phương pháp xử lý kị khí

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chất hữu  vsv CO2 + CH4 + H2 + H2S + N2 + tb +ΔH Khí sinh học (Biogas): CH4: 55-65 (%) N2: 0-3 (%) CO2: 35- 45 (%) H2: 0-1 (%) H2S: 0-1 (%) Nhiệt lượng CH4: 9000 (kcal/m3); biogas: 4500-6000(kcal/m3)  Ứng dụng • Xử lý ổn định cặn • Xử lý loại NT có hàm lượng chất bẩn hữu cao (BOD ≥ 10-30 g/l) CƠ SỞ LÝ THUYẾT (tt) Biogas:  1m3 biogas tương đương: • 0,4 kg dầu diesel • 0,6 kg dầu hỏa • 0,8 kg than  1m3 biogas đủ để: • Chạy động 1Hp 2h • Cung cấp lượng để nấu ăn buổi/ngày cho gia đình người • Thắp sáng bóng đèn 60W 6h • Chạy tủ lạnh 1m3 1h CƠ SỞ LÝ THUYẾT (tt)  Ưu điểm • Thiết kế đơn giản, chiếm diện tích mặt • Chi phí lượng thấp • Khả thu hồi Biogas cao • Khơng đòi hỏi cung cấp nhiều chất dinh dưỡng, lượng bùn sinh 10-20 lần so với phương pháp hiếu khí • Có tính ổn định tương đối cao tồn trữ thời gian dài nguồn phân bón có giá trị • Chịu thay đổi đột ngột lưu lượng CƠ SỞ LÝ THUYẾT (tt)  Nhược điểm • Rất nhạy cảm với chất độc hại • Xử lý nước thải chưa triệt để • Những hiểu biết vsv kỵ khí hạn chế CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ Quá trình xảy theo giai đoạn: _ Giai đoạn 1: Thuỷ phân _ Giai đoạn 2: Acid hoá _ Giai đoạn 3: Acetate hoá _ Giai đoạn 4: Methane hố CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ (tt) CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ (tt)  Giai đoạn 1: Thuỷ phân Dưới tác dụng loại men khác nhiều loài vsv tiết ra, chất hữu phức tạp chuyển thành hợp chất đơn giản để tạo nguồn thức ăn lượng cho vsv hoạt động: • Gluxit chuyển thành đường đơn • Protein chuyển thành peptid axit amin • Lipid chuyển thành glyxerin axit béo Được thực điều kiện khác nhau: • Ơn hòa: 30-40oC • Nóng: >45oC CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ (tt)  Giai đoạn 2: Acid hóa CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ (tt)  Giai đoạn 2: Acid hóa Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi hợp chất hữu đơn giản thành axit béo dễ bay axit lactic, axit acetic, axit butyric… rượu • Độ pH45oC • Nhóm vi khuẩn methane hóa Methanobacterium, Methanothrix, Methanococcus, Methanosarina CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HỦY KỴ KHÍ (tt)  Giai đoạn 4: Methane hóa (tt) CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG a Nhiệt độ • Vùng nhiệt độ ấm – trung bình: 20-45 (oC) • Vùng nhiệt độ cao – nóng: 45-65 (oC) • Vùng nhiệt độ thấp – lạnh 10-15 (oC) • Nhiệt độ < 10 (oC) vi khuẩn tạo metan khơng hoạt động • Nhiệt độ tối ưu: 35 (oC) b pH • Khoảng tối ưu pH = 6,5 – 8,5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG (tt) c Chất dinh dưỡng • Tỉ lệ COD:N:P = 350:5:1 d Chất độc • O2, • Một số dẫn xuất metan (CCl4, CHCl3, CH2Cl2), • Các kim loại nặng (Cu, Ni, Zn…) • Các chất có tính oxy hóa mạnh: thuốc tím, ozone… 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ (tt) 4.1 Bể tiêu hủy yếm khí: bể mêtan - Được xây bê tơng cốt thép hình trụ, đáy nắp hình nón - Được sử dụng để phân hủy cặn lắng từ bể lắng , bể lắng bùn bùn hoạt tính dư xử lý nước thải trạm 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.2 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (Bể xử lý lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ lên )  Là bể xử lý với lớp bùn đáy, có hệ thống tách thu khí, nước phía  Khi nước thải phân phối từ phía lên qua lớp bùn, vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao bùn phân hủy chất hữu có nước thải Bên bể UASB có chắn có khả tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  Ưu điểm: • Xử lý loại nước thải có nồng độ nhiễm hữu cao, BOD= 15000mg/l • Hiệu suất xử lý COD đến 80% • Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh từ hệ thống  Ứng dụng: • Xử lý loại nước thải : thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột… 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  Lượng COD cần khử ngày: G=Q*10-3*(So-S) (kg/ngày)  Dung tích phần xử lý kỵ khí cần thiết: V1 = G/a (m3) • a – tải trọng khử COD bể (kgCOD/m3.ngày)  Diện tích cần thiết bể: F = Q/v (m2) • v – vận tốc nước lên bể (m/h) 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  Chiều cao phần xử lý kỵ khí bể: H1=V1/F (m)  Chiều cao tổng cộng bể: H =H1 + H2 + H3 (m) • H2 – chiều cao vùng lắng bể, chọn H2 = 1,2 (m) • H3 – chiều cao dự trữ, chọn H3 = 0,3 (m)  Thời gian lưu nước bể: t = V/Q (h) • V – thể tích bể (m3) 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  Lượng khí sinh bể tương đương: 0,5 m3/1kg COD loại bỏ • Thể tích khí sinh ngày: Vkk = 0,5*G (m3/ngày)  Lượng khí CH4 sinh ngày: 0,35 m3/1kg COD loại bỏ • Thể tích khí CH4 sinh ngày: VCH4 = 0,35*G (m3/ngày)  Hay: VCH4 = (70-80)%*Vkk (m3/ngày) 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  Lượng bùn sinh bể : Mbùn = (0,05-0,1)kg/1kgCOD loại bỏ • Thể tích bùn sinh ngày: 𝑽𝒃ù𝒏 = 𝑴𝒃ù𝒏 (m3/ngày) 𝟐𝟔𝟎  Thời gian xả bùn: (1-3) tháng/lần • Lượng bùn xả ra: 𝑸𝒙ả 𝒃ù𝒏 = 𝑽𝒃ù𝒏 (m3/h) 𝒕𝒙ả 𝒃ù𝒏 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  VD 1: Tính tốn bể UASB để xử lý nước thải cho nhà máy chế biến thủy sản có cơng suất 200 (m3/ngày) • COD đầu vào 2000 (mg/l) • Tải trọng khử COD bể 8(kgCOD/m3.ngày) • Vận tốc nước dâng lên bể 0,9 (m/h) • Sau xử lý COD lại 500 (mg/l) Xác định: • Thể tích phần xử lý yếm khí? • Chiều cao phần xử lý yếm khí? • Thời gian lưu nước bể? 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (tt)  VD 2: Tính tốn bể UASB để xử lý nước thải có cơng suất 300 (m3/ngày) • COD đầu vào 500 (mg/l) • Hiệu suất xử lý đạt 65% • Vận tốc nước dâng lên bể 0,781 (m/h) Xác định: • Nồng độ COD lại sau xử lý? • Thể tích khí CH4 sinh ngày? • Thể tích bùn sinh tháng? • Chọn thời gian xả bùn 2h, tính lưu lượng bùn xả? 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ (tt) 4.3 Bể lọc kỵ khí: • VL lọc polyspirene • Đường kính hạt 3-5 (mm) • Chiều dày lớp VL lọc (m) • NT vào bể phân phối theo diện tích đáy bể Dòng nước từ lên tiếp xúc với khối bùn lơ lửng lớp lọc tiếp xúc với khối hạt lọc có vi khuẩn yếm khí dính bám Chất hữu hấp thụ phân hủy, bùn cặn giữ lại khe rỗng lớp lọc, sau thời gian 2-3 tháng xả bùn dư lần •Nước qua lớp lọc tách khí theo máng thu nước dẫn ngồi ... bể 0,9 (m/h) • Sau xử lý COD lại 500 (mg/l) Xác định: • Thể tích phần xử lý yếm khí? • Chiều cao phần xử lý yếm khí? • Thời gian lưu nước bể? 4.CÁC CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.1 Bể UASB: Upflow...  Ưu điểm: • Xử lý loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cao, BOD= 15000mg/l • Hiệu suất xử lý COD đến 80% • Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh từ hệ thống  Ứng dụng: • Xử lý loại nước thải... CƠNG TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ 4.2 Bể UASB: Upflow anaerobic sludge blanket (Bể xử lý lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ lên )  Là bể xử lý với lớp bùn đáy, có hệ thống tách thu khí, nước phía  Khi