4, H2PO H3PO polyphotphat và photphat hữu cơ Tuy nhiên, trong nƣớc tự nhiên, H 3 PO 4 khó tồn tại vì
1.7.2.2. Xử lý sinh học yếm khí
Đây là phƣơng pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí:
(CHO)nNS + [O] → CO2 + H2O + sinh khối vi sinh + các chất trung gian + CH4 + H2 + NH4+ + H2S + năng lƣợng.
Xử lý yếm khí ứng dụng khả năng phân hủy chất hữu cơ phức tạp của vi sinh vật trong điều kiện khơng có oxy. Sản phẩm cuối cùng của quá trình là một hỗn hợp khí gồm CH4 (chiếm khoảng 65%), CO2, N2, H2... Do đó, q trình này cịn đƣợc gọi là lên men metan.
Quá trình phân hủy thực tế này rất phức tạp, có khả năng liên quan đến hàng loạt phản ứng và sản sinh ra các hợp chất trung gian.
Thủy phân
Đƣờng, xenlulozơ, protein và chất béo bị phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản, dễ tan trong nƣớc bởi các enzim ngoại bào (enzim hydrolaza) đƣợc sản xuất bởi vi khuẩn yếm khí. Protein bị phân hủy thành các amino axit, chất béo thành axit béo mạch dài và đƣờng thành đƣờng đơn. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào cấu tạo và tính chất của chất nền, tập hợp vi khuẩn, nhiệt độ và pH. Quá trình phân hủy yếm khí gồm ba giai đoạn [10]:
Nƣớc thải
Hình 1.3. Q trình phân hủy yếm khí
Chất béo Cacbohydrat Protein
Axit béo, glycerol, aminoaxit, cacbohydrat Vi khuẩn sinh axit
CO2 + H2 Sinh khối
Acetat, propionat, butyrat…
Vi khuẩn sinh metan Sinh khối CH4 + CO2
Tạo ra axit
Ở giai đoạn này, dƣới tác dụng của các vi khuẩn sinh axit, các monome đƣợc giải phóng bởi sự thủy phân, cùng với các axit béo dễ bay hơi nhận đƣợc từ các thành phần protein, chất béo, đƣờng của nguyên liệu đƣợc xử lý biến đổi thành các axit hữu cơ có phân tử lƣợng nhỏ hơn nhƣ axit axetic, axit lactic, axit propionic, metanol và các rƣợu đơn giản khác; cacbon đioxit và hiđro cũng đƣợc sinh ra trong suốt quá trình này. pH giảm do sự tăng lên của các chất này.
Tạo ra metan
Đây là giai đoạn quan trọng nhất. Dƣới tác dụng của các vi khuẩn sinh metan, các axit hữu cơ và các chất đơn giản khác đƣợc chuyển hóa thành khí CH4, CO2, H2S… Sự tạo thành CH4 có thể đƣợc tóm lại trong ba phƣơng trình phản ứng chính nhƣ sau:
Axetic axit: CH3COOH → CH4 + CO2 Metanol: CH3OH + H2 → CH4 + H2 O
Dƣới tác dụng của vi khuẩn, một phần CO2 bị khử thành CH4: CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2 O
Vi khuẩn sinh metan giữ vai trị quan trọng. Nó phát triển mạnh trong khoảng pH tƣơng đối hẹp, từ 6,6 – 7,0, dần dần trở nên suy yếu khi pH giảm xuống 6,4.
Bảng 1.3. Ưu, nhược điểm của các phương pháp xử lý sinh học đã đề xuất
Xử lý yếm khí Xử lý hiếu khí
Ưu điểm Thiết kế đơn giản;
Giảm chi phí xử lý nƣớc thải; Tạo ít sinh khối;
Tạo khí metan sinh năng lƣợng; Có thể tận dụng nƣớc thải và bùn thải để tổng hợp phân bón hữu cơ;
Có thể phân hủy đƣợc các chất hữu cơ khó phân hủy.
Hiệu suất xử lý cao; Thời gian xử lý ngắn;
Có thể điều chỉnh đƣợc hiệu quả xử lý.
Nhược điểm Thời gian lƣu dài;
Khó điều chỉnh đƣợc tốc độ xử lý; Rất nhạy với các chất độc (các kim loại nặng);
Hiệu quả xử lý không cao, không xử lý đƣợc nitơ, photpho, nƣớc sau xử lý
Chỉ xử lý đƣợc nƣớc thải có mức độ ô nhiễm thấp;
Vận hành phức tạp;
Tính ổn định hệ thống khơng cao; Cần diện tích xử lý lớn;
có mùi thối. Chi phí vận hành cao.
Chính vì những ƣu điểm, hạn chế của mỗi phƣơng pháp sinh học yếm khí và hiếu khí, đối với nƣớc thải lị mổ (có nồng độ chất hữu cơ cao), nên kết hợp cả phƣơng pháp xử lý nƣớc thải yếm khí và hiếu khí với tốc độ sục khí nhiều trong khâu cuối cùng để đảm bảo việc xả thải theo tiêu chuẩn cho phép.