Phương pháp sinh học kỵ khí thường được sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng các chủng vi sinh vật tuỳ nghi và vi sinh vật kỵ khí, trong đó ưu thế là vi sinh vật kỵ khí. Quá trình phân huỷ kỵ khí các hợp chất hữu có thể chia làm 6 quá trình như sau:
- Thủy phân polymer: là quá trình thủy phân các protein, polysaccharide, các chất béo.
- Lên men các amino acid và đường;
- Phân hủy các acid béo mạch dài cà rượu (ancohols);
- Phân hủy kị khí các acid béo dễ bay hơi( ngọai trừ acid acetic); - Hình thành khí methane từ acid acetic;
- Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2;
Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thờitrong quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ;
- Thủy phân:
Trong giai đoạn thủ phân, dưới tác dụng của các enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và chất không tan ( polysaccharides,
GVHD : KS - Nguyễn Trí Dũng Trang 30
SVTH : Nguyễn Trung Hiếu
proteins, lipids) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn họac các chất hòa tan ( đường, các amino acid, acid béo).
Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt, đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
- Acid hóa :
Trong giai đoạn này, các vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành các chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4.0.
- Acetic hóa Acetogenesis):
Các vi khuẩn chuyển hóa các các sản phẩm của giai đọan acid hóa thành acetate, H2, CO2, và sinh khối mới.
- Mêtan hóa ( Methanogenesis):
Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kị khí. Acid acetic, H2, CO2, acid fomic và methnol chuyển hó thành methane, CO2, và sinh khối mới.
Trong 3 giai đọan đầu, COD trong nước nước thải hầu như không giảm, COD chỉ giảm trong giai đoạn methane hóa.
Khác với quá trình hiếu khí, trong quá trình kị khí, tải trọng tối đa không bị ảnh hưởng, hạn chế bởi chất phản ứng như O2. nhưng trong công nghệ xử lý kị khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng:
- Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt.
- Tạo điều kiện tiếp xúc đủ giữa sinh khối vi khuẩn và nước thải. Hiện nay, xu hướng áp dụng phân hủy kị khí có thu hồi năng lượng biogas đang được áp dụng rộng rãi do các nguyên nhân sau:
- Thể tích công trình nhỏ, ít chiếm mặt bằng.
GVHD : KS - Nguyễn Trí Dũng Trang 31
SVTH : Nguyễn Trung Hiếu
- Chi phí vận hành thấp.
- Có khả năng thu hồi năng lượng. Các phương pháp kị khí thường hay sử dụng:
- Kỵ khí kiểu tiếp xúc (Aerobic Contactor). - Kị khí xáo trộn hoàn toàn.
- Lọc kị khí dình bám xuôi dòng - Kị khí dính bám giá thể cố định - Kị khí dính bám giá thể lơ lửng.
- Bể phản ứng kị khí có đệm dãn (Fluidized Bed).
- Kị khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược (Upflow Anaerobic Sludge Blanket -UASB).