b. Sự khử sunphat
1.3.2.Cỏc dạng cột phản ứng kị khớ
Cỏc dạng cột phản ứng kị khớ cú thể được miờu tả đơn giản như hỡnh 1.3. Cỏc dạng này cú thể được kết hợp để tạo thành cỏc dạng lai (hybrid) khỏc nhau [Switzenbaum, 1991; Shuler và cs, 1992; Levin và cs, 1993].
I II III
Sự bài tiết Cỏc hợp chất sunphua hữu cơ (cystein, methionin,...)
) Sự khử sunphat Sự khử sunphat
dị húa
Sự khử sunphat đồng húa
Hỡnh 1.3. Cỏc dạng cột phản ứng kị khớ
Loại I: là dạng cột phản ứng tiếp xỳc, như là quỏ trỡnh bựn hoạt tớnh kị khớ. Trong hệ thống này, sinh khối lơ lửng được tỏch ra bằng một thiết bị ở bờn ngoài hoặc bằng cỏch tỏch ly tõm và được cho quay trở lại cột phản ứng.
Loại II: là dạng cột phản ứng lọc kị khớ (AF), trong đú một dạng vật liệu hỗ trợ (cơ chất) được sắp xếp dưới dạng cỏc tấm, vũng, hoặc dạng khối trũn và đó được nhồi vào trong cỏc cột (modul) đó được chuẩn bị trước nhằm tạo điều kiện cho sự tham gia của vi sinh vật dưới dạng màng sinh học. Cột phản ứng cú thể hoạt động theo kiểu dũng chảy ngược hoặc xuụi. Cỏc dạng cột AF cũng cú thể được coi như cỏc cột phản ứng “fixed-bed” hoặc “packed-bed”.
Loại III: là một dạng biến đổi của cột phản ứng AF, gọi là cột phản ứng màng cố định chảy xuụi (DSFF). Trong cột phản ứng dạng này, vật liệu hỗ trợ tạo bề mặt cho sự hỡnh thành màng sinh học và tạo ra cỏc kờnh cho khớ bay hơi và lắng cỏc chất rắn lơ lửng.
Loại IV: là dạng cột phản ứng bựn kị khớ chảy ngược (UASB). Quỏ trỡnh UASB dựa vào khả năng tạo cỏc hạt bựn của vi khuẩn kị khớ, cỏc hạt bựn này được giữ lại trong cột phản ứng nhờ một thiết bị tỏch cỏc pha khớ/chất rắn/chất lỏng đặt ở đỉnh cột phản ứng.
Loại V: là dạng cột phản ứng tầng sụi (FB), trong đú cú cỏc phần tử nhỏ chất mang để gắn sinh khối. Cỏc phần tử này, với màng sinh học đó
được gắn kết của chỳng được vận động bởi vận tốc của dũng chất lỏng chảy ngược thường được tạo ra bởi một sự kết hợp của nước đầu vào và tốc độ dũng chảy quay vũng.
Cỏc dạng cột phản ứng lai cú thể được thiết kế với sự kết hợp của cỏc dạng cơ bản trờn. Vớ dụ: giảm bớt phần trờn của cột phản ứng sẽ cho một dạng cột phản ứng lai AF trong đú phần khụng cú cơ chất cú chức năng như một cột UASB.
Cỏc cột phản ứng tốc độ cao giữ lại sinh khối dưới dạng gắn kết hoặc lơ lửng hoặc bằng một sự kết hợp của cả hai dạng phỏt triển này. Tầm quan trọng của mối quan hệ gắn kết và lơ lửng cú thể được biểu diễn theo thứ tự như sau [Switzenbaum, 1991]:
Gắn kết Lơ lửng
FB >DSFF >AF >AF (lai)>UASB dạng hạt >UASB dạng kết bụng >Tiếp xỳc Bảng 1.6. Túm tắt cỏc yờu cầu lưu giữ sinh khối của cỏc dạng cột phản ứng kị khớ
Cột phản ứng Yờu cầu Cỏc điều kiện
Tiếp xỳc Sinh khối cú thể phõn tỏch bằng cỏch: - Kết bụng - Lắng cặn - Lọc Sự khử khớ thớch hợp nếu việc lắng cặn được ỏp dụng DSFF Sự hỡnh thành màng sinh học ổn định Nguyờn liệu hỗ trợ và sự lắp rỏp thớch hợp AF Sự hỡnh thành màng sinh học
ổn định Sự phõn chia khớ/rắn do sự ngẫu nhiờn hoặc sắp xếp hoặc do sự lắng cặn ở bờn ngoài
AF lai Sinh khối với khả năng lắng tốt
UASB Sinh khối với khả năng lắng tốt Thiết bị phõn tỏch khớ/rắn/lỏng hiệu quả FB/EB Sự hỡnh thành màng sinh học ổn định Nguyờn liệu hỗ trợ phự hợp. Tớnh toỏn dũng chảy thớch hợp.
Trong cỏc cột phản ứng này, nhõn tố đầu tiờn xỏc định hiệu quả làm việc là khả năng giữ lại một lượng sinh khối lớn trong cột phản ứng bằng cỏch tỏch sinh khối từ pha lỏng. Tất cả cỏc dạng cột phản ứng trừ dạng cột phản ứng tiếp xỳc đều giữ sinh khối bằng cỏch phõn tỏch trong cột phản ứng. Trong trường hợp của cột phản ứng tiếp xỳc, việc giữ lại sinh khối được thực hiện bằng cỏch sử dụng một thiết bị phõn tỏch rắn/lỏng ở bờn ngoài. Theo thứ tự biến đổi của cỏc cột phản ứng được biểu diễn như trờn, dạng cột phản ứng AF được nhồi cơ chất đầy đủ là ở vị trớ trung gian, trong đú sinh khối giữ lại nhiều hay ớt dựa trờn việc chia sẻ màng sinh học hỗ trợ và cỏc kết bụng lơ lửng hoặc cỏc hạt trong cỏc khe hở giữa và trong vật liệu hỗ trợ.
Để đảm bảo cho việc lưu giữ sinh khối cú hiệu quả bởi cỏc dạng cột phản ứng khỏc nhau, việc thiết kế và cỏc điều kiện vận hành của cột phản ứng phải thớch hợp. Bảng 1.6 túm tắt cỏc yờu cầu và điều kiện của cỏc dạng cột phản ứng khỏc nhau.
Cụng nghệ xử lý kị khớ cũn liờn quan đến vấn đề cung cấp và duy trỡ sự tiếp xỳc tốt nhất giữa sinh khối lưu giữ và chất thải đang xử lý. Cỏc dạng cột phản ứng phải đỏp ứng một loạt cỏc yờu cầu để đạt được sự tiếp xỳc hiệu quả giữa sinh khối và nước thải. Cỏc yờu cầu và điều kiện cần để thực hiện điều này được trỡnh bày ở bảng 1.7.
Cú 3 nhõn tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tiếp xỳc giữa sinh khối và nước thải. Đú là (I) sự tạo kờnh, vớ dụ: sự hỡnh thành cỏc con đường ưu tiờn suốt cột phản ứng; (II) sự hỡnh thành vựng chết gõy ra bởi sự kết đặc của bựn
hoặc sự cản trở của cỏc chất rắn tạo ra cỏc khe trống và (III) sự hạn chế của khõu thiết kế hoặc hệ thống phõn phối-bảo trỡ. Cỏc kờnh xuất hiện nhiều khi cỏc bọt khớ lớn được tạo ra trong cỏc cột phản ứng chảy ngược cao. Những bọt khớ này chạy dọc suốt bờn trong cỏc cột phản ứng FB/EB hoặc bể bựn trong UASB hoặc hệ thống AF lai gõy ra một đường nước chảy mà qua đú một lượng bựn lớn đi qua suốt cột phản ứng khụng đạt được sự tiếp xỳc hiệu quả với sinh khối và khụng được xử lý. Sự hỡnh thành vựng chết gõy ra do thiếu sự khuấy trộn và là kết quả của sự kết đặc của bựn; của sự tớch lũy của cỏc chất rắn khụng phõn hủy sinh học đi vào cột phản ứng cựng với nước đầu vào (vớ dụ: cỏc chất rắn vụ cơ) hoặc do sự tạo thành cỏc chất rắn vụ cơ ở trong cột phản ứng (vớ dụ: sự kết tủa của canxi). Sự tạo thành vựng chết làm giảm hiệu quả của cột phản ứng. Khõu thiết kế thiết bị cũng ảnh hưởng rất quan trọng đến hiệu quả xử lý của cỏc cột phản ứng sinh học kị khớ.
Bảng 1.7. Cỏc yờu cầu và điều kiện cho sự tiếp xỳc hiệu quả giữa sinh khối và nước thải
Cột phản
ứng Yờu cầu Cỏc điều kiện
Tiếp xỳc Khuấy trộn thớch hợp Bựn ổn định về mặt cơ học. Thiết bị khuấy trộn thớch hợp. DSFF Cột phản ứng phải đủ cao để thực hiện cỏc mục tiờu Quay vũng AF Bố trớ dũng nước vào. Khụng hồi lưu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số lượng và vị trớ đưa nước vào. Khuấy trộn hiệu quả. Khụng tạo kờnh trong phần cơ chất.
UASB Bố trớ dũng nước vào.
Số lượng và vị trớ đưa nước vào. Khuấy trộn hiệu quả.
vào.
Cột phản ứng cao.
quay vũng hiệu quả.