3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỴ KHÍ BAO GỒM
3.3.2 Quá trình tiếp xúc kị khí
Quá trình này gồm 2 giai đoạn: Phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn và lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và nước thải sau xử lý.
Bùn sinh học sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân hủy kỵ khí. Lượng sinh khối có thể kiểm soát được, không phụ thuộc vào lưu lượng nước thải nên thời gian lưu bùn có thể khống chế được và không liên quan đến thời gian lưu nước. Khi thiết kế có thể chọn thời gian lưu bùn thích hợp cho phát triển sinh khối, lúc đó có thể tăng tải trọng, giảm thời gian lưu nước, khối tích công trình giảm dần đến chi phí đầu tư kinh tế hơn.
Hàm lượng VSS trong bể tiếp xúc kị khí dao động trong khoảng 4000-6000 mg/l.
Tải trọng chất hữu cơ từ 0.5 đến 10 kg COD/m3 .ngày.
Thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngày.
Hệ thống lắng trọng lực phụ thuộc vào tính chất bông bùn kị khí. Các bọt khí biogas sinh ra trong quá trình phân huỷ kỵ khí thường bám dính vào các hạt bùn làm giảm tính lắng của bùn. Để tăng cường khả năng lắng của bùn, trước khi lắng cho hỗn hợp nước và bùn đi qua bộ phận tách khí như thùng quạt gió, khuấy cơ khí hoặc tách khí chân không và có thể thêm chất keo tụ đẩy nhanh quá trình tạo boâng.
Nước thải được phân bố vào từ đáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao. Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại. Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngoài.
Khí thu được trong quá trình này được thu qua phễu tách khí lắp đặt phía trên. Cần có tấm hướng dòng để thu khí tập trung vào phễu không qua ngăn lắng. Trong bộ phận tách khí, diện tích bề mặt nước phải đủ lớn để các hạt bùn nổi do dính bám vào các bọt khí biogas tách khỏi bọt khí.
Dưới điều kiện kị khí về cơ bản là methane và carbon dioxide gây ra một sự xáo trộn bên trong. Khí được tạo ra bên trong lớp bùn sẽ có khuynh hướng bám vào các granule. Khí tự do cùng với các hạt-khí sẽ nổi lên phía trên của thiết bị. Các hạt-khí này nổi lên bề mặt sẽ đụng vào đáy của tấm hướng dòng tách khí và các bọt khí này sẽ tách ra. Các hạt bùn đã được tách khí về cơ bản sẽ rơi xuống lại bề mặt lớp bùn. Khí tự do sẽ thoát ra nhờ bộ phận thu lắp ở đỉnh thiết bị. Nước thải có chứa các chất rắn còn sót lại sẽ đi ngang qua vùng lắng nơi tách bùn còn sót lại.
Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ bề mặt hướng lên của nước thải phải nằm trong khoảng 0.6 - 0.9 m / h.
Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thành 3 lớp: phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông và phần chứa biogas ở trên cùng.
Đặc điểm quan trọng của UASB là xử lý được COD cao hơn những quá trình kỵ khí khác do tạo được bùn đặc. Nồng độ chất rắn ở đáy bể có thể lên đến 50 –100 g/l. Sự hình thành bùn hạt làm tăng khả năng xử lý của nước thải. Quá trình hình thành bùn hạt phụ thuộc nhiều vào bản chất nước thải, pH, dinh dưỡng, vận tốc
Theo giả thuyết này, các vi khuẩn sợi kết dính vào nhau tạo ra các hạt mầm. Cơ sở của giả thiết: các vi khuẩn sinh methane (Methanosaete) có thể thích nghi tốt với cơ chất thấp là các vi khuẩn sợi. Những hạt ban đầu (quả cầu spaghetti) do Methanosaete tạo thành đóng vai trò là bề mặt bám dính hoặc những giá thể cho những vi sinh khác trong quá trình phân hủy kỵ khí.
Hình 3.3. Sơ đồ mô tả sự tạo bùn hạt theo thuyết spaghetti.
I: vi khuẩn hình sợi Methanosaete II : sự hình thành các bông do kết dính.
III: sự hình thành quả cầu spaghetti.
IV: các hạt bùn hoàn chỉnh.
Bên trong mỗi hạt bùn là hàng tỉ tế bào vi khuẩn và hàng triệu loại vi khuẩn khác nhau. Theo định luật Stock, tốc độ lắng của hạt tỷ lệ với lũy thừa bậc hai của kích thước hạt. Do có kích thước lớn, bùn hạt lắng rất nhanh. Nhờ vậy UASB có thể chịu tải trọng thủy lực rất cao mà không sợ bùn bị cuốn trôi. Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn, các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi môi trường.
UASB sẽ hoạt động ổn định và có khả năng chịu quá tải cũng như nồng độ chất thải khá cao. Một trong những ưu điểm của quá trình này là lượng bùn sinh ra rất nhỏ và năng lượng điện tiêu hao rất thấp.
UASB có ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận