CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
2.6 Phương pháp sinh học [3]
2.6.1. Phương pháp yếm khí (kị khí)
Nguyên lý hoạt động:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân
Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzim do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và chất không tan (polysaccharides, protein, lipids...) chuyển hóa thành các chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amoni acid, acid béo...). Quá trình này diễn ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
- Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axit hữu cơ
Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa chất hịa tan thành chất đơn giản như axit béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, CO2, H2, H2S, một lượng nhỏ CH4... sự hình thành acid có thể làm pH giảm xuống 4,0.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn axetic hóa
Vi khuẩn Acetic chuyển hóa các sản phẩm của các giai đoạn acid hóa thành acetate, CO2, H2 và sinh khối mới.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Mêtan hóa là giai đoạn cuối cùng quan trọng nhất của tồn bộ q trình xử lý yếm khí. Dưới tác dụng của các vi khuẩn mêtan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính... bị phân giải tạo thành khí mêtan, CO, và sinh khối mới...
Các dạng thiết bị xử lý yếm khí rất đa dạng và phong phú. Từ loại đơn giản như hầm Biogas đến phức tạp như thiết bị UASB. Các dạng xử lý yếm khí như: thiết bị yếm khí tiếp xúc, thiết bị xử lý chảy ngược qua lớp bùn hoạt tính dịng hướng lên (UASB),...
Ưu điểm:
- Khơng tốn chi phí năng lượng.
- Q trình kị khí sản sinh ra khí mêtan, là nguồn năng lượng dùng đốt hoặc cung cấp nhiệt.
- Q trình kị khí xử lý nước thải có nồng độ ơ nhiễm cao.
- Bề phản ứng kị khí có thể hoạt động ở chế độ tải trọng cao.
- Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.
Nhược điểm:
- Q trình kị khí diễn ra chậm hơn hiếu khí.
- Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy các chất độc.
- Quá trình khởi động cần nhiều thời gian hơn.
- Xem xét khía cạnh phân hủy thì q trình kị khí địi hỏi nồng độ cơ chất ban đầu tương đối cao.
Phạm vi áp dụng:
Quá trình xử lý yếm khí tạo ra lượng bùn ít và chi phí năng lượng thấp. Nhược điểm của xử lý yếm khí là thời gian lưu nước thải lớn, thời gian ổn định công nghệ dài (3 – 6 tháng). Qui trình vận hành tương đối phức tạp, hiệu quả xử lý phụ thuộc nhiều vào các yếu tố môi trường, biến động lớn từ 60 – 90%.
Các yếu tố ảnh hưởng:
- Ảnh hưởng của nhiệt độ.
- Ảnh hưởng của pH và độ kiềm.
- Ảnh hưởng của độ mặn.
- Các chất dinh dưỡng.
- Ảnh hưởng của nguyên liệu nạp.
- Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
2.6.2. Bể UASB
Nguyên lý hoạt động:
Nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng hạt. Q trình sinh hóa diễn ra khi nước thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này. Khi sinh ra sẽ kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bể tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước. Khi lên đến định các bọt khí sẽ va chạm với các tấm chắn nghiêng, các bọt khí được giải phóng tự do cịn bùn được rơi xuống theo trọng lực. Tấm chắn được đặt nghiêng trong vùng tách pha để tăng tiết diện, bùn được tích tụ trên bề mặt tấm chắn nghiêng khi đủ lớn tách ra và rơi xuống vùng lắng.
Hình 1.12 Bể UASB Ưu điểm: Ưu điểm:
- Xử lý các loại nước thải có nồng độ ơ nhiễm hữu cơ rất cao, COD = 15000 mg/l.
- Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%.
- Yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống của công nghệ sinh học kỵ khí thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vì sinh vật hiếu khí.
- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống.
- Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành.
Nhược điểm:
- Cần diện tích và khơng gian lớn để xử lý chất thải.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất bia Sài Gịn – Sóc Trăng, Cơng suất 1400 m3/ngày.đêm
Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ.
- pH.
- Hàm lượng chất hữu cơ.
- Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ.
- Chất dinh dưỡng.
- Hàm lượng cặn lơ lửng.