Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Các bạn thân mến, ở bài viết trước chúng tôi đã giới thiệu qua về xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học. Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có một phần nêu lên xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí. Vậy xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí là gì? Hiện nay có những cách nào để xử lý nước thải bằng kỵ khí. Cùng chúng tôi tìm hiểu về phương pháp xử lý nước thải này các bạn nhé

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là gì?

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chính là việc xử lý các loại nước thải dựa vào vi sinh vật có trong nước thải. Tận dụng nguồn chất hữu cơ có sẵn trong nước thải để cho các vi sinh vật sử dụng làm nguồn thức ăn và  dinh dưỡng cho chính nó. Khi nó phân hủy các chất hữu cơ thành các chất khác, quá trình này giúp khử lượng BOD và COD có trong nước thải giúp làm sạch nước thải

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí là gì?

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí hay còn gọi là xử lý nước thải kỵ khí chính là việc sử dụng chính các loại vi sinh vật trong nước thải để xử lý các loại chất thải hữu cơ trong điều kiện thiếu khí oxy. Quá trình phân hủy các chất vô cơ trong nước thải sẽ tạo ra các loại khí như CO2, và đặc biệt là chúng ta thu về được khí mê tan có thể để sử dụng làm nguồn năng lượng sử dụng, thường thấy hiện nay là sử dụng làm chất đốt

Một ví dụ dễ hình dung nhất là xử lý nước thải ở các trang trại chăn nuôi người ta thường xây các hầm biogas, đưa nước thải xuống các bể chứa đóng kín lại. Vi sinh vật sẽ phân hủy tạo thành khí mê tan phục vụ cho việc đun nấu

Xử lý nước thải  kỵ khí thường được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như nông nghiệp, chăn nuôi, sản xuất thực phẩm, dược phẩm và đồ uống. Ngoài ra các ngành công nghiệp như sản xuất bột giấy, dệt may cũng áp dụng phương pháp xử lý nước thải này

Nói chung xử lý nước thải kỵ khí rất thích hợp cho các ngành công nghiệp có nước thải chứa hàm lượng hữu cơ cao

Nguyên lý hoạt động của quy trình xử lý nước thải sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí thường trải qua 4 giai đoạn như sau

Quá trình thuỷ phân (Hydrolysis)

Đây là quá trình thủy phân các hợp chất vi lượng cao thành các phân tử Polymer thành các phân tử lượng thấp và monomer. Sau quá trình này sản phẩm thu được là các amino acid, đường, rượu, các acid béo

Quá trình này diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào yếu tố môi trường như độ pH, nhiệt độ của môi trường, cấu trúc của các hợp chất hữu cơ có trong nước thải

Giai đoạn axit hóa: Lên men kỵ khí

Trong giai đoạn tạo axit ban đầu, các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các axit hữu cơ dễ bay hơi mạch ngắn, đơn giản hơn.

Giai đoạn axetat hóa

Trong quá trình chuyển hóa lên men các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy chất hữu cơ và hình thành khí mê tan. Ở giai đoạn này, các sản phẩm được tạo thành bao gồm hidro, CO2,… nhưng quá nhiều hydro sẽ cản trở và kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển của nhóm vi sinh vật axetat hóa.

Giai đoạn sản xuất khí mê tan: 

Giai đoạn này trải qua 2 bước cơ bản là:

• Tạo acetogenesis, nơi các vi khuẩn kỵ khí tổng hợp các axit hữu cơ để tạo thành axetat, khí hydro và carbon dioxide

•  sinh methanogenesis, nơi các vi sinh vật kỵ khí sau đó hoạt động dựa trên các phân tử mới hình thành này để tạo thành khí methane và carbon dioxide.

Đây là các sản phẩm phụ trong quá trình hoạt động của vi sinh vật yếm khí, các phụ phẩm này được thu hồi để sử dụng làm nhiên liệu. Trong khi phần nước thải còn lại sẽ được đưa sang chu trình xử lý tiếp theo

Chúng ta cùng tìm hiểu về các loại hệ thống xử lý nước thải kỵ khí được sử dụng phổ biến hiện nay

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Yếu tố nhiệt độ

Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình sống và phát triển của các vi sinh vật kỵ khí. Thông thường nhiệt độ nằm trong khoảng 29 -35 độ C rất thích hợp cho quá trình xử lý của vi sinh vật. Tối ưu nhất và tốt nhất là trong khoảng 35 độ C

Độ pH trong nước thải

Độ pH trong nước thải ban đầu cũng ảnh hưởng tới hoạt động sống của vi sinh vật kỵ khí. Thông thường độ pH thích hợp nhất nằm trong khoảng 6.5 – 7.5. Nếu như thấp hơn hoặc cao hơn nhiều sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình methane

Độ kiềm có trong nước thải

Độ kiềm tối ưu nhất trong các bể xử lý kỵ khí rơi vào khoảng 1500 – 3000mg CaCO3/lít. Đây là mức tạo khả năng đệm cho dung dịch và ngăn hiện tượng giảm độ pH xuống dưới mức trung bình

