quá trình phân hủy hiếu khí bùn đạt hiệu quả cao, người ta thường cung cấp nhiệt tự động Qúa trình này sẽ giải phóng nhiệt do các năng lượng tự

do được phóng thích Hầu hết nhiệt tạo ra trong quá trình oxy hóa bị thất thoát

do quá trình thông khí bùn, để đảm bảo được chế độ tự cấp nhiệt cần cung cấp

đủ các chất hữu cơ cho quá trình phân hủy, gắn lớp cách nhiệt cho bể phản ứng

và tăng hiệu quả chuyển hóa oxy

Các ưu điểm của quá trình phân hủy hiếu khí tạo ra bùn không có mùi hôi, giá đầu tư thấp, vận hành dễ dàng Nhưng nhược điểm là chi phí vận hành cao, hiệu suất phụ thuộc vào thời tiết và sản phẩm tạo ra là loại bùn khó có khả năng loại nước.

2.1.5.3 Ủ phân compost

Ủ phân compost được dùng để xử lý bùn và thành phần hữu cơ có thể phân hủy sinh học trong chất thải rắn Mục tiêu chính của ủ phân compost là tạo nên các chất hữu cơ ổn định kèm theo việc giảm mùi hôi và tiêu diệt các mầm bệnh và ký sinh trùng

Qúa trình ủ phân compost là quá trình phân hủy và cố định các chất hữu

cơ bởi các vi sinh vật, nhiệt được sản sinh ra trong các quá trình sinh học này làm cho nhiệt độ trong mẻ ủ tăng lên đến mưc thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật ưa nhiệt, quá trình ủ phân compost tạo ra sản phẩm ổn định, không còn mầm bệnh và các hạt cỏ dại, có thể dùng để bón cho cây trồng (Theo định nghĩa của Haug-1996)

- Ủ phân compost hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ có sự hiện diện của oxy tạo ra sản phẩm là CO2, NH3, nước và năng lượng

- Ủ phân compost kỵ khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy tạo ra sản phẩm là CH4, CO2 , NH3 và một số chất khí khác và các axit hữu cơ phân tử thấp NH3 sau đó được oxy hóa thành NO3- bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter

Qúa trình ủ hiếu khí sinh ra nhiệt, tốc độ phân hủy nhanh hơn và không sinh ra mùi hôi nên được áp dụng phổ biến hơn là ủ phân compost kỵ khí

Quy trình ủ phân compost: bao gồm việc trộn bùn với các chất độn, ổn định

hỗn hợp trong môi trường hiếu khí, ủ chín và sàng để thu lại các chất độn kích thước lớn Có 3 loại ủ phân chính:

- Ủ phân compost bằng cách chất đống có thông khí bao gồm việc trộn bùn (đã tách nước) với các vật liệu độn như dăm bào, lá cây, vỏ cây, thân cây bắp, vỏ đậu phộng…Đống ủ được bao lại bằng một lớp phân compost đã hoại để làm giảm mùi hôi và duy trì nhiệt độ cao bên trong luống ủ Việc thông khí được tiến hành bằng các quạt thổi khí thông qua hệ thống khuếch tán khí trong vòng 21 ngày, sau đó được ủ chín ít nhất là 30 ngày, làm khô và sau đó là sàng để thu hồi các vật liệu độn

- Quy trình ủ theo luống: bao gồm việc trộn bùn với các vật liệu độn sau đó làm thành từng luống có độ cao 1-2m gọi là luống ủ Thời gian ủ của mỗi luống kéo dài khoảng 30-60 ngày Qúa trình thông khí được thực hiện bằng việc xới trộn luống ủ 2 hay 3 lần/tuần Ngoài ra, cũng có thể tăng quá trình thông khí bằng các quạt thổi khí

- Ủ phân compost trong các hệ thống kín: để đảm bảo cho việc tăng nhiệt độ, hàm lượng oxy và mùi hôi Qúa trình này cần ít diện tích, tuy nhiên giá thành xử

lý thường cao hơn các hệ thống hở

2.1.5.4 Ổn định bằng vôi

Quy trình này bao gồm việc đưa vôi vào bùn để đạt pH lớn hơn 12 trong vòng ít nhất là 02 giờ để đạt hiệu quả cao Ngoài ra, có thể cho dung dịch vôi vào bùn đã được cải thiện bằng muối sắt, thêm vôi khô vào bùn đã rút bớt nước

để tạo các bánh bùn

Nếu thời gian xử lý kéo dài 12 giờ thì hoàn toàn không phát hiện virut trong bùn, tuy nhiên lại không hiệu quả cao đối với các ký sinh trùng Để loại bỏ được trứng giun phải duy trì pH lớn hơn 12 trong vòng 20- 60 ngày

2.1.5.5 Xử lý nhiệt

Quy trình này được tiến hành bằng cách gia nhiệt cho bùn ở nhiệt độ

2600C trong vòng 30 phút Xử lý theo phương pháp này giúp ổn định bùn và loại bớt nước trong bùn và đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh kể cả ký sinh trùng

2.2 ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ ĐỂ XỬ LÝ BÙN

2.2.1 Các giai đoạn lên men kỵ khí

Qúa trình phân hủy kỵ khí là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa rất phức tạp được trình bày trong hình 2

