a) Đặc tính nước thải đầu vào xử lý sinh học [17]
Phương pháp xử lý sinh học nước thải có thể dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nước. Do vậy, điều kiện kiên quyết
28
vô cùng quan trọng của nước thải là môi trường sống của quần thể sinh vật và thỏa mãn các điều kiện sau:
- Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh trong nước thải.
- Chú ý đến hàm lượng kim loại nặng. Xếp theo thứ tự mức độ độc hại của chúng: Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr3+ > V > Cd > Zn > Fe
Nói chung, các ion kim loại này thường ở hàm lượng vi lượng (vài phần triệu đến vài phần nghìn) thì có tác dụng dương tính đến sinh trưởng vi sinh vật + Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vi sinh vật. Các hợp chất hidratcacbon, protein, lipit hòa tan thường là cơ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật.
- Nước thải đưa vào xử lý sinh học có 2 thông số quan trọng là BOD và COD. Tỉ số của 2 thông số này phải là: COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5, mới có thể đưa vào xử lý hiếu khí. Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý sinh học kỵ khí trước rồi mới xử lý hiếu khí.
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí
Các chất dinh dưỡng [17]
Phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí sẽ sản sinh ra khí metan. Tất cả các quá trình sinh học đòi hỏi phải cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng đặc biệt là cacbon và nitơ. Việc thiếu các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển vi sinh vật sẽ hạn chế việc sản xuất khí sinh học. Các chất dinh dưỡng được chỉ định bởi tỉ lệ C/N khoảng 20-30/1. Nếu hàm lượng nitơ thiếu hụt thì lượng sinh khối tạo thành sẽ quá thấp không đáp ứng được vận tốc của quá trình chuyển hóa cacbon. Ngược lại, với nước thải giàu nitơ thì quá trình khử amin sẽ thành NH4+ ức chế mạnh các vi khuẩn metan hóa.
pH [17]
Trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ khoảng pH tối ưu là 5 - 7, còn trong giai đoạn metan hóa thì pH = 6,8 - 7,2. Chỉ có loài vi khuẩn
29
Methanosarcina có thể chịu đựng được các giá trị pH thấp (pH ≤ 6,5). Với các vi
khuẩn sinh metan khác, quá trình trao đổi chất bị ức chế đáng kể ở pH < 6,7.
Thực nghiệm cho thấy pH tối ưu chung cho cả hai quá trình là 6,5 - 7,5. Song trên thực tế người ta có kỹ thuật để lên men ở pH = 7,5 - 7,8 mà vẫn hiệu quả.
Nhiệt độ [17]
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật. Dải
nhiệt độ cho quá trình phân hủy từ 30 - 550C. Dưới 100C vi sinh vật sinh metan gần như không hoạt động.
Thích nghi với điều kiện nhiệt độ, các vi sinh vật kỵ khí c h ia là m
2 nhó m: n hó m ưa nhiệt (thermophilic) thích nghi ở 50 - 650C và nhóm ưa
ấm(mesophilic) với nhiệt độ 25 - 400C. Hầu hết các vi sinh vật lên men metan đều thuộc nhóm ưa ấm, chỉ có rất ít nhóm là ưa nhiệt.
Các độc chất:
Từ các nghiên cứu đặc điểm sinh lý các vi sinh vật tham gia xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí, người ta nhận thấy:
- Một số các hợp chất như CCl4, CHCl3,... và các ion tự do của các kim loại nặng có hàm lượng 1mg/L sẽ thể hiện tính độc đối với các vi sinh vật kỵ khí [8].
- Các hợp chất như formadehyde, SO2, H2S với hàm lượng 50 – 400 mg/L sẽ gây độc hại với các vi sinh vật kỵ khí trong công trình xử lý [23].
- S
2-
được coi là tác nhân gây ức chế quá trình tạo metan. Sở dĩ có lập luận
này là do nhiều nguyên nhân khác nhau: S (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2-
làm kết tủa các nguyên tố vi lượng như Fe, Ni, Co, Mo...do đó hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời, các electron giải phóng ra từ quá trình oxy hoá các chất hữu cơ sử dụng cho quá trình sun phát hoá và làm giảm quá trình sinh metan [2].
- Các hợp chất NH4 ở hàm lượng1,5 - 2 mg/L gây ức chế quá trình lên men kỵ khí [7,17].
- Kim loại nặng: các vi khuẩn metan hóa đặc biệt mẫn cảm với các ion kim loại nặng. Sự có mặt của các kim loại nặng ngoài ngưỡng cho phép sẽ ức chế quá
30
trình metan hóa và khí hóa dẫn đến tỉ lệ CO2 tăng, CH4 giảm. Mặt khác, do không được decacboxyl hóa tạo CH4 các axit hữu cơ không được khử, chúng tồn đọng trong thiết bị làm giảm pH, ngừng trệ quá trình kỵ khí trong thiết bị phản ứng [17].