Các phương pháp yếm khí:
Hệ thống xử lý nước thải yếm khí:
Quá rình xử lý yếm khí đã đươc sử dụng hiệu quả từ nhiều năm trước đây để xử lý nước thải ô nhiễm cao trong các nhà máy đường, nhà máy giấy, nhà máy gỗ, nhà máy rượu … cũng tạo ra một nguồn lợi lớn cho các nhà máy khác trong công nghiệp, ví dụ như các nhà máy bia, từ năng lượng dưới dạng nhiên liệu khí metan có thể được thu hồi lại trong quá trình xử lý. Hơn nữa các thiết bị yếm khí này có thể vận hành mà không cần dùng năng lượng như quá trình xử lý hiếu khí.
Phân loại Nước từ nhà máy
CO, metan
Hệ thống lọc
Hay giai đoạn hiếu khí bùn dư
Sơ đồ 3.5. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải yếm khí
Cơ chế quá trình phân hủy yếm khí
Quá trình này thực hiện nhờ các chủng vi sinh vật kỵ khí bắt buộc. Quá trình này thích hợp cho nước thải có hàm lượng chất lượng lớn từ 3000 – 10000 mg/l cơ chế phân giải yếm khí các chất hữu cơ bằng lên men sinh khí gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân: Dưới tác dụng của enzime hydroza do các vsv tiết ra,các hợp chất hữu cơ phức tạp như: Gluxit,lipid, protein, glyxerin, axit béo, axit amin…
- Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men các axit hữu cơ:
Các sản phẩm trong quá trình thủy phân sẽ được phân giải yếm khí tiếp tục tạo thành các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như: Axit butyric, axit propionic, axit axetic, axitfoomic,tiền đề cho sự tạo thàn khí metan.
Axit
hóa Metan hóa
Ngoài ra sự lên men cũng tạo thành rượu, andehit, các chất CO2,H2, NH3, H2S…
Trong giai đoạn này COD, BOD giảm không đánh kể, tuy nhiên độ pH của môi trường có thể giảm mạnh
- Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí metan
Dưới tác dụng của các vi sinh vật lên men metan, các axit hữu cơ bị phân hóa tạo thành CH4 sự tạo thành CH4 có thể theo hai phương thức
Do decorboxyl hóa axit là: CH3 – COOH VSV CH4 + CO2 Do khí điện tử là: H2 hoặc các chất hữu cơ khác:
CO2 + 8H + CH4 + 2H2O
Phương trình tổng quát biểu diển quá trình lên men yếm khí CaHbOcNd Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lên men tạo biogas:
o Nhiệt độ: Là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình. Nhiệt độ tối ưu cho hình thành bioga là 35 - 37°C. Nhiệt độ lớn hơn 37°C vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động, tốc độ sinh khối tăng nhưng khả năng cầm khi giảm. Khi nhiệt độ dưới 10°C vi khuẩn tạo CH4 gần như không hoạt động.
Tỷ số C/N: Tỷ số C/N tối ưu cho quá trình là: (25 : 30)/1.
o Độ pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp từ 6.5 – 7.5 Do lượng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm, trước khiquan sát hệ thống pH thay đổi.
Ngoài ra còn phải kể đến ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, thời gian lưu, dòng thải không chứa các hóa chất độc như: Các hợp chất halogen, chất oxy hóa mạnh đặc biệt là các kim loại nặng như: Cu, Ni, Zn
Các hợp chất hóa học trải qua nhiều phản ứng chuyển hóa khác nhau trong nguyên sinh chất của tế bào.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý:
o Nhiệt độ: Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phản ứng giữ một vai trò quan trọng. Tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng lên cực đại khi đạt nhiệt độ tối ưu (khoảng từ 25 – 32 °C) nhiệt độ trong quá trình xử lý không được dưới 6°C và không vượt quá 38°C.
o Giá trị pH: Ảnh hưởng lớn đến quá trình tạo men trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng của tế bào. Thông thường hàm lượng sinh khối biến động từ 500 – 3000 mg/l.
o Nguồn dinh dưỡng: Hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng phụ thuộc vào thành phần của nước thải và tỷ lệ giữ chúng cần phải được xác định bằng thực nghiệm. Để tính toán sơ bộ ta thường lấy tỷ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1 tỷ lệ này chỉ đúng cho 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài để tránh hiệu suất của bùn hoạt tính cầngiảm tỷ lệ nitơ và photpho trong nước thải. Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ BOD: N : P cần giữ ở mức 200 :5 :1. Trong quá trình xử lý nếu thiếu các chất dinh dưỡng sẽ kìm hãm quá trình ôix hóa, đồng thời các vi khuẩn dạng sợi sẽ phát triển là nguyên nhân làm bùn bị phồng lên, khó lắng, dễ bị cuốn ra khỏi hệ thống xử lý (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Độ oxy hòa tan (DO): Để oxy hóa các chất hữu cơ các vi sinh vật cần có ôxy và chúng chỉ có thể tác dụng dưới dạng ôxy hòa tan. Để đảm bảo tốc độ oxy hóa DO trong bể oxy hóa cần đạt 4mg/l. Thiếu oxy cũng là một trong những nguyên nhân làm bùn phồng lên do vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh.
o Tỷ số giữa chất dinh dưỡng với số vi sinh vật F/M: Tỷ số này biểu hiện mối quan hệ quá tải trong xử lý BOD cao với thời gian thông khí ngắn. Đây là một thông số quan trọng dùng trong thiết kế bể aroten
o Chỉ số thể tích bùn SVI: Đây là yếu tố cơ bản trong thiết kế SVI thường nằm trong khoảng 80 – 150mg/l. Trong vận hành chỉ số SVI được sử dụng làm chỉ thị về đặc tính lắng của bùn do đó ảnh hưởng tới tốc độ tuần hoàn MLSS.
Ngoài ra còn có các yếu tố ảnh hưởng khác như :
o Nồng độ các chất độc không vượt quá tiêu chuẩn cho phép. o Tỷ lệ BOD5/COD nằm trong khoảng 0.5 – 0.7.
Oxy hóa bằng cấp khí cưỡng bức:
-Lọc sinh học: Bể sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật cố định trên lớp vật liệu xốp, tạo màng. Khi nước thải được cấp khí và tiếp xúc với màng sinh học các chất hữu cơ gây ô nhiễm bị ôxy hóa do vậy nước thải được làm sạch.
-Bể aroten: Là hệ thống xử lý bằng cấp khí nhân tạo trong quá trình xử lý các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển ở dạng huyền phù quá trình xử lý nước thải được thực hiện trong bể oxy hóa có cấp khí việc sục khí đảm bảo 2 yêu cầu :
+ Làm bão hòa oxy trong nước giúp vi sinh vật thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ.
+ Duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lững: Trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải lượng bùn hoạt tính tăng lên khi bùn dư.
Một phần bùn dư được tuần hoàn trở lại phần khác đưa về bể xử lý bùn hiệu suất xử lý nước thải trong bể aeroten và chất bùn hoạt tính phụ thuộc vào thành phần và tính chất nước thải, điều kiện thủy đông học, các quá trình khuấy trộn, nhiệt độ, độ PH của nước thải các chất dinh dưỡng và các yếu tố khác.
Phương pháp này vận hành đơn giản, ổn định, an toàn chi phí xây dựng thấp. Do đó trong những năm gần đây đã được xử lý ở nhiều nước trên thế giới và cũng như tại Việt Nam.