- Cặn lắng được.
CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HIỆN NAY.
4.3.1.1. Phương pháp kỵ khí.
Quá trình kỵ khí là quá trình phân huỷ sinh học chất hữu cơ rất cao trong điều kiện khơng cĩ oxy. Phân huỷ kỵ khí cĩ thể chía thành 6 quá trình :
• Thuỷ phân polymer. - Thuỷ phân các protein - Thuỷ phân polysaccharide - Thuỷ phân chất béo
• Lên men các aminoaxit và đường.
• Phân huỷ kỵ khí các axit béo mạch dài và rượu. • Phân huỷ kỵ khí các axit béo dễ bay hơi.
• Hình thành khí metan từ acid acetic.
• Hình thành khí metan từ hydrogen và CO2.
Các quá trình này cĩ thể gọp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân huỷ kỵ khí chất hữu cơ:
Thuỷ phân.
Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzim do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và chất khơng tan như lipids, proteins … chuyển hố thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hồ tan như đường, các aminoaxit, axit béo. Quá trình này sảy ra chậm, tốc độ phân huỷ phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất, chất béo thuỷ phân rất chậm.
Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hố các chất hồ tan thành chất dễ đơn giản như axit béo dễ bay hơi, alcohols, axit lactic, methanol, H2, H2S…. và sinh khối mới. Sự hình thành các acid cĩ thể làm pH giảm xuống cịn 4.0.
Acetic hố.
Vi khuẩn acetic chuyển hố các sản phẩm của giai đoạn acid hố thành acetate, CO2, và sinh khối mới.
Mêtan hố.
Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân huỷ kỵ khí. Acid acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hố thành methane, CO2 và sinh khối mới. Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hố, và acetic hố, COD trong dung dịch hầu như khơng giảm, COD chỉ giảm trong giai đoạn methane hố.
Nhưng trong cơng nghệ xử lý kị khí, cần lưu ý hai yếu tố quan trọng: duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt, tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi khuẩn.
Cơng nghệ XLKK
Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng dính bám
Xáo trộn hồn tồn Tiếp xúc kỵ khí UASB Lọc kỵ khí Tầng lơ lửng Vách ngăn
HÌNH5: Sơ Đồ Cơng Nghệ XLKK. 4.3.1.2. Phương pháp hiếu khí.
Các phương pháp hiếu khí dựa rên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện cĩ oxy hịa tan.
Chất hữu cơ + O2 Visinhvat→ H2O + CO2 + NH3 + ….
Ở điều kiện hiếu khí (hàm lượng ơxy hịa tan tối thiểu 1.5 – 2.0 (mg/l), NH4+ cũng bị loại nhờ quá trình nitrat hĩa của vi sinh vật tự dưỡng.
NH4+ + 2O2 Visinhvat→ NO3- + 2H+ + H2O + Năng lượng
Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào cĩ thể tĩm tắt như sau: Các hất hữu cơ đầu tiên bị ơxy hĩa là hydrat cacbon và một số các chất hữu cơ khác. Men của vi sinh vật sẽ tách hydro khỏi mĩc xích và đem phối hợp với oxy khơng khí để tạo thành nước. Nhờ cĩ hydro khỏi mĩc xích và oxy trong nước, các phản ứng oxy hĩa khử giữa các nguyên tử cacbon mới diễn ra được.
Đường, ruợu và các axit hữu cơ khác là các sản phẩm đặc trưng nhất của quá trình oxy hĩa bởi vi sinh vật hiếu khí. Các chất đĩ khi phân hủy hồn tồn sẽ tạo thành CO2 và H2O.
Thực ra khơng phải tất cả các chất đã bị giữ lại ở tế bào khuẩn (chỉ một phần) bị oxy hĩa hồn tồn thành CO2 và H2O. Phần cịn lại sẽ bị đồng hĩa và được sử dụng để tổng hợp các chất mới của tế bào, tức là để sinh khối của vi sinh vật tăng lên. Đồng thời song song với quá trình đồng hĩa, trong tế bào vi sinh vật cịn diễn ra quá trình dị hĩa, phân hủy các chất cĩ trong thành phần tế bào. Như vậy một phần trong các chất sống đã được tổng hợp lại bị oxy hĩa.
The Eckenfelder W. W và Conon D. J thì quá trình xử lý sinh hĩa hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn biểu thị bởi các phản ứng sau đây:
Ơxy hĩa các chất hữu cơ:
CXHYOZ + O2 --(enzym)---- CO2 +H2O + ∆Q Tổng hợp dể xây dựng tế bào:
CXHYOZ + NH3 + O2 -- (enzym)---> Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O +C5H7NO2 - ∆Q
Ơxy hĩa chất liệu tế bào (tự oxy hĩa)
Tế bào vi khuẩn + O2 +C5H7NO2 -- (enzym)---> CO2 +H2O + NH3+-∆Q Trong tất cả các phản ứng ∆Q là nhiệt lượng (năng lượng) tỏa ra hoặc hấp thụ vào.
Sự oxy hĩa các hợp chất hữu cơ và một số khống chất trong tế bào sống vi sinh vật được gọi là hơ hấp. Nhờ năng lượng do vi sinh vật khai thác được trong quá trình hơ hấp chúng mới cĩ thể tổng hợp các chất mới để sinh trưởng, sinh sản, phát triển, trao đổi nhiệt, vận động.
