2.1.3.TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢ
2.4.3. Các loại hình thiết bị kỵ khí
Cĩ nhiều kỹ thuật cố định hố vi khuẩn nhằm nâng cao hiệu quả phân huỷ các chất hữu cơ, dẫn đến nhiều loại hình thiết bị khác nhau. Các loại hình thiết bị kỵ khí cao tải được áp dụng rộng rãi nhất là:
• Hệ thống lọc kỵ khí dịng chảy ngược (Upflow Anaerobic Filter, UFAF)
Hệ thống lọc kỵ khí sử dụng vật liệu trơ cĩ cấu hình nhất định nhằm đảm bảo một diện tích bề mặt đủ lớn làm giá thể cho vi sinh vật. Hệ thống hoạt động ở dạng dịng chảy từ dưới lên. Sau một thời gian hoạt động, màng vi sinh vật hình thành và phát triển trên bề mặt giá thể, tạo thành tác nhân phân huỷ các hợp chất hữu cơ.
• Hệ thống lọc đệm dãn nở kỵ khí (Fluidized Bed Anaerobic Bioreactor, FBABR)
Hệ thống lọc đệm giãn nở là hệ thống xử lý kỵ khí trong đĩ các vật mang cĩ tính chất hố lý thích hợp được đưa vào để giữ sinh khối hoạt tính bằng cách để cho chúng bám vào các bề mặt vật mang. Các hạt vật liệu với màng vi sinh vật bám vào được phân bố đều khắp thiết bị (đệm giãn nở) nhờ tốc độ dịng chảy ngược thích hợp.
• Hệ thống đệm bùn kỵ khí chảy ngược (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB)
Trong những năm 1970, G. Lettinga và các cộng sự đã phát triển thiết bị đệm bùn kỵ khí dịng chảy ngược (UASB) để xử lý một số loại hình nước thải cường độ cao. Một tính chất quan trọng hàng đầu của UASB là khả năng duy trì
một lượng sinh khối kỵ khí lớn trong hệ thống, và vì vậy cho phép thiết bị hoạt động với tải trọng cao. Hệ thống UASB cũng được phát triển tiếp với một số biến thể, chẳng hạn EGSB (Expanded Granular Sludge Bed, Van Lier- 1994), hay USBF (Upflow Sludge Bed Filter , Guiot- 1984). Sinh khối trong hệ thống UASB và các biến thể của nĩ thường được phát triển thành các hạt hình cầu cĩ đường kính từ 1 – 3 mm, vì thế cĩ tên là bùn hạt (granular sludge). Mặc dù việc hình thành bùn hạt khơng phải là yếu tố sinh tử đối với sự hoạt động của UASB, nhưng nĩ vẫn là một điều mong muốn để đạt được tải trọng cao.
Trong thiết bị UASB, nước thải được đưa vào đáy bể và chảy từ dưới lên xuyên qua lớp bùn sinh học và quá trình phân huỷ kỵ khí diễn ra tại đây, với các sản phẩm cuối cùng chủ yếu là khí methane và carbonic. Quá trình tách khí gây ra sự xáo trộn nhất định bên trong bể phản ứng, cĩ tác dụng trộn đều nước thải với sinh khối. Lớp bùn được giữ ở trạng thái lơ lửng nhờ tốc độ dịng thích hợp, khoảng 0.6 - 0.9 m/h (Lettingga, 1982; Malina, 1992).
2.4.4. Tình hình áp dụng
Trên thế giới, số cơng trình xử lý nước thải áp dụng cơng nghệ sinh học kỵ khí bao gồm UFAF, FBABR và đặc biệt là UASB tăng lên rất nhanh từ cuối những năm 1980 (Speece, 1996). Ở Việt Nam cũng đã bắt đầu xuất hiện một số nhà máy áp dụng cơng nghệ vi sinh kỵ khí để xử lý nước thải, ví dụ như:
• Nhà máy bia Heineken (UASB) • Bột ngọt Vedan (UASB)
• Cao su Long Thành (UASB) • Cao su Lộc Ninh (UFAF)
Các bể UASB tại các cơng trình này đều đạt được hiệu suất phân huỷ hữu cơ cao, khoảng 80 – 92%.
Ưu điểm
- Đã cĩ sự áp dụng cơng nghệ mới tương đối sớm.
Nhược điểm
- Số lượng cơng trình áp dụng cơng nghệ kỵ khí cịn tương đối hạn chế
- Chất lượng cơng trình chưa cao
- Hiệu suất phân hủy hữu cơ ở các cơng trình này, nhất là ở các cơng trình do một số cơ quan nghiên cứu triển khai trong nước thực hiện, cịn khá thấp, ~ 60 – 80%.
- Bùn hạt ở tất cả các quá trình đều chưa ở dạng lý tưởng, nghĩa là mức độ cố định hĩa vi sinh thấp, mật độ vi sinh chưa cao, bị rửa trơi nhiều và quan trọng hơn, chưa thể áp dụng những chế độ thủy lực cao hơn.
- Phạm vi áp dụng chưa rộng, mới chỉ dừng lại ở một số nhà máy bia, tinh chế bột sắn, chế biến mủ cao su và lên men mật rỉ đường, nghĩa là các đối tượng thuận lợi nhất của cơng nghệ vi sinh kỵ khí.
- Hầu như chưa cĩ các cơng trình nghiên cứu sâu nào được cơng bố
Nguyên nhân
Phạm vi ứng dụng thực tế hạn chế và chất lượng cơng trình thấp cĩ nhiều nguyên nhân khác nhau, chẳng hạn như:
- Đào tạo - Nghiên cứu
- Thơng tin …
- Cách thức chọn thầu cơng trình …
Trong đĩ hạn chế về thơng tin, cũng như về mặt đầu tư cho các chương trình nghiên cứu chuyên sâu đĩng một vai trị rất quan trọng. Cơng nghệ sinh học kỵ khí trong lĩnh vực xử lý chất thải, với những ưu điểm nổi bật về hiệu suất xử lý, hiệu quả kinh tế, tính thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới của nước ta như đã phân tích ở trên, xứng đáng được chú ý đầu tư nghiên cứu để cĩ thể triển khai ứng dụng rộng rãi.