Hiện nay, người ta thường áp dụng hai quá trình cơ bản là: quá trình lên men kỵ khí một giai đoạn và quá trình lên men kỵ khí hai giai đoạn

Hình 2 Qúa trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí

Qúa trình lên men kỵ khí một giai đoạn

Qúa trình này diễn ra trong một bể lên men lớn (còn gọi là hầm ủ) có bộ phận cơ giới khuấy trộn, bộ phận gia nhiệt, bộ phận thu hồi khí, bộ phận cho thêm bùn và rút bùn thải và nơi để cho nước thải ra khỏi hầm ủ Việc phân hủy bùn và lắng bùn diễn ra đồng thời trong hầm ủ Tại đây diễn ra hiện tượng phân

Chất hữu cơ phức tạp (Gluxit, Protein, Lipit)

Chất hữu cơ đơn giản (đường đơn, peptit, acid amin, glixerin, acid béo)

Các acid dễ bay hơi (Probionic, butiric, lactic ) etanol

CH4 + CO2

tầng, tạo thành các tầng khác nhau kể từ đáy đến phía trên mặt hầm ủ như sau: bùn đã phân hủy, bùn đang phân hủy, lớp nước trong, lớp váng và lớp chứa khí sinh ra trong quá trình phân hủy Đối với các loại hầm ủ có bộ phận khuấy và gia nhiệt tốc độ phân hủy sẽ nhanh hơn, do đó có thể tăng tải trọng trong các hầm ủ này.

Qúa trình lên men kỵ khí hai giai đoạn

Theo quá trình này các chất hữu cơ sẽ được phân hủy trong hai bể hoạt động nối tiếp Một bể sẽ được khuấy trộn và gia nhiệt để ổn định bùn, hầm còn lại để cô đặc và trữ bùn nước khi tháo chúng ra ngoài để thải bỏ Cả hai quy trình này đều cho hiệu suất loại chất hữu cơ và năng suất khí tương đương nhau nhung quy trình hai giai đoạn có thể nhận tải nạp cao hơn hay vận hành trong thời gian lưu ngắn hơn

Các giai đoạn của quá trình lên men kỵ khí gồm 3 giai đoạn chính để tạo sản phẩm cuối cùng là:

Lên men

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S

kỵ khí

a Giai đoạn 1 (giai đoạn thủy phân)

Các chất hữu cơ trong nước thải phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử như: protein,chất béo, cacbonhydrat, cellulose, lignin Một vài loại ở dạng không hòa tan

Ở giai đoạn này các chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi các enzym ngoại bào được sản sinh bởi các vi khuẩn Sản phẩm của giai đoạn này là các chất hữu cơ có phân tử nhỏ, hòa tan được sẽ làm nguyên liệu cho các vi khuẩn ở giai đoạn 2

Các phản ứng thủy phân trong giai đoạn này biến đổi protein thành axitamin, cacbonhydrat thành các đường đơn, chất béo thành các acid béo chuỗi dài Tuy nhiên, các chất hữu cơ như là cellulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản đây là một giới hạn của quá trình phân hủy kỵ khí, bởi

vì lúc đó các vi khuẩn ở giai đoạn 1 sẽ hoạt động chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 2 và 3 Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu nạp, mật độ vi khuẩn trong bể và các yếu tố môi trường như: pH và nhiệt độ

b Giai đoạn 2: giai đoạn lên men acid (còn gọi là lên men hydro)

Các chất hữu cơ đơn giản sản xuất ở giai đoạn 1 sẽ chuyển hoa 1thanh2 acid axetic, H2 và CO2 bởi vi khuẩn acetogenic Tỷ lệ các sản phẩm này phụ thuộc vào hệ vi sinh vật trong hầm ủ và các điều kiện môi trường pH của giai đoạn này nhỏ hơn 7

c Giai đoạn 3: giai đoạn lên men mêtan

Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành CH4 và các sản phẩm khác bởi nhóm vi khuẩn mêtan (là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc có tốc

độ sinh trưởng chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2 Các vi khuẩn mêtan sử dụng acid axetic, methanol, CO2 và H2 để sản xuất mêtan trong

đó acid axetic là nguyên liệu chính để sản sinh khoảng 70% mêtan Phần mêtan còn lại được sản xuất từ CO2 và H2, một ít từ acid formic nhưng phần này không quan trọng vì các sản phẩm này chiếm số lượng ít trong quá trình lên men kỵ khí, pH của giai đoạn này lớn hơn 7

2.2.2 Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học kỵ khí

Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học kỵ khí được gọi là biogas hay khí sinh học

2.2.3 Vi sinh vật trong quá trình lên men kỵ khí

Các vi khuẩn tham gia vào quá trình lên men kỵ khí được chia thành 4 nhóm chính;

- Nhóm 1: vi khuẩn thủy phân và lên men

- Nhóm 2: nhóm vi khuẩn tạo acid axetic và khí hydro

- Nhóm 3: nhóm vi khuẩn sử dụng acid để tạo khí mêtan, phản ứng sinh hóa có thể viết như sau:

Các vi khuẩn này thuộc các giống chính là Methanothrix và Methanoseata

Trong điều kiện nhiệt độ cao 580C và chất nền là lignocellulose Methanosarcina

sẽ chiếm ưu thế trội Sau 4 tháng phân hủy Methanosarcina sẽ bị thay thế bởi