Công nghệ xử lý nước thải sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoàn toan trong nước thải hay một số chất gây ô nhiễm vô cơ khác, chẳng hạn như H2S, Sunfit, Nito… Công nghệ này dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật nhằm phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh sử dụng các chất hữu cơ cùng một vài khoáng chất khác để phát triển. Bài viết này sẽ chia sẻ một cách tổng quát tới bạn đọc về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp kỵ khí.

Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí để duy trì chất lượng nước
Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí để duy trì chất lượng nước

1. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Đây là quá trình sinh hóa vô cùng phức tạp, nó tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian. Nói một cách tổng quan nhất, quá trình phân hủy kỵ khí của công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt này có thể xảy ra theo 4 giai đoạn như sau:

  • Giai đoạn 1: Thủy phân và cắt mạch các hợp chất cao phân tử
  • Giai đoạn 2: Tiến hành Acid hóa
  • Giai đoạn 3: Acetate hóa
  • Giai đoạn 4: Methane hóa.

Các chất thải hữu cơ có chưa nhiều cao phân tử như protein, celluloses, carbohydrates, chất béo… tại giai đoạn thủy phân sẽ được cắt mạch và tạo thành những phân tử có cấu trúc đơn giản và dễ phân hủy hơn. Phản ứng thủy phân sẽ thúc đẩy chuyển hóa protein thành amino acids. Chất béo thành acid béo và carbohydrates thành đường đơn.

Tiếp đến, trong giai đoạn tiến hành acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản sẽ chuyển hóa thành acetic acid và H2O, CO2. Ngoài ra, CO2, H2O và methanol cũng sẽ được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrates. Riêng vi sinh vật khi chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một vài loại cơ chất nhất định như CO2, acetate, metanol và CO… Các phương trình phản ứng sẽ xảy ra như sau:

4H2  +  CO2 => CH4   +  2H2O

4HCOOH  => CH4  + CO2  + 2H2O

CH3COOH  => CH4  +  CO2

4CH3OH  => 3CH4  +  CO2  +  2H2O

4(CH3)3N  +  H2O  => 9CH4  +  3CO2  +  6H2O  +  4NH3

2. Công nghệ bể xử lý kỵ khí

Trong suốt quá trình xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ kỵ khí, các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành metanol và CO2. Hệ thống xử lý khí kỵ có thể là các bể hoặc các dạng khác của bình phản ứng tải trọng cao.

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt mang những đặc trưng riêng
Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt mang những đặc trưng riêng

Bể kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cùng hàm lượng cặn rất cao. Độ sâu của bể phải lớn từ 2,4m và có thể đạt tới 9,1m cùng thời gian và lưu lượng nước dao động trong khoảng 20 đến 50 ngày.

Đối với quá trình ổn định nước thải sinh hoạt trong bể sẽ xảy ra dưới tác dụng kết hợp giữa quá trình kết tủa và chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2, các chất khí khác cùng acid hữu cơ và các tế bào mới. Hiệu suất chuyển hóa có thể đạt tới mức phần trăm rất cao, từ 70 cho tới 80%.

3. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học kỵ khí UASB

Tiếp theo, bài viết xin chia sẻ một số thông tin về quá trình kỵ khí đang được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới, đó là công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt  áp dụng UASB (Up-flow Anaerobic Slugle Blanked). Công nghệ này có 2 đặc điểm chính giúp nó trở nên phổ biến như sau:

  • Tất cả quá trình từ phân hủy, lắng bùn và tách khí đều được lắp đặt trong cùