Tốc độ phát triển của ngành công nghiệp của nước ta hiện nay là một dấu hiệu đáng mừng trong thời đại đổi mới, nhưng đồng thời cũng kéo theo hệ lụy về môi trường. Lưu lượng xả thải từ các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp đang ở mức báo động, đòi hỏi các công trình xử lý nước thải phải đảm bảo quy chuẩn và hiệu quả, việc xây dựng bể kỵ khí là nhu cầu tất yếu.
Bể kỵ khí trong xử lý nước thải là gì?
Bể kỵ khí là thiết bị xử lý nước thải dựa theo nguyên tắc yếm khí (kỵ khí) hay xử lý trong điều kiện không có oxy. Nói một cách dễ hiểu, phương pháp này sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật kỵ khí hấp thụ các chất hữu cơ trong nước thải để tồn tại, từ đó giảm nồng độ của các chất này.
Sơ đồ dưới đây thể hiện những phản ứng sinh học xảy ra trong bể kị khí:
Một số công trình xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí:
- Công trình tự nhiên: Hệ thống ao sinh học kỵ khí
- Công trình nhân tạo
Công trình nhân tạo sẽ gồm:
- Bể kỵ khí UASB
- Hệ thống lọc kỵ khí
- Hệ thống kỵ khí tiếp xúc
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể kỵ khí UASB
Bể sinh học kỵ khí UASḄ (Upflow Anearobic Sludge Blanket), hay còn gọi là bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược, là phương pháp đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Trong bể UASB, nước thải được đưa vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối dòng vào và chuyển động theo chiều ngược từ dưới lên trên, đi qua vùng chứa lớp bùn có vi sinh vật kỵ khí lơ lửng.
Bể kỵ khí có cấu tạo đơn giản, thường xây bằng chất liệu bê tông cốt thép theo hình chữ nhật hoặc hình trụ. Nhằm phân tách lượng khí có trong nước thải, người ta sẽ gắn thêm một tấm chắn để nghiêng hơn 35 độ so với phương ngang vào trong hệ thống bể.
Các bộ phận chính của bể bao gồm:
- Hệ thống phân phối nước thải vào bể xử lý
- Hệ thống máng thu nước sau xử lý
- Hệ thống tách thu khí
Nguyên lý hoạt động của bể kỵ khí UASB trong xử lý nước thải
- Trước khi đưa vào bể, nước thải sẽ được xử lý về độ pH để đảm bảo duy trì ở mức 6,6 – 7,6. Đây là môi trường pH đảm bảo vi sinh vật kỵ khí sẽ phát triển tốt.
- Nước thải được đưa vào bể kỵ khí với vận tốc từ 0,6 – 0,9m thông qua đường ống.
- Vi sinh vật sẽ hấp thụ các chất hữu cơ trong nước thải, từ đó tạo điều kiện để hỗn hợp bùn và nước thải tiếp xúc với nhau và phát triển sinh khối, tạo ra 70% – 80% khí CH4 (metan). Lượng khí metan này bám dính vào bùn hoặc theo chùm khí lơ lửng trong nước để nổi lên bề mặt.
- Sau khi xử lý, nhằm tách lượng khí CH4 ra khỏi nước, người ta sẽ đặt các tấm chắn nằm nghiêng và nhờ đó sẽ xảy ra hiện tượng tách pha khí – lỏng – rắn.
- Để hấp thụ toàn bộ lượng khí trên thì hỗn hợp khí sẽ được dẫn qua bình dung dịch NaOH từ 5 – 10% để xảy ra phản ứng.
- Về phần bùn cặn sẽ lắng xuống do khí đã tách ra hoàn toàn.
- Nước thải theo máng di chuyển đến các bể tiếp theo để xử lý.
Các yếu tố ảnh hưởng đến bể kỵ khí trong xử lý nước thải
Để bể UASB vận hành hiệu quả, cần phải quan tâm đến 5 “biến số” sau đây:
Thành phần và tải lượng dòng vào
Tỷ lệ chuẩn của thành phần: Cacbon / Nitơ = 30 / 1
- Nếu thiếu Nitơ, phát triển sinh khối sẽ bị hạn chế, Cacbon phân hủy chậm hoặc không phân hủy hoàn toàn
- Nếu quá nhiều Nitơ, vi khuẩn sẽ chuyển hóa thành Amoni, tạo thành tạp khí biogas.
- Quá trình lên men bùn cặn phát huy tác dụng khi căn theo tỷ lệ: COD:N:P = 350:5:1
- Tải lượng dòng vào quá cao dễ mất cân đối giữa 2 quá trình axit hóa và metan hóa.
Các chất độc hại
- Oxy cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật kỵ khí. Nồng độ Oxy trong bể UASB phải đảm bảo ở mức: DO ~ 0 mg/l
- Dẫn xuất của Metan, kim loại nặng, HCHO, SO2, H2S,… gây độc cho vi sinh vật kỵ khí.
- NH4+ gây ức chế quá trình kỵ khí.
- S2- được xem là chất gây ức chế cho quá trình Metan hóa.
Nhiệt độ
Vi sinh vật lên men Metan hoạt động ở vùng nhiệt độ ấm (20 – 45 độ C) và vùng nhiệt độ nóng (từ 45 đến 65 độ C), nhiệt độ tối ưu là 35 độ C, dưới 10 độ C thì không hoạt động.
Độ pH
Độ pH tối ưu trong bể kỵ khí dao động từ 6.5 – 8.5 . Nếu pH < 6, vi sinh vật sẽ nhạy cảm và hiệu quả tạo khí Metan giảm đi rõ rệt.
Các chủng vi sinh kỵ khí
Trong bể sinh học kỵ khí UASB, mỗi giai đoạn phân hủy chất hữu cơ sẽ cần các chủng vi sinh vật khác nhau. Do đó, việc bổ sung và duy trì lượng vi sinh kỵ khí là điều cần thiết để vận hành bể UASB hiệu quả.
Ưu điểm của bể kỵ khí UASB trong xử lý nước thải
Những ưu điểm của bể kỵ khí UASB:
- Bể thiết kế đơn giản, dễ xây dựng
- Chịu được tải trọng thay đổi đột ngột
- Sử dụng ít năng lượng để vận hành (không cần bổ sung oxy)
- Giảm được chi phí xử bỏ bùn, lượng bùn sinh ra được tái sử dụng
- Tạo năng lượng sạch (CH4)
- Áp dụng cho nước thải có tải trọng hữu cơ lớn
- Hoạt tính của vi sinh vật kị khí trong quy trình xử lý có thể được duy trì trong thời gian dài
- Có khả năng thu hồi khí biogas (khí biogas thường có trong nước thải chăn nuôi)
Để được hỗ trợ quá trình xử lý nước thải bằng bể kỵ khí UASB và giúp bể vận hành hiệu quả hơn, hãy liên lạc cho các chuyên gia của Giải Pháp Môi Trường HANA để được tư vấn. Không chỉ dừng lại ở đó, chúng tôi tự tin mang đến đa dạng dịch vụ xử lý nước thải với chất lượng cao cho nơi sống và nơi làm việc của bạn.
