Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học nói chung và xử lý bằng phương pháp yếm khí nói riêng, yếu tố môi trường đóng một vai trò rất quan trọng. Nó quyết định hiệu quả xử lý của phương pháp, trong quá trình phân giải yếm khí, thì nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng. Thực tế cho thấy các vi khuẩn metan hóa (ưa ấm và ưa nóng) đều rất mẫn cảm với sự biến động của nhiệt độ môi trường. Nhiệt độ giảm 3 ÷ 50C hiệu quả thu biogas có thể giảm tới 10 ÷ 15%. Nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tối ưu 100C quá trình tạo khí có thể giảm tới 85 ÷ 90%, thậm chí có thể không ra biogas. Nhiệt độ quyết định hiệu quả thu khí CH4.
4.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các vi khuẩn metan hóa
- Nhóm vi khuẩn ưu ấm (Mesophyl) phát triển ở nhiệt độ tối ưu topt = 35÷370C:
Methanococus, Methanobacterium, Methanoosarcina.
- Nhóm vi khuẩn ưa nóng (Thermophyl) phát triển ở nhiệt độ tối ưu topt = 55÷600C: Methanobacillus, Methanospirillum, Methanothrix.
Bảng 4.1. Vi khuẩn metan hóa và điều kiện môi trƣờng
Tên vi khuẩn Nhiệt độ
(0C) Cơ chất bị chuyển hóa
Methanobacterium 37÷40 CO2, H2, Rượu bậc I + II
Methanopropionicum 37÷40 Axit propionic
Methanoformium 37÷40 H2, CO2, HCOOH
Methanosochicum 37÷40 CH3COOH
Methanosuboxydan 37÷40 Axit butyric, valeric, caprionic
Methanoruminanticum 37÷40 H2, HCOOH
Methanococcus mazei 30÷37 CH3COOH, axit butyric Methanosarina methanica 35÷37 Axit axetic, axit butyric Methanosarina barkeri 30 CH3COOH, CH3OH, H2, CO2
Methanococcus vanirieri 37÷40 H2, HCOOH
4.2.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi tiến hành thực nghiệm, do thời gian nghiên cứu hạn hẹp nên yếu tố ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý được ổn định nhiệt từ 35÷370C ngày từ quá trình vận hành.
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng tác động đến quá trình phân giải yếm khí. Dải nhiệt độ cho quá trình phân giải yếm khí phụ thuộc tác nhân sinh học hay nói khác đi. Với các vi khuẩn metan hóa ưa ấm (meosophyl) nhiệt độ tối ưu ở 35÷370C, các vi khuẩn metan hóa ưa nóng (theromophyl) hoạt động tốt ở nhiệt độ 50 ÷ 520C.
Biến động nhỏ của nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến hoạt lực của vi sinh vật. Nhóm vi khuẩn metan hóa cho hiệu suất cao chủ yếu là vi khuẩn ưa ấm, chúng rất nhạy cảm với biến động của nhiệt độ. Do vậy, để thu biogas thì nhiệt độ luôn phải giữ ổn định từ 35÷370C.
- Nhiệt độ > 370C: Vi khuẩn metan hóa và các vi khuẩn khác ưa nhiệt hoạt động. Quá trình khí hóa mạnh, khí thoát ra nhiều nhưng hàm lượng CH4 thấp do quá trình khử CO2 không xảy ra. Hàm lượng CH4 có trong biogas có thể giảm tới 30%. Vì vậy nhiệt độ môi trường trong xử lý yếm khí có vai trò rất quan trọng, nó quyết định hiệu quả thu khí metan.
- Nhiệt độ < 100C Vi khuẩn metan hóa hầu như không hoạt động
Bảng 4.2. Đặc trƣng biogas thu đƣợc từ thực nghiệm
STT Thành phần biogas Tỷ lệ (%)
1 CH4 62 ÷ 65
2 CO2 28 ÷30
3 Khí khác (H2, N2, H2S...) 5%
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 6 tháng. Với thời gian các nghiên cứu được thực hiện ở nhiệt độ tối ưu cho thu biogas chất lượng cao. Nhiệt độ được ổn định ở 35÷370C nhờ thiết bị ổn nhiệt. Ở điều kiện nhiệt độ này, các vi khuẩn metan hóa ưa ấm có hoạt lực tối ưu. Biogas thu được có hàm lượng CH4 65%.
