L. ọc khous bịt tum Qsi * Coc khoua lụt I»f t ọ»
‘Quá trinh sính hoc
3 » StengJ.
S|ỏngJỈ.
Ghi chú:
q : lư u lư ợ ng cơ c h á t d ò n g vào, r r í/n g à y ;q : lư u lư ợ ng cơ c h ấ t d ò n g ra d ạ n g lỏn g, rrd /n g à y ; q : lư u lư ợ ng cơ c h ấ t d ò n g ra d ạ n g lỏn g, rrd /n g à y ; qkk: lư u lư ợ ng cơ c h á t d ò n g rơ d ạ n g kh i, r r í/n g à y ; v ^ t h ế t i c h p h a k h í , m 3; Vm : t h i tích p h a lỏ n g , m 3; 5” : n ố n g độ th à n h p h â n đ â u và o d ạ n g lồng, kg C O D /m 3; S ™ : n ó n g đ ộ th à n h p h á n đ â u r a d ạ n g lỏn g, kg C O D /m 3: 5W’ n ố n g đ ộ th à n h p h á n đ â u r a d ạ n g k h i, kg C O D /m 3; X n ô n g đ ộ cơ c h á t d ò n g vào, k g C O D /m 3) ; Xt : n ó n g độ cơ c h ấ t d ồ n g r a d ạ n g lò n g , kg C O D /m 3) ; p ^ : n ó n g đ ộ c h á t khí.
Hình 2. Mô hình bể phản ứng kị khí trong ADM1 [3],
Từ phương trình cân bằng Chat: 0 = (-1)+Y + (1-Y), với Y = Hiệu suất sinh khối tạo thành, quá trình sinh hóa phân hủy của cơ chất ở dạng đơn giản nhất được mô tả bằng ma trận Peterson (Bảng 1) [7],
Trong chất thải chứa các thành phần hữu cơ phân hủy được Xs và chất không phân hủy được hay gọi là chất trơ X,. Với chất hữu cơ có khả năng phân hủy được phân ra làm nhiều loại: chất hữu cơ phân hủy nhanh xs1, chất hữu cơ phân hủy chậm XS2 và chất hữu cơ khó phân hủy XS3. Khả năng sinh khí metan khác nhau đổi VỚI từng loại chất thải, phụ thuộc vào thành phẩn, tính chất của từng loại chất thải.
Trong thành phẩn bùn bể tự hoại có chất hữu cơ phân hủy (Xs), chất trơ (X,),
Bảng 1. Ma trận Peterson đơn giản mô tả quá trình sinh hóa của cơ chất
Quá trình Biến số Biểu thức của phản ứng sinh hóa
s X M
Sinh trưởng của X -1 Y 1-Y V s X
Ks + S
Phân hủy của X +1 -1 bX
Chú thích Cơ chất Vi khuẩn
Khí metan
v : hệ số tốc độ phát triển (1 /ngày) K,: hệ số bán bão hòa (gCOD/rri3) b: hệ số phân hủy ( ĩ/ngày) Y: hiệu suất sinh khối tạo thành (gCOD/gCOD)
S: nồng độ cơ chất (g/m3). X: Nồng độ vi sình trong hệ (g/m3). Dâu - chỉ hai quá trình ngược nhau: sinh khối tạo thành và cơ chất phân hủy
T h ài gian phản hủy (ngay)
Hình 3. Dạng đố thị sình khí cùa bùn bễ tự hoại (Nguyễn Phương Thảo và nnk, 2012)
Hình 4. Dạng đó thị sinh khí của chát thải thực phẩmtheo thời gian (Nguyễn Phương Thảo và nnk, 2012)
vi khuẩn kỵ khí (X ) và vi khuẩn sinh axit (Xa). Quá trình phân hủy của bùn bể tự hoại diễn ra chậm, chủ yếu là quá trình phân hủy chất chất hữu cơ và quá trin h phân hủy của vi khuẩn kỵ khí. Quá trình phân hủy của vi khuẩn kỵ khí Xm tuân theo phương trình bậc nhất, còn quá trình th ủ y phân (hydrolysis) của chất hữu cơ Xs xảy ra theo phương trình Contois: M = M m S/(KX + S) [4]. Được phát triển từ phương trình Monod, phương trình Contois có hệ số bão hòa tỷ lệ với nồng độ bùn, cho phép mô phỏng quá trình phản ứng với m ật độ bùn cao. Hình 3 mô tả quá trình phân hủy kỵ khí sinh mêtan của bùn bể tự hoại.
Dạng đổ th ị sinh khí metan của chất thải thực phẩm được biểu diễn như đồ th ị trên hình 4. Trong thành phần chất thải thực phẩm gồm có chất hữu cơ phân hủy được (X5) và chất trơ (XI). Các chất hữu cơ phân hủy được chiếm tỉ lệ lớn trong chất thải thực phẩm. Thành phẩn phức tạp này bao gổm các chất phân hủy nhanh, các chất phân hủy chậm và các chất khó phân hủy X51, XS2 và XS3. Dạng đổ th ị phân hủy kỵ khí sinh mêtan cùa chất thải thực phẩm bao gồm 3 vùng I, II, III, tương ứng với quá trình phân hủy các thành phần XS], XS2 và XS3. Hai đỉnh đường cong tương ứng với qua trình phân hủy XS2v à X [5],