Vào những năm 19 quỏ trỡnh phõn hủy kỵ khớ được ứng dụng rộng rói trong xử
lý bựn thải và phõn, sau đú phương phỏp này được ỏp dụng cho XLNT nhờ cú
những ưu điểm sau:
- Khả năng chịu tải trọng cao so với quỏ trỡnh xử lý hiếu khớ;
- Chi phớ xử lý thấp (khụng phải cung cấp oxy như quỏ trỡnh xử lý hiếu khớ); - Tạo ra một nguồn năng lượng mới cú thể sử dụng (khớ sinh học – Biogas); - Hệ thống cụng trỡnh xử lý đa dạng: UASB, lọc kỵ khớ, kỵ khớ xỏo trộn hoàn
toàn, kỵ khớ tiếp xỳc...
Bờn cạnh cỏc ưu điểm trờn, quỏ trỡnh xử lý kỵ khớ cú một số nhược điểm sau: - Nhạy cảm với mụi trường (to, pH, nồng độ kim loại nặng…);
- Phỏt sinh mựi;
- Tốc độ phỏt triển sinh khối chậm.
Trong cụng nghệ kỵ khớ cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng: - Duy trỡ sinh khối càng nhiều càng tốt;
- Tạo tiếp xỳc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn.
Quỏ trỡnh phõn hủy kỵ khớ cỏc hợp chất hữu cơ là quỏ trỡnh sinh húa phức tạp,
bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản ứng được xỳc tỏc
bởi những enzym đặc biệt. Sơ đồ biểu diễn tổng quỏt quỏ trỡnh xử lý kỵ khớ [41]:
Hỡnh 2.1. Sơ đồ phản ứng sinh húa trong điều kiện yếm khớ. Số liệu chỉ %COD trong từng giai đoạn
Chất hữu cơ không tan, protein, hydrat carbon, lipit
Acid amin, đường Acid béo 21 40 34 5 39 Hợp chất trung gian (propionat, butyrat,…) Acetate Hydro 66 20 11 11 12 8 34 11 23 Methane 70 30
Giai đoạn 1- (giai đoạn thủy phõn): Nước thải chăn nuụi lợn cú chứa nhiều
polyme hữu cơ phức tạp và khụng tan trong nước (protein, chất bộo, carbon hydrat, cellulose, ligin..). Trong giai đoạn thủy phõn những polyme hữu cơ bị bẻ góy bởi
cỏc enzym ngoại bào do VSV thủy phõn sinh ra để tạo thành cỏc hợp chất hữu cơ đơn giản hơn. Phản ứng thủy phõn sẽ chuyển húa protein thành acid amin, carbon
hydrat thành đường đơn và chất bộo thành acid hữu cơ mạch dài và glyxerin. Nhưng
phản ứng thủy phõn cellulose và cỏc chất hữu cơ phức tạp thành cỏc chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai đoạn 1 và cỏc giai đoạn sau, yếu tố
này cũng sẽ hạn chế tốc độ quỏ trỡnh phõn hủy kỵ khớ.
Tốc độ của quỏ trỡnh thủy phõn phụ thuộc vào nồng độ chất nền, lượng vi khuẩn và cỏc yếu tố mụi trường khỏc (tốc độ thủy phõn xảy ra rất chậm khi nhiệt độ<200C)...
Giai đoạn 2 - giai đoạn acid húa: cỏc hợp chất hữu cơ đơn giản từ quỏ trỡnh thủy phõn được cỏc vi khuẩn acetogenic chuyển húa thành acid acetic, H2 và CO2.
Giai đoạn 3 - giai đoạn acetate húa: Sản phẩm của quỏ trỡnh acid húa được
tiếp tục chuyển húa thành nguyờn liệu trực tiếp cho quỏ trỡnh methane húa. Trong sơ đồ 3.1 cho thấy 70%COD của nguồn được chuyển thành acid acetic và 30%COD cũn lại đúng vai trũ là chất cho điện tử và được chuyển húa thành CO2 và H2.
Giai đoạn 4 - giai đoạn methane húa: là giai đoạn chậm nhất trong quỏ trỡnh xử lý yếm khớ. Khớ methane hỡnh thành từ phản ứng của acid acetic hoặc khớ CO2 và H2. Quỏ trỡnh này được thực hiện bởi loại VK acetotrophic và hydrogenotrophic.
CH3COOH --> CH4 + CO2 ; 4H2 + CO2 --> CH4 + H2O
Vi sinh vật tạo methane từ hydro và carbonic (hydrogenotrophic) cú tốc độ
phỏt triển nhanh hơn nờn đúng vai trũ quyết định trong quỏ trỡnh này. Song song với (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
quỏ trỡnh phõn hủy cỏc chất hữu cơ là quỏ trỡnh tổng hợp tế bào của tất cả cỏc nhúm
vi sinh cú mặt trong quỏ trỡnh xử lý.
Từ cơ chế phõn hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khớ cho thấy:
- Theo sơ đồ 3.1 quỏ trỡnh hỡnh thành methane COD chuyển thành H2 chỉ
là 30% thụng qua nhúm vi khuẩn hydrogenotrophic. Vỡ vậy, để đạt hiệu quả xử lý
- Trong giai đoạn acid húa, pH của mụi trường bị giảm do hỡnh thành acid bộo và cỏc sản phẩm trung gian cú tớnh acid. Mặt khỏc chủng loại vi sinh tạo
methane chỉ phỏt triển thuận lợi trong mụi trường trung tớnh. Để khắc phục hiện tượng “chua” cần tạo thế cõn bằng giữa hai quỏ trỡnh acid húa và methane húa bằng cỏch thỳc đẩy hoạt tớnh của VSV methane húa và duy trỡ điều kiện đệm (hệ đệm là HCO3- - CO32-).
Biện phỏp xử lý kỵ khớ cho chất lượng nước đầu ra cũn chứa nhiều hợp chất cú
mựi hụi, vỡ vậy chỳng chỉ được coi là một bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý.