- Ph ng phâp ôzôn hóa: Khi đo dòng đ in cao th phóng qua không khí s bin O 2 c a không khí thănh ôzôn (O3) Sau đó cho không khí ch a ôzôn văo n c vă g i lă
c. Câc d ng công trình x lý hiu khí nc th i:
* x lý n c th i b ng ph ng phâp sinh h c trong đi u ki n hi u khí, th ng s d ng hai lo i công trình lă b l c sinh h c (biofilter) vă b s c khí (aeroten).
- B l c sinh h c (biofilter) :
Lă thi t b x lý n c th i d a theo nguyín t c l c v i s tham gia c a vi sinh v t. Thi t b năy lăm b ng bítông có d ng hình tròn hay hình ch nh t có hai đây
(hình 7.8). ây trín g i lă đây d n l u, đ c c u t o b ng bítông c t thĩp có th ng l v i t ng di n tích câc l th ng không nh h n 5 - 8% di n tích c a đây. ây d i
đ c xđy kín, có đ d c nh t đnh (đ n c d dăng ch y v m t phía) vă thông v i b l ng th c p, lă n i n c th i sau khi x lý xong đ ra. b năy n c đ c l u l i m t th i gian ng n đ đ c l ng c n tr c khi đ ra ngoăi hoă văo h th ng thoât n c c a thănh ph . Chi u cao c a b l c (hay chi u cao c a c t nguyín li u) s ph thu c văo thănh ph n c a n c th i c ng nh kh n ng oxy hoâ c a măng sinh v t.
N c th i Sau x lý đi ra B l ng th c p N c th i đi văo Không khí văo b
ây d n l u : đây trín ây d i có đ d c
Hình 7.10: B l c sinh h c
t o đi u ki n hi u khí cho quâ trình x lý, t phía d i c a đây d n l u, ng i ta cho không khí đi lín qua v t li u l c ho c t m mang b ng thông khí t nhiín (do chính l ch nhi t đ trong b l c) hay th i khí b ng qu t.
V t li u dùng trong b l c lă câc lo i đâ cu i, đâ d m vă x than đâ (theo ph ng phâp c đi n). Hi n nay đ t ng di n tích ti p xúc gi a vi sinh v t vă h th ng n c l c sinh h c, ng i ta thay câc v t li u l c b ng nh ng t m mang lăm b ng v t li u nh , x p có c u t o d ng ng ho c d ng mi ng, đ c thi t k sao cho có nhi u n p g p khúc (đ t ng di n tích b m t).
N c th i có ch a vi sinh v t tham gia x lý đ c t i t trín xu ng l p v t li u l c hay t m mang theo nguyín t c chính l ch th n ng. Khi dòng n c th i ch y qua v t li u l c hay t m mang, vi sinh v t s phât tri n t o thănh măng sinh v t bâm văp kh p b m t c a nguyín li u l c vă t m mang, vă khu trú đđy. Nh v y, khi dòng n c th i ch y liín t c v i m t v n t c nh t đnh t trín b m t c a b l c xu ng s ti p xúc tr c ti p v i măng sinh v t. Vă lúc đó s x y ra quâ trình oxy hoâ câc ch t b n có trong n c th i, đ cu i cùng khi đ n b l ng th c p, n c th i s có ch s BOD5 gi m đi r t nhi u so v i n c th i ch a x lý.
Trong quâ trình v n hănh c a b l c sinh h c, s sinh tr ng vă ch t đi c a măng sinh v t x y ra không ng ng. Măng sinh v t b ch t s b tâch ra kh i n i bâm vă b cu n theo dòng ch y, ch y ra kh i b l c, cu i cùng s đ c l ng l i b l ng th c p vùng n i c n bùn.
Hi u qu lăm s ch n c th i c a b l c sinh h c khâ cao. N u h th ng b l c ho t đ ng t t có th x lý lăm gi m 90% ch s BOD5 c a n c th i.
- B s c khí (Aeroten):
Ngoăi vi c dùng b l c sinh h c, trong x lý n c th i b ng bi n phâp sinh h c
Hình 7.11 B s c khí (Aeroten) Bùn ho t tính đ c b m tr l i N c th i sau x lý đi ra Bùn ho t tính đ c b m tr l i N c th i văo bùn ho t tính đi văo b x lý N c th i văo bùn ho t tính đi văo b x lý Không khí đ c b m văo b a. M t c t d c ; b. M t c t ngang
B s c khí (hình 27) lă h th ng b oxy hoâ (1) có d ng hình ch nh t đ c ng n ra lăm nhi u bu ng (3 đ n 4 bu ng) n i v i b l ng (2). Gi ng nh b l c sinh h c, quâ trình x lý n c th i b s c khí đ c ti n hănh nh ho t đ ng c a h vi sinhv t bùn ho t tính. Nh ng quâ trình năy đ c th c hi n trong đi u ki n có thông khí m nh nh h th ng s c khí t d i đây b lín (3). C ng đ thông khí: 5m3/m2/gi , b o đ m oxygen t i đa cho quâ trình oxy hoâ. b oxy hoâ, bùn ho t tính l y t bùn g c sau khi qua giai đo n kh i đ ng hay s d ng bùn l ng l y t b l ng c n (2) chuy n văo. đđy bùn ho t tính g p oxygen c a không khí đ c b m văo b s ti n hănh quâ trình oxy hoâ vă khoâng hoâ câc ch t b n trong n c th i m t câch khâ tri t
đ . Sau khi ch y su t qua câc bu ng c a b oxy hoâ, n c th i s ch y văo b l ng.
đđy c ng s x y ra quâ trình l ng c n xu ng đây b , ph n n c trín lă n c đê đ c x lý s đ c d n ra ngoăi.
Trong quâ trình v n hănh, b oxy hoâ, theo th i gian l ng bùn ho t tính s t ng lín, đ ng th i c ng tích l y nhi u t băo vi sinh v t giă c i khi n ho t tính c a bùn s gi m. Ng i ta nói bùn b giă. Vì v y khi cho bùn thu b l ng tr l i b oxy hoâ, không nh t thi t cho toăn b s bùn có trong b l ng, mă ch cho m t ph n, đ
b o đ m n ng đ bùn ho t tính lă 2 - 4g/l.
X lý n c th i b ng b aeroten ph c t p vă đòi h i nhi u công s c h n so v i b l c sinh h c. Ng i ta ph i theo dõi liín t c vă k p th i đi u ch nh câc ch s sau:
+ N ng đ bùn ho t tính + Ch đ thông khí
+ N ng đ câc ch t b n trong n c th i
2. X lý k khí n c th i
Quy trình x lý n c th i b ng bi n phâp sinh h c trong đi u ki n k khí lă quy trình sinh h c phđn hu m t câch y m khí câc ch t h u c ch a trong n c th i đ t o thănh khí CH4, câc s n ph m vô c k c CO2 vă NH3.
Quy trình năy có nh ng u đi m sau: - Nhu c u v n ng l ng không nhi u.
- Ngoăi vai trò x lý n c th i, b o v môi tr ng, quy trình còn t o đ c ngu n n ng l ng m i lă khí sinh h c, trong đó CH4 chi m t l 70 - 75%.
- C ng nh x lý sinh h c hi u khí, quy trình năy, bùn ho t tính c ng đ c s d ng lăm tâc nhđn gđy bi n đ i thănh ph n c a n c th i. Bùn ho t tính đ c s d ng
đđy có l ng bùn d th p, có tính n đnh khâ cao, đ duy trì ho t đ ng c a bùn không đòi h i cung c p nhi u ch t dinh d ng, bùn có th t n tr trong th i gian dăi.
- V m t thi t b : Công trình c u t o khâ đ n gi n, có th lăm b ng v t li u t i ch v i giâ thănh không cao.
Bín c nh nh ng u vi t níu trín, cho đ n nay quy trình x lý sinh h c k khí c ng còn có nh ng h n ch sau :
- Quy trình năy nh y c m v i câc ch t đ c h i, v i s thay đ i b t th ng v t i tr ng c a công trình. Do v y, khi s d ng c n có s theo dõi sât sao câc y u t c a môi tr ng.
- X lý n c th i ch a tri t đ , c n ph i x lý hi u khí sau đó.
Th y đ c nh ng u đi m c a lo i quy trình năy nín câc nhă khoa h c đê c g ng đ u t nghiín c u t quy mô pilot v i câc mô hình có kh i tích nh : 6m3, 30 m3, 200 m3... đ n quy mô l n. n nay đê có trín d i văi ch c nhă mây x lý sinh h c k khí n c th i câc n c nh Hă Lan, Hoă K , Thu S , C ng hoă Liín bang c ....
a. Câc quâ trình chuy n hoâ ch y u trong phđn hu k khí:
- Quâ trình thu phđn (Hydrolysis):
Mu n h p th đ c câc ch t h u c có trong n c th i, vi sinh v t ph i th c hi n câc công đo n chuy n hoâ câc ch t năy. Vi c đ u tiín lă ph i thu phđn câc ch t có phđn t l ng cao thănh câc polymer có phđn t l ng th p vă monomer. Vì ch khi
đó câc ch t năy m i có kh n ng đ c h p th qua măng t băo vi sinh v t. th c hi n quâ trình thu phđn, câc vi sinh v t năy ph i có h enzyme câc lo i nh proteinase, lipase, cellulase ... Sau thu phđn, câc s n ph m đ s đ c t o thănh nh câc amino acid, đ ng, r u, câc acid bĩo m ch dăi ...
Quâ trình thu phđn x y ra khâ ch m, ph thu c văo nhi u y u t c a môi tr ng nh nhi t đ , pH, c u trúc c a câc ch t h u c c n phđn gi i.
- Quâ trình acid hoâ (Acidogenesis) :
Câc s n ph m c a quâ trình thu phđn s đ c ti p t c phđn gi i d i tâc đ ng c a câc vi sinh v t lín men acid bĩo d bay h i nh acid acetic, acid formic, acid
propionic. Ngoăi ra còn có m t s d ng nh r u methanol, ethanol, aceton, NH3, CO2. H2 ...
- Quâ trình acetate hoâ (Acetogenesis) :
Câc acid lă s n ph m c a quâ trình trín l i đ c ti p t c thu phđn đ t o l ng acid acetic cao h n. S n ph m c a quâ trình năy ph thu c văo âp su t riíng ph n c a H2 trong môi tr ng. Âp su t riíng ph n c a H2 đ c gi < 10-3 atm đ vi sinh v t có th th c hi n bi n đ i H2 thănh CH4 theo ph n ng sau:
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
Th c t cho th y khi âp su t riíng ph n c a H2 l n thì s n ph m c a quâ trình năy ch a nhi u acid bĩo trung gian nh acid propionic (C3). acid butyric (C4) ... Do v y, lăm ch m quâ trình t o methane.
- Quâ trình methane hoâ (Methanogenesis) :
ó lă giai đo n cu i cùng c a quâ trình phđn h y câc s n ph m h u c đ n gi n c a nh ng giai đo n tr c đ t o thănh CH4 vă CO2 nh câc vi khu n lín men methane. Chúng có hai nhóm sau :
+ Nhóm bi n đ i acetate: Nhóm năy có t c đ phât tri n ch m vă đđy lă nguyín nhđn đòi h i công trình x lý k khí ph i có th i gian l u câc ch t th i công trình lđu.
+ Nhóm bi n đ i hydrogen : Nhóm năy có t c đ phât tri n nhanh h n nhi u, do
đó có kh n ng gi âp su t riíng ph n c a H2 th p, t o đi u ki n t t cho quâ trình bi n
đ i acetate t câc acid bĩo.
b. Câc y u t nh h ng đ n quâ trình phđn hu k khí :
- Oxygen : Trong x lý k khí n c th i, oxygen đ c coi lă đ c t đ i v i câc vi sinh v t. Do đó lý t ng nh t lă t o đ c đi u ki n k khí tuy t đ i trong b x lý.
- Ch t dinh d ng : Ch t dinh d ng có nh h ng đ n s tr ng thănh vă phât tri n c a vi sinh v t, liín quan m t thi t đ n câc quâ trình phđn hu câc ch t h u c ch a trong ch t th i. Do đó vi c cung c p đ y đ câc dinh d ng cho vi sinh v t trong quâ trình phđn h y nói trín lă r t c n thi t. C ng nh câc vi sinh v t khâc, vi sinh v t phđn gi i k khí đòi h i câc ch t dinh d ng chính y u bao g m câc h p ch t ch a carbon, nitrogen, phosphor vă m t s câc nguyín t vi l ng v i m t t l thích h p. n u không cung c p đ y đ câc ch t dinh d ng s nh h ng đ n câc quâ trình phđn gi i câc ch t trong n c th i. Ch ng h n, n u không đ nitrogen s nh h ng đ n s hình thănh câc enzyme th c hi n quâ trình phđn gi i. Nh ng n u cung c p quâ nhi u nitrogen s lăm h n ch s phât tri n c a vi sinh v t có trong n c th i. Vi c cung c p
đ y đ câc ch t dinh d ng c n thi t s t o cho bùn có tính l ng t t vă ho t tính cao, ho t đ ng t t trong quâ trình x lý.
