XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG VI SINH VẬT
5.2.1. Các quá trình sinh học và phân loại cơng trình.
5.2.1.1. Các quá trình sinh học.
Xử lý sinh học vi sinh yếm khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vơ cơ cĩ trong nước thải khi khơng cĩ oxy. Quy trình này được áp dụng từ trước đến nay để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải cơng nghiệp cĩ nồng độ BOD, COD cao. Mười năm trở lại đây do
61
cơng nghệ sinh học phát triển, quy trình xử lý bằng vi sinh yếm khí được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải cơng nghiệp cĩ nồng độ BOD tương tự. Khi nồng độ BOD trong nước thải lớn hơn 500mg/l áp dụng quy trình xử lý 2 bậc. Bậc 1 xử lý yếm khí, bậc 2 xử lý hiếu khí.
Quá trình chuyển hĩa các hợp chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo 3 bước:
(1)Một nhĩm vi sinh tự nhiên cĩ trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipid thành các chất hữu cơ đơn giản cĩ trọng lượng nhẹ như monosaccharide, amino acid để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động.
(2)Nhĩm vi khuẩn tạo ra men acid biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các acid hữu cơ thường là acid acetic. Nhĩm vi khuẩn này thường được gọi là nhĩm “acidogen” hay “acid former”. Trong số các vi khuẩn được phân lập từ bể kỵ khí bao gồm Clostridium
spp., Peptococcus anaerobus, Bifidobacterium spp., Staphylococcus và Escherichia coli.
(3)Nhĩm vi khuẩn tạo methane chuyển hĩa hydro và acid acetic thành khí methane và carbonic. Nhĩm vi khuẩn này được gọi là vi khuẩn sinh methane hay “methanogen” hay “methane former”. Bọn vi khuẩn này thường được tìm thấy trong dạ dày của động vật và trong chất nền hữu cơ lấy từ sơng và hồ. Các chi vi khuẩn chủ yếu được xác định bao gồm nhĩm vi khuẩn hình que (Methanobacterium, Methanobacillus) và nhĩm vi khuẩn hình cầu (Methanococcus, Methanosarcina). Vai trị quan trọng của chúng là tiêu thụ hydro và acid acetic, chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí methane và carbonic thốt ra khỏi hỗn hợp.
Điều quan trọng cần nhớ là vi khuẩn sinh methane cĩ thể sử dụng một số giới hạn các chất nền để tạo thành khí methane. Ngày nay, người ta biết rằng vi khuẩn sinh methane cĩ thể sử dụng các chất nền sau: CO2+H2, formate, acetate, methanol, methylamin và CO. Phản ứng chuyển hĩa sinh năng lượng điển hình liên quan đến các phức hợp sau:
4 H2 + CO2 CH4 + 2H2O
4HCOOH CH4 + 3 CO2 + 2H2O CH3COOH CH4 + CO2
4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O
4(CH3)3N + H2O 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3
Để duy trì sự ổn định của các quá trình xử lý yếm khí, phải duy trì được tình trạng cân bằng động của quá trình theo 3 bước đã nêu trên. Muốn vậy phải :
- Khơng cĩ oxy
- Khơng cĩ hàm lượng quá mức của kim loại nặng - Giá trị ph của hỗn hợp từ 6.6 đến 7.6.
62
- Phải duy trì độ kiềm đủ khoảng 1000-1500mg/l làm dung dịch đệm để ngăn cản ph giảm xuống dưới 6.2
- Nhiệt độ của hỗn hợp (nước thải) từ 27-380c.
- Phải cĩ đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ cod:n:p = 350:5:1 và nồng độ thấp của các kim loại sắt, nikel, đồng ....
5.2.1.2. Phân loại quá trình.
Theo nguyên tắc hoạt động và cấu tạo cơng trình các bể phản ứng xử lý bùn và xử lý nước thải trên thực tế và trong các tài liệu xử lý nước thải quá trình xử lý được phân ra như sau:
- Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc: nước thải chưa xử lý được trộn đều và liên tục với bùn yếm khí tuần hồn lại trong bể kín.
- Bể phản ứng vi sinh yếm khí dính bám cĩ trên các tấm phẳng đặt trong bể, cĩ dịng nước từ dưới lên, hoặc từ trên xuống.
- Bể phản ứng vi sinh yếm khí dính bám trên các hạt cát lơ lửng trong nước do vận tốc nước đi từ dưới lên làm giản nở lớp cát.
- Bể phản ứng cĩ dịng nước xử lý đi từ dưới lên qua lớp cặn lơ lửng (UASB-Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
- Bể phản ứng cĩ dịng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định (upflow sludge blanket/fixed bed).
- Hồ xử lý yếm khí.
Trong phần này chỉ giới thiệu bể UASB và bể lọc yếm khí là hai loại cơng trình đã được xây dựng và vận hành cĩ hiệu quả ở nước ta.
63