Chất dinh dưỡng trong nước thải

Chất dinh dưỡng trong nước thải chính là các loại chất giúp nuôi dưỡng phát triển vi sinh vật kỵ khí. Chất dinh dưỡng cũng chính là thành phần chất hữu cơ có trong nước thải. Vi sinh vật kỵ khí sử dụng để hoạt động và biến đổi thành khí metan

Theo tỉ lệ tốt nhất  COD:N:P = (400÷1000):7:1 để vi sinh vật phát triển tốt, nếu thiếu thì chúng ta có thể bổ sung thêm nhằm mục đích nuôi dưỡng và ổn định vi sinh vật kỵ khí

Các loại muối trong nước thải

Vi sinh vật kỵ khí có thể bị ảnh hưởng trong quá trình methane nếu như hàm lượng các loại muối trong nước thải vượt quá 0.2g/lít Nacl. Cần kiểm tra thường xuyên về loại hợp chất này như Na+, K+, Ca2+

Nồng độ Lipid

Nồng độ lipid là các chất béo rất khó bị phân hủy và làm cản trở quá trình xử lý của hệ thống bể kỵ khí. Lipid tạo ra lớp màng cản trở sự hấp thụ và nó còn kéo theo lớp bùn nổi lên trên bề mặt

Các kim loại nặng

Trong hệ thống xử lý kỵ khí, kim loại nặng thường được loại bỏ nhờ kết tủa cùng với carbonate và sulfide. Ngoài ra cần đảm bảo không chứa các hóa chất độc, không có hàm lượng quá mức các hợp chất hữu cơ khác.

Các hệ thống xử lý nước thải kỵ khí

Hồ yếm khí

Hồ yếm khí hay hồ kỵ khí là một hệ thống được sử dụng để chứa lượng nước thải ban đầu có thể là nước thải công nghiệp hoặc nước thải sinh hoạt. Đây là các bể chứa nước thải được xây dựng nhân tạo với diện tích lớn hay nhỏ tùy vào quy mô của nước thải. Nó thường dao động ở khoảng 4000m2 – 8000 m2

Nước thải ban đầu được dẫn vào các hồ chứa này, trong một khoảng thời gian nhất định nước thải sẽ lắng cặn các chất vô cơ, hữu cơ xuống đáy của hồ. Lớp chất lỏng phía trên đóng vai trò như một màng ngăn khí oxy giúp cho lớp bùn hữu cơ bên dưới vi sinh vật kỵ khí được hoạt động. Ở môi trường ấm nhiệt độ dao động từ 29,5-35 độ C thì vi sinh vật kỵ khí hoạt động mạnh nhất, nó sẽ xử lý để đưa nồng đô COD, BOD trong nước thải xuống mức thấp nhất

Bể phản ứng với bùn kỵ khí

Ở dạng bể này thì nước thải được đưa qua một lớp bùn lơ lửng. Khi các vi khuẩn kỵ khí trong bùn phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải, chúng sinh sôi và kết tủa thành các hạt lớn hơn lắng xuống đáy bể phản ứng và có thể được tái chế cho các chu kỳ trong tương lai. Nước thải đã qua xử lý chảy lên trên và ra khỏi bể phản ứng. Biogases sinh ra từ quá trình phân hủy được thu thập bằng các thiết bị thu gom trong suốt quá trình xử lý.

Có các dạng bể bùn kỵ khí thường được sử dụng hiện nay như sau:

• Bể dạng UASBs: Đây là dạng bể xử lý mà nước thải được bơm vào đáy của bể để cho dòng chảy hướng lên trên. Việc này làm cho lớp bùn sẽ nổi lên trên do áp lực bơm của nước, chúng ta thường hay gọi dạng này là lớp bùn kỵ khí chảy ngược
• Bể công nghệ EGSB(Lớp bùn dạng hạt mở rộng): Cũng giống như công nghệ xử lý UASBs,nhưng công nghệ này duy trì mở mức cao hơn và tốc độ lớn hơn
• Công nghệ bể ABR(Bể phản ứng có vách ngăn kỵ khí): Công nghệ ABR là dạng bể chứa được xây dựng với các lớp ngăn cách nhau tạo thành các vách xen kẽ. Nhờ có thiết kế vách ngăn mà dòng chảy nước thải bị gián đoạn dẫn đến tiếp xúc nhiều hơn với lớp bùn khi nước thải đi vào

Bể lọc kỵ khí

Bể lọc kỵ khí là dạng bể có chứa thêm vật liệu lọc. Vật liệu này đóng vai trò như một giá thể với mục đích cho vi sinh vật kỵ khí bám dính. Vật liệu lọc của bể lọc kỵ khí là các loại cuội sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau tùy theo thiết kế và yêu cầu

Sử dụng loại bể này chúng ta cần cấy các loại vi sinh vật kỵ khí và để cho nó phát triển trong khoảng một thời gian ổn định thì mới có thể hoạt động tốt được

