3.2.1. Cấu tạo.
1- Bể UASB. 2- Bơm nước thải.
3- Thùng đựng nước thải chưa xử lý. 4- Thùng đựng nước thải sau khi xử lý. 5- Van điều chỉnh lưu lượng nước vào. 6- Van xả bùn.
7- Phễu inox tách rắn, lỏng khí. 8- Cốc đựng dung dịch NaOH 25%.
Bể UASB được chế tạo từ vật liệu kính tấm, gồm các kính tấm ghép lại với nhau thành hình trụ đứng cĩ đáy là hình chĩp cụt, chiều cao là 170 mm, đáy lớn cĩ kích thước là 90mm x 90mm, đáy nhỏ cĩ kích thước là 40mm x 40mm . Đỉnh của thiết bị cĩ gắn một phễu hình nĩn bằng inox nhằm ngăn cản bùn thốt ra ngồi và để thu khí sinh học sinh ra. Thiết bị là một hình trụ vuơng cĩ dung tích
8,6l với kích thước của thiết bị là DxRxC = 90mm x 90mm x 1370mm, giữa các tấm kính được ghép bằng keo dán kính Silycol.
- Phần hình chĩp được ghép bằng 4 tấm kính hình tam giác cĩ đường sinh là 170mm.
- Phần đáy cĩ 2 van.
+Van điều chỉnh lưu lượng nước thải vào. + Van xả bùn.
- Máy bơm nước thải dùng để bơm nước thải từ thùng chứa nước thải chưa xử lý vào bể UASB. Lượng nước bơm vào được điều chỉnh bằng van
điều chỉnh lưu lượng nước.
- Mơ hình được chia làm 2 phần: 1: phần phân huỷ. 2: phần lắng.
Nước thải phân phối vào từđáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn sinh học cĩ mật độ vi sinh vật cao.
Khí sinh ra trong quá trình phân huỷ kỵ khí được thu vào phễu tách khí lắp đặt phía trên. Để thu khí tập trung vào phễu khơng vào ngăn lắng, cần thiết cĩ các gờ hay cịn gọi là tấm hướng dịng.
3.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Nước thải sau khi được điều chỉnh pH sẽ được bơm vào hệ thống theo chiều từ dưới lên với vận tốc từ 0,6 ÷ 0,9 (m/h) (chọn 0,8 m/h) đảm bảo phân phối đều trên diện tích đáy bể. Hỗn hợp bùn yếm khí trong bể sẽ hấp thụ chất hữu cơ hồ tan trong nước thải, phân huỷ và chuyển hố chúng thành khí ( khoảng 70 ÷ 80% là khí metan, 20%÷ 30% là khí cacbonic ). Bọt khí sinh ra bám vào hạt bùn, cặn nổi lên làm xáo trộn và gây ra dịng tuần hồn cục bộ trong lớp cặn lơ
lửng, khi hạt cặn nổi lên trên va phải các gờ thì hạt cặn bị vỡ, khí thốt lên trên đi qua phễu thu khí sinh học và được hấp thụ trong dung dịch NaOH 25% khi đĩ cặn rơi xuống dưới. Hỗn hợp bùn nước đã tách hết khí được đẩy qua các khe nhỏ
( giữa thành thiết bị với phễu ) vào phần lắng. Bùn sẽ dần dần lắng xuống cịn nước trong dâng lên trên đi theo đường ống dẫn ra ngồi.
- Bùn kỵ khí cĩ tính lắng tốt.
- Cĩ bộ phận tách khí, rắn nhằm tránh rửa trơi bùn khỏi bể. Phần lắng phía trên cĩ thời gian lưu nước đủ lớn, phân phối và thu nước hợp lý sẽ hạn chế
dịng chảy rối. Khi đĩ hạt bùn đã tách khí đến vùng lắng cĩ thể lắng xuống và trở
lại ngăn phân huỷ.
- Hệ thống phân phối đầu vào đảm bảo tạo tiếp xúc tốt giữa nước thải vào và lớp bùn sinh học. Mặt khác, khí biogas sinh ra sẽ tăng cường sự xáo trộn giữa nước thải và bùn. Vì vậy, khơng cần thiết bị khuấy cơ khí.
3.2.3. Khởi động mơ hình UASB. 3.2.3.1. Bùn nuơi cấy ban đầu .
Bùn nuơi cấy ban đầu phải cĩ độ hoạt tính metan. Độ hoạt tính metan càng cao thì thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế càng ngắn. Nếu sử
dụng bùn hạt hoặc bùn lấy từ một bể xử lý kỵ khí là tốt nhất. Ngồi ra, cĩ thể sử
dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng.
Bùn ở cống rãnh cũng cĩ thểđược sử dụng nhưng bùn này thường chứa nhiều cát, chiếm thể tích hữu ích của bể và rất khĩ tách ra khổi bể.
Bảng: Các loại bùn nuơi cấy ban đầu cho bể xử lý kỵ khí. Loại bùn. Hoạt tính methane kgCH4- COD/kg VSS Hàm lượng kgVSS/m3 Bùn hạt. Bùn từ các bể xử lý kỵ khí khác. Bùn cống rãnh. Phân chuồng. Bùn bể tự hoại. Phân bị tươi. Phân gia súc khác. 0,08 ÷ 1,50 0,40 ÷ 1,20 0,02 ÷ 0,10 0,02 ÷ 0,08 0,01 ÷ 0,02 0,001 ÷ 0,006 0,001 ÷ 0,004 15 ÷ 35 10 ÷ 25 8 ÷ 10 20 ÷ 80 15 ÷ 50 30 ÷ 100 30 ÷ 100
Nồng độ bùn nuơi cấy ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10 kgMLSS/m3. lượng bùn cho vào bể khơng nên nhiều hơn 60% thể tích bể.
Khi khơng cĩ bùn nuơi cấy tốt, ở giai đoạn khởi động phải hết sức cẩn thận, đặc biệt lưu ý đến vận tốc nước đi lên. Nếu vận tốc quá lớn, bùn trong bể sẽ
bị cuốn trơi ra ngồi. Bể phải khởi động ở tải trọng thấp hoặc nồng độ COD thấp. Khi bể hoạt động cần theo dõi lượng khí sinh học sinh ra, hiệu quả xử lý hoặc chất lượng nước đầu ra. Chỉ tăng tải trọng khi mọi thứ hoạt động tốt và khơng cĩ trở ngại nào.
Khi cĩ loại bùn nuơi cấy tốt như bùn hạt hay bùn từ các bể xử lỵ kỵ khí khác cĩ độ hoạt tính methane cao, bể UASB cĩ thể bắt đầu vận hành ở tải trọng khoảng 3 kgCOD/m3ngày và thời gian lưu nước khoảng 24h.
Giai đoạn khởi động rất quan trọng. Ở giai đoạn này cần phải tạo điều kiện cho vi khuẩn methane. Vì vậy, giai đoạn khởi động thường mất rất nhiều thời gian.
3.2.3.2. Nước thải.
Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước thải cần xử lý cụ thể như hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân huỷ sinh học của nước thải, tính đệm, hàm lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng, các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải…
Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải cĩ thể xác định theo COD. Khi COD nhỏ hơn 100 (mg/l), xử lý nước thải bằng bể UASB khơng thích hợp. Khi COD lớn hơn 50000 (mg/l), cần pha lỗng nước thải hoặc tuần hồn nước thải đầu ra.
3.2.3.4. Nước thải chứa các chất nguy hại.
Biết được các hợp chất nguy hại gây độc hoặc các hợp chất cĩ thể
chuyển hố thành hợp chất nguy hại trong nước thải là rất quan trọng. Các chất gây ức chế trong quá trình phân huỷ kỵ khí nước thải thường là amoniac, sulphate hoặc các chất diệt khuẩn ngăn cản quá trình sinh trưởng của vi khuẩn.
UASB khơng thích hợp với nước thải cĩ hàm lượg amoniac 2000 (mg/l) hoặc nước thải cĩ hàm lượng sulphate vượt quá 500 (mg/l). Bản thân sulphate khơng gây độc nhưng do vi khuẩn khử sulphate dễ dàng chuyển hố SO4
2-
thành H2S. Khi hàm lượng SO42- khơng quá cao sẽ khơng ảnh hưởng đến quá trình phân huỷ kỵ khí.
Khi nồng độ muối cao cũng ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn methane. Thường khơng nên để nồng độ muối lớn hơn 15000 (mg/l). Khi nồng độ muối trong khoảng 5000- 15000 (mg.l) thì cĩ thể xem là độc tốđối với vi khuẩn. Điều này phụ thuộc vào từng loại muối. Ơ những nồng độ muối thấp hơn vi khuẩn cĩ thể thích nghi từ từ. Tuy nhiên, ở giai đoạn chưa thích nghi, nồng độ muối cĩ thể
làm trì hỗn sự phát triển của vi khuẩn.