- Nhi t đ :
Nhóm câc vi sinh v t k khí có 3 vùng nhi t đ thích h p cho s phđn hu câc h p ch t h u c , vă m i vùng nhi t đ s thích h p v i m i nhóm vi sinh v t k khí khâc nhau.
+ Vùng nhi t đ cao: 450C - 65 0C (thermophilic). + Vùng nhi t đ trung bình : 200C - 450C (mesophilic) + Vùng nhi t đ th p : d i 200C (psychrophilic).
Hai vùng nhi t đ đ u thích h p cho ho t đ ng c a nhóm câc vi sinh v t lín men methane, vùng nhi t đ năy l ng khí methane t o thănh cao. i v i vùng nhi t đ
cao (450C - 650C), đ duy trì nhi t đ năy c n thi t ph i cung c p thím l ng nhi t,
đi u năy s gđy t n kĩm cho công trình, tính kinh t c a công trình x lý s b h n ch . n c ta, nhi t đ trung bình t 200C - 320C, s thích h p cho nhóm vi sinh v t vùng nhi t đ trung bình phât tri n.
- pH :
Trong quy trình x lý k khí, pH c a môi tr ng có nh h ng l n đ n t c đ phđn hu câc ch t h u c , c th lă nh h ng đ n 4 quâ trình chuy n hoâ c a s phđn hu k khí. câc quâ trình x lý, ng i ta nh n th y câc quâ trình c b n ch u nh h ng tr c ti p l n nhau, khi m t trong câc quâ trình năy b c n tr ho c thúc đ y s nh h ng t i quâ trình x y ra ti p theo, do đó s lăm t c đ phđn hu câc ch t ch m l i ho c nhanh h n. Ví d : Khi nhi t đ thay đ i ho c khi thănh ph n n c th i thay
đ i (do n p m i văo công trình) thì nhóm vi sinh v t acid hoâ thích nghi h n so v i nhóm vi sinh v t sinh methane. Khi pH gi m m nh (ví d : pH < 6) s lăm gi m quâ trình sinh khí CH4. H n n a khi pH gi m, câc acid trung gian tích lu nhi u, lăm câc ph n ng phđn h y khó th c hi n vă d n đ n d ng quâ trình acetate hoâ...
pH t i u trong quâ trình phđn hu k khí lă 6,5 - 8,5.
- Câc đ c t :
Qua tìm hi u đ c đi m sinh lý câc vi sinh v t tham gia x lý n c th i b ng ph ng phâp k khí, ng i ta nh n th y:
+ M t s câc h p ch t nh CCl4, CHCl3, CH2Cl2... vă câc ion t do c a câc kim lo i n ng có n ng đ 1mg/l s th hi n tính đ c đ i v i câc vi sinh v t k khí.
+ Câc h p ch t nh formadehyde, SO2, H2S v i n ng đ 50 - 400mg/l s gđy đ c h i v i câc vi sinh v t k khí trong công trình x lý.
+ S2-đ c coi lă tâc nhđn gđy c ch quâ trình t o methane. S d có l p lu n năy lă do nhi u nguyín nhđn khâc nhau: S2- lăm k t t a câc nguyín t vi l ng nh Fe, Ni, Co, Mo ... do đó h n ch s phât tri n c a vi sinh v t, đ ng th i, câc electron gi i phóng ra t quâ trình oxy hoâ câc ch t h u c s d ng cho quâ trình sulfate hoâ vă lăm gi m quâ trình sinh methane.
+ Câc h p ch t NH4+ n ng đ 1,5 - 2mg/l gđy c ch quâ trình lín men k khí.
c. Câc d ng công trình x lý k khí n c th i:
Câc công trình x lý k khí đê đ c ng d ng t r t lđu đ i vă có quâ trình phât tri n t đ n gi n đ n ph c t p, ngăy m t hoăn thi n h n, đâp ng yíu c u x lý n c