Ưu điểm và nhược điểm của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Ưu điểm của xử lý nước thải kỵ khí

• Giúp xử lý nước thải đặc biệt là nước thải có nhiều hợp chất hữu cơ
• Tạo ra nguồn năng lượng mới có thể sử dụng được điển hình là khí mê tan chiếm đến 70-80% 
• Thành phần bùn hoạt tính được sử dụng để làm biến đổi các thành phần của nước thải. Nó có tính ổn định cao, có thể lưu trữ trong một thời gian dài
• Các thiết bị và hệ thống xử lý đơn giản, không quá cầu kỳ và phức tạp
• Là dạng xử lý sạch, không cần hóa chất hay chúng ta quen gọi là công nghệ xanh trong xử lý nước thải hiện nay

Nhược điểm của xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

• Quy trình xử lý nước thải kỵ khí rất nhạy cảm với các loại hóa chất độc hại. Bởi các loại hóa chất này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống vi sinh vật kỵ khí
• Xử lý nước thải chưa thực sự triệt để. Sau quá trình này cần sử dụng tiếp các quá trình và các bước tiếp theo mới có thể đưa nước thải thành nước thải sau xử lý ra môi trường
• Phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như môi trường, nhiệt độ, độ pH…

Một số loại bể kỵ khí hay dùng nhất hiện nay

Bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí USAB

Bể USAB là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor là một trong số dạng bể được sử dụng nhiều nhất trong xử lý nước thải

Dạng bể này là bể kín được sử dụng bằng vật liệu kim loại hoặc bê tông cốt thép. Bên trong có 2 ngăn là ngăn lắng và ngăn lên men .Nước thải được đưa vào theo chiều từ dưới lên trên, xuyên qua lớp bùn nhầy phía đáy

Bể USAB với chi phí đầu tư thấp, sử dụng nhiều cho nông nghiệp và sinh hoạt, hệ vi sinh vật kỵ khí ổn định và có thể sử dụng trong một thời gian dài

Bể vệ sinh tự hoại

Bể tự hoại là dạng bể cũng rất quen thuộc đối với chúng ta. Bể tự hoại được sử dụng rất nhiều trong hộ gia đình hiện nay

Bể vệ sinh tự hoại được thiết kế theo một thể thống nhất nước vào, xử lý, nước thải ra ngoài môi trường. Thông thường hiện nay có thể là loại 2 ngăn hoặc 3 ngăn tùy theo thiết kế. Một số bể vệ sinh tự hoại thường có mùi hôi gây khó chịu nguyên nhân là do khí và mùi thoát lên qua lỗ thoát và chất thải đã đầy. Lúc này chúng ta cần sử dụng các loại bột thông cống hoặc men vi sinh bổ sung thêm cho quá trình phân hủy của vi sinh vật kỵ khí

Bể lọc khí bám dính cố định – AFR(Anaerobic filter reactor)

Là dạng vể sử dụng các loại vật liệu lọc đặt trong bể để các loại vi sinh vật kỵ khí bám dính vào bên trong. Các vi sinh vật này bám trên vật liệu lọc sẽ không bị rửa trôi trong quá trình xả nước thải đi vào

Hầm biogas

Hầm biogas hay bể sinh học biogas là công trình được sử dụng nhiều ở khu vực nông thôn đặc biệt là ở các hộ chuyên chăn nuôi gia súc gia cầm. Đây là loại hầm sinh học sử dụng các loại vi sinh vật kỵ khí để phân hủy chất thải của động vật tạo ra khí sử dụng để đun nấu hay tạo ra nguồn năng lượng khác

Trên đây là toàn bộ nội dung bài viết về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí. Chúng ta đã đi qua các phần khái niệm, nguyên lý hoạt động và một số loại bể sinh học kỵ khí thường sử dụng phố biến hiện nay.

Cảm ơn các bạn đã quan tâm, hẹn gặp lại ở bài viết tiếp theo

Tuấn Hưng Phát là đơn vị chuyên cung cấp các loại van, đồng hồ đo nước cho các dự án, công trình xử lý nước thải hiện nay. Hàng hóa là nhập khẩu chính hãng và độc quyền tại Việt Nam với các thương hiệu nổi tiếng, chất lượng cao và giá thành cạnh tranh hợp lý

• Van cổng : Chất liệu gang, inox
• Van bướm: Chất liệu gang, inox, nhựa
• Lọc Y: Gang, inox, nhựa
• Rọ bơm: Gang, inox, nhựa
• Đồng hồ đo nước thải: Dạng cơ, dạng điện tử
• ……

Và rất nhiều linh, phụ kiện phục vụ cho ngành cấp thoát nước và xử lý nước. Với kinh nghiệm 15 năm trong lĩnh vực cung cấp thiết bị công nghiệp liên hệ với chúng tôi để có được thông tin chi tiết cũng như tư vấn các giải pháp, tư vấn sản phẩm chính xác nhất. Mong được hợp tác cùng khách hàng!