Quá trình phân giải yếm khí thực chất được thực hiện nhờ khu hệ vi sinh vật mà hoạt lực của nó phụ thuộc rất nhiều vào pH của môi trường. Các nhóm vi sinh vật khác nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau.
- Các vi khuẩn thực hiện quá trình thủy phân và lên men axit hữu cơ phân lớn ưa axit, tuy nhiên chúng có thể tồn tại ở dải pH khá rộng từ 3 ÷ 7, pH tối ưu khoảng từ 5÷7. Hoạt lực của chúng sẽ giảm đi khi pH <4,5. Trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ, pH môi trường hầu như ít ảnh hưởng.
- Các vi khuẩn metan ưa trung tính hoặc kiềm. Chúng chịu được axít nhẹ, do đó trong giai đoạn metan hóa pH môi trường có ảnh hưởng lớn, pH tối ưu cho quá trình lên men biogas từ 6,5 đến 7,5. Khi pH < 6,5 hoạt lực của vi khuẩn metan hóa giảm đi rõ rệt, pH < 6,4 làm giảm 30% hiệu quả chuyển hóa CH4, còn khi pH <4,24 trong vòng 3÷4 ngày sẽ làm vi khuẩn metan chết. Tuy nhiên vi khuẩn metan có thể tồn tại được 60 ngày ở pH =5.
- Nếu pH vượt ngoài phạm vi 6,5÷8,0 thì tốc độ phân hủy các hợp chất hữu cơ sẽ giảm và các sản phẩm trung gian cũng thay đổi theo chiều hướng không có lợi. Khi pH < 6,5 thì sẽ gây kìm hãm quá trình khí hóa các axit béo, khi pH >8,0 thì gây sự tăng ức chế của ion NH4+ với vi sinh vật.
4.2.1.1. Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả xử lý COD và hiệu quả khí hóa Biogas
pH có vai trò quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải, pH cũng chính là yếu tố quyết định hiệu quả khí hóa.
Hình 4.9. Bùn hạt trong hệ thống EGSB 0 20 40 60 80 100 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 5.7 6.5 7 7.5
Hieu xuat xu ly COD, %
Hieu qua khi hoa, m3 biogas/ kgCOD
H ie u x u a t xu ly C O D , % H ie u q u a k h i h o a , m 3 b io g a s / k g C O D pH
Hình 4.9. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử
lý và hiệu quả thu khí biogas
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý COD và hiệu quả khí hóa được tiến hành với nước thải dòng vào có hàm lượng COD 4500÷5000 mg/L, thời gian lưu 48 giờ, nhiệt độ ổn định ở 35÷370C. Giá trị pH thay đổi trong dải 5,7÷7,5. Kết quả nghiên cứu (hình 3) cho thấy khi pH dòng vào tăng hiệu suất xử lý COD và hiệu quả khí hóa đều tăng. Ở pH dòng vào là 5,7, hiệu suất xử lý COD đạt 78% và hiệu quả khí hóa là 0,36 m3/kgCOD chuyển hóa. Khi pH tăng thì hiệu quả xử lý COD tăng và đạt 87%, 91%, 93% tại pH tương ứng 6,5; 7,0; 7,5; đồng thời hiệu quả khí hóa cũng tăng từ 0,4 lên 0,45 m3/kgCOD khi pH tăng từ 6 đến 7,5.
4.2.1.2. Hiệu quả hoạt động của thiết bị tại pH tối ưu
Với điều kiện pH dòng vào trong khoảng 6,5 – 7,0 theo thời gian pH dòng ra tăng dần, ban đầu pH đạt 6,64; sau 10 ngày bắt đầu dần ổn định trong khoảng 7,1 – 7,3. Tương ứng với hiệu quả xử lý COD cũng tăng lên, ổn định trong khoảng 88 – 91%, hiệu quả khí hóa cũng ổn định ở mức 0,40 – 0,42 m3/KgCOD chuyển hóa. Điều đó chứng tỏ với pH dòng vào đạt 6,5 – 7,0, thiết bị hoạt động ổn định, hiệu quả.
Hình 4.10. pH dòng ra theo thời gian
Hình 4.12. Hiệu quả khí hóa Biogas theo thời gian
Nghiên cứu được thực hiện với nước thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu bằng thiết bị xử lý EGSB liên tục trong hơn 60 ngày. Với nước thải dòng vào có hàm lượng COD 4500÷5000 mg/L, thời gian lưu 48 giờ, nhiệt độ ổn định ở 35÷370C. Nước thải dòng vào có pH 6,5 – 7,0 cho hiệu suất xử lý COD cao đạt 87 – 91%. Hiệu quả khí hóa trung bình đạt 0,40-0,42 m3
/kg COD chuyển hóa.
Thực tế cho thấy, nước thải từ sản xuất tinh bột sắn thường có hàm lượng ô nhiễm cao, pH thấp (pH: 4,8÷5,5). Để xử lý hiệu quả, pH cần được điều chỉnh lên 6,5. Lượng biogas thu được hoàn toàn có thể bù đắp chi phí cho điều chỉnh pH.