- Nguyên lý vận hành: Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí,
1.6.3. Cơng nghệ màng vi bao trong phân hủy kỵ khí chất thải hữu cơ
Quá trình phân huỷ kỵ khí chất hữu cơ gồm bốn pha: thủy phân, lên men, sinh acetate và sinh methane. Thời gian nhân đôi của vi khuẩn thủy phân và sinh axit là 1 – 1,5 ngày, trong khi vi khuẩn sinh acetate (acetogen) và cổ khuẩn sinh methane (methanogen) cần khoảng 1 – 4 và 5 – 15 ngày [79]. Methanogen khá nhạy cảm với các điều kiện của quy trình xử lý, chúng có tốc độ tăng trưởng thấp nên đòi hỏi một khoảng thời gian khởi động tương đối dài (lên đến 3 tháng) để có thể ổn định hoạt tính [70]. Do đó, việc đóng gói methanogen bằng công nghệ màng vi bao giúp nâng cao mức độ sống sót và hoạt tính sinh học, đảm bảo hỗ trợ được các hệ thống phân hủy kỵ khí, đặc biệt là đối với các hệ thống vận hành ở điều kiện nước biển, nơi có nhiều yếu tố bất lợi cho hoạt động của chúng như nồng độ muối cao, pH và nhiệt độ thường xuyên biến động, cạnh tranh của vi khuẩn khử sulfate….
Việc ứng dụng cơng nghệ màng vi bao để duy trì hệ vi sinh trong bùn kỵ khí đã được cơng bố ở một số cơng trình nghiên cứu. Youngsukkasem và cs. (2012) đã nghiên cứu sử dụng công nghệ màng vi bao đối với cổ khuẩn sinh methane từ bể phân hủy kỵ khí UASB [79]. Trong phương pháp này, các tế bào vi sinh vật được vi bao trong viên nang cho phép các chất dinh dưỡng thấm qua, nhưng tế bào không
thốt ra ngồi, đạt mật độ cao trong viên nang. Nghiên cứu đã sử dụng 2 loại màng vi bao gồm màng tổng hợp (PVDF) và màng tự nhiên (alginate) kết hợp kỹ thuật tạo giọt lỏng do Talebnia và cs. (2008) mô tả [69]. Ở dạng vi bao này, methanogen đã được bảo vệ tốt khỏi ảnh hưởng bởi các yếu tố bất lợi trong môi trường như pH, oxy hòa tan, và các chất ức chế khác. Trong nghiên cứu khác, Akinbomi và cs. (2015) đã sử dụng màng vi bao PVDF để đóng gói vi sinh vật và thử nghiệm hoạt tính của sản phẩm đối với nước thải từ quy trình sản xuất nước trái cây. Phụ phẩm của quá trình sản xuất nước trái cây thường chứa nhiều thành phần gây ức chế hoạt động của methanogen như các terpenoid, các ester,…Kết quả cho thấy, sử dụng chế phẩm vi sinh vật kỵ khí vi bao trong màng PVDF đã giúp tăng hiệu xuất sinh methane lên tới mức 189 ml CH4/g COD, tăng 10 lần so với sử dụng vi sinh vật ở dạng tự do [15].
Như vậy, vi bao vi sinh vật trong các loại màng polymer là công nghệ có tiềm năng cao trong nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh từ bùn kỵ khí. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng công nghệ màng vi bao kết hợp với một số bước cải tiến để phù hợp với hệ vi sinh vật kỵ khí sinh methane có nguồn gốc từ biển và thích nghi cao với mơi trường nước biển.
Chương 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU