Methane Axetat, H2, CO
1.4.1. Một số công nghệ xử lý kỵ khí phổ biến
Theo nguyên lý phân hủy kỵ khí sinh methane, chất thải hữu cơ từ các nguồn khác nhau có thể được xử lý bằng một số công nghệ phổ biến dưới đây.
Bể tự hoại (Septic tank). Là cơng trình loại nhỏ dùng trong phạm vi gia đình
để xử lý nước thải từ nhà vệ sinh bằng q trình phân hủy kỵ khí (Hình 1.12).
Hình 1.12. Bể tự hoại hai ngăn (Lettinga et al., 1997)
Bể tự hoại được đặt ngầm, tiếp nhận nước thải (nước xám và nước đen) và xử lý với thời gian lưu từ 24 – 72 h. (Lettinga et al., 1997). Lượng bùn sinh ra trong bể tự hoại thường được nạo vét sau 2 ÷ 5 năm sử dụng, sau đó được xử lý tiếp tục tại các hệ thống biogas tập trung.
Bể biogas (Biogas tank). Chất thải có hàm lượng hữu cơ rất cao (COD ở mức
vài chục nghìn mg O2/L) như chất thải từ trang trại chăn nuôi, từ các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm thường được xử lý bằng công nghệ bể biogas
(Hình 1.13). Bể biogas có thể xử lý chất thải dạng lỏng có hàm lượng COD lên tới 30000 ÷ 50000 mg O2/L. Bể có thể hoạt động ở chế độ phân hủy kỵ khí ấm (30 ÷ 37C) hay chế độ phân hủy kỵ khí nóng (50 ÷ 55C), có thể loại tới trên 90% COD trong thời gian từ 4 ÷ 6 tuần. Bể biogas được sử dụng xử lý chất thải dạng lỏng có hàm lượng hữu cơ rất cao, tương ứng lượng methane sinh ra từ bể biogas lớn, có thể sử dụng làm nhiên liệu đốt hay phát điện (Bitton, 1999).
Hình 1.13. Sơ đồ bể biogas xử lý chất thải có hàm lượng hữu cơ cao (Lettinga, 1995)
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Công nghệ được áp dụng từ
đầu thế kỷ 20. Nguyên lý vận hành của bể UASB là dòng nước thải được đưa vào từ đáy bể thông qua một lớp bùn có hoạt tính phân hủy cao (Hình 1.14). Nước thải qua xử lý được lắng trong ở phần trên của bể và đưa ra ngoài.
Bể UASB hoạt động với nước thải có hàm lượng hữu cơ ở mức <5000 mg/L với thời gian lưu của nước thải trong bể từ 12 ÷ 36 h, cho phép loại tới trên 90% COD, thậm chí ngay ở điều kiện nhiệt độ thấp khoảng 10C (Rebac
et al., 1995). Hiện nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, cơng
nghệ UASB được ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải tập trung tại các khu công nghiệp, các nhà máy chế biến thực phẩm và đồ uống, nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư…
Bể phản ứng
Hình 1.14. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể UASB (Lettinga, 1995).
Tầng lọc kỵ khí (Anaerobic Filter). Ngun lý của cơng nghệ tương tự như
đối với UASB, tuy nhiên thay bằng lớp bùn kỵ khí ở đáy bể phản ứng, giá thể từ các loại vật liệu khác nhau (nhựa, đá, sỏi tới 50% thể tích) được đặt vào bể để làm chỗ bám cho vi sinh vật. Dòng nước thải đưa từ đáy lên khi đi qua tầng lọc sẽ được loại bỏ các chất ơ nhiễm (Hình 1.15).
Hình 1.15. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tầng lọc kỵ khí (Jewell, 1987)
Nước thải Hạt bùn Hoạt động VSV Nước làm trong Ống thốt khí
Cơng nghệ này cho phép loại chất rắn lơ lửng với hiệu quả cao, tuy nhiên hiệu quả loại COD lại thấp hơn so với bể biogas hay UASB. Hiệu suất loại COD, chuyển hóa thành methane chỉ đạt mức 20% (Barnes và Fitzgerald, 1987).