b. :
3.2.3 Câc yếu tố ảnh hưởng đến quâ trình hoạt động của bể USBF
Câc yếu tố mơi trường ảnh hưởng đến quâ trình kỵ khí trong USBF lă: nhiệt độ, pH, hăm lượng muối, chất dinh dưỡng, vă độc chất trong dịng thải. Trong trường hợp dùng USBF để xử lý nước thải tinh bột khoai mì thì độc chất chủ yếu gđy ức chế vi sinh gồm: CN (cĩ trong thănh phần nguyín liệu) vă ion SO42- (từ thănh phần chất tẩy trắng được sử dụng trong quâ trình chế biến)
Nhiệt độ
Tương tự câc phản ứng sinh học khâc, phđn huỷ kỵ khí phụ thuộc văo nhiệt độ. Tốc độ phản ứng chuyển hĩa cực đại ở nhiệt độ 35-40oC đối với vi khuẩn mesophilic vă 55-60oC đối với vi khuẩn thermophilic.
Giâ trị vă tính ổn định của pH trong bể phản ứng kỵ khí lă cực kỳ quan trọng, vì hầu hết câc quâ trình phđn hủy kỵ khí hoạt động tốt nhất ở giâ trị pH gần trung tính. Ở giâ trị pH thấp hơn 6.3 hay cao hơn 7.8, tốc độ phđn hủy của methane giảm xuống. Quần thể vi khuẩn lín men acid ít nhạy cảm với giâ trị pH thấp hoặc cao. Do đĩ lín men acid chiếm ưu thế hơn lín men methane, chúng cĩ thể gđy nín hiện tượng “lín men chua” trong bể phản ứng.
Ngoăi ra khi pH thấp một số protein sẽ bị biến tính. Những protein biến tính năy bị phđn huỷ rất chập vă sinh ra lượng bùn rất nhiều. Do đĩ bùn dễ bị cuốn trơi lăm tuổi bùn thấp vă ảnh hưởng xấu đến quâ trình xử lý.
Ảnh hưởng của pH lín quâ trình hoạt động của vi khuẩn metan liín quan đến nồng độ VFA sinh ra trong bể phản ứng. Lý do lă vì khi pH thấp thì hăm lượng acetate tự do tăng lín. Chất năy rất độc đối với hoạt động của vi khuẩn metan trong bể phđn huỷ kỵ khí.
Ảnh hưởng của việc “shock – pH” phụ thuộc văo hăm lượng VFA, pH, vă thời gian shock. 3 yếu tố năy căng cao thì căng nguy hiểm.
Độ kiềm
Độ kiềm lă đơn vị đo lường tính đệm hoặc khả năng trung hoă axit của quâ trình phđn huỷ. Quâ trình kiểm sôt pH hiệu quả địi hỏi độ kiềm phải tăng trong quâ trình phđn huỷ. Độ kiềm bicacbonat nín duy trì khoảng trín 2500 mg/l để nđng cao tính ổn định của quâ trình phđn huỷ.
Độ kiềm bicacbonat, pH vă CO2 cĩ mối tương quan với nhau. Khi độ kiềm bicacbonat giảm xuống dưới 500 mg/l, với sự sinh ra CO2 bình thường thì pH đến gần giâ trị 6.
Một vấn đề quan trọng trong việc kiểm sôt pH lă VFA được tạo ra trong suốt giai đoạn acid hô . Nếu lượng kiềm sẵn cĩ lă đủ phản ứng sau sẽ xảy ra. Ví dụ đối với acetat:
CH3COOH + Na+ + HCO3- = CH3COO- + Na+ + CO2+H2O
Chỉ sau khi phần lớn bicarbonate được sử dụng hết bởi câc acid được tạo ra, sự giảm pH sẽ xảy ra. Khi độ kiềm bicacbonat bị phâ huỷ bởi sự tăng VFA thì việc bổ sung độ kiềm lă cần thiết. Dựa văo sự ổn định của quâ trình phđn huỷ kỵ khí vă khả năng sản sinh độ kiềm mă cĩ bổ sung độ kiềm hay khơng.
Chương3 : Tổng quan về lai hợp vă hệ hybrid UASB- lọc kỵ khí
Việc cố gắng bổ sung pH mă khơng lăm tăng độ kiềm khơng đủ để khơi phục lại hệ thống. Để lăm tăng độ kiềm vă đều khiển pH trong quy mơ phịng thí nghiệm thường dùng NaHCO3 để bổ sung hay thay thế cho NaOH. Tuy nhiín nồng độ Na+ quâ cao cĩ thể lă độc tố cho quâ trình phđn huỷ.
Độ kiềm cũng cĩ thể tăng lín nhờ bổ sung vơi. Hoặc được sinh ra nhờ quâ trình phđn huỷ protein thănh amonia, sau đĩ kết hợp với H2CO3 trong dung dịch vă tạo thănh dạng đệm NH4 HCO3. Nếu cĩ thể thì quâ trình phđn huỷ xảy ra trong điều kiện độ kiềm tăng vă pH ổn định mă khơng cĩ phải bổ sung từ bín ngoăi.
Hợp chất chứa S
Quâ trình chuyển hô của vi khuẩn khử Sulphate cần hydrogen, tuy nhiín hydrogen cũng cần cho quâ trình sinh methane. Điều năy tạo nín sự cạnh tranh giữa vi khuẩn khử Sulphate vă vi khuẩn sinh methane. Vi khuẩn khử Sulphate tạo ra nhiều enthalpy hơn so với vi khuẩn sinh methane, điều đĩ khiến vi khuẩn khử sulphate phât triển nhanh hơn.
Phương trình phản ứng:
SO42- + 4 H2 + H+ HS- + 4 H2O - 152 kJ
HSO3- + 3 H2 HS- + 3 H2O - 172 kJ
4 H2 + HCO3- CH4 + 3 H2O - 136 kJ Cả HSO3- vă H2S đều gđy ức chế đối với vi khuẩn sinh methane ở nồng độ tương ứng lă 50 mg/l vă 3%.
Hợp chất chứa N
N tồn tại trong nước thải dưới ở 2 dạng sau: Dạng oxy hô (NO2- vă NO3-) vă dạng khử (N-Kjeldalh) ( NH4+, protein, amino acid, măng tế băo...)
Aûnh hưởng của NO2- vă NO3-: đều gđy ức chế quâ trình methane hô (NO2- gđy độc hơn NO3-) vì sự giải phĩng oxy sẽ gđy độc đối với vi khuẩn sinh methane.
Aûnh hưởng của N-Kjeldalh: NH4+ khơng gđy ảnh hưởng đến quâ trình khử COD với nồng độ <1 000 mg/l, tuy nhiín với pH > 8: NH4+ ↔ NH3+ H+ phản ứng theo chiều từ trâi sang phải, vă NH3 được xem lă độc hơn so với NH4+.
Cyanide
Cyuanide rất độc đối với vi khuẩn methane nhưng ít độc hơn đối với những vi khuẩn khâc. Khi nồng độ Cyanide quâ cao thì câc vi khuẩn khâc cũng bị ảnh hưởng theo. Tự bản thđn câc vi khuẩn cĩ khả năng khử được Cyanide.
Oxy
Oxy độc đối với vi khuẩn kỵ khí bắt buộc như vi khẩn methane. Tuy nhiín khi bùn kỵ khí cĩ chứa một lượng lớn vi khuẩn hiếu khí khơng bắt buộc thì bất cứ lượng oxy năo văo hệ thống xử lý cũng đều bị tiíu thụ rất nhanh. Thực tế, oxyhầu như khơng bao giờ gđy ra sự cố ngoại trừ trường hợp xử lý nước thải cĩ nồng độ chất hữu cơ thấp.
Bảng 3.2. Câc hợp chất gđy độc vă ức chế quâ trình kỵ khí
Chất Nồng độ gđy ức chế vừa (mg/l) Nồng độ gđy ức chế mạnh (mg/l) 1. Ion : Na+ 3500 – 5500 8000 K+ 2500 – 4500 12000 Ca2+ 2500 – 4500 8000 Mg2+ 1000 – 1500 3000 NH4+ 1500 – 3000 3000 S2- 200 200 Cu2+ 0,5 (tan) 50 – 70 (tổng) Cr(VI) 3 (tan) 200 – 250 (tổng) Cr(III) 180 – 420 (tổng) 2 (tan)
Chương3 : Tổng quan về lai hợp vă hệ hybrid UASB- lọc kỵ khí
Ni2+ 30 (tổng)
Zn2+ 1 (tan)
2. Hydrocarbon chứa Clo
Methylchloride Trichloro-ethylene Tetrachloro-ethylene Chloroform 10-20 1 1 1
3. Hô chất cĩ hoạt tính cao
Formaldehyde Glutaraldehyde Hỗn hợp formaldehyde /glutaraldehyde (50/50) Arylonitril 100-200 25-50 10÷10 30 4. Dung mơi Butylacetate Acetonitril Toluene Methyl-isobutyl ketone 1000 1000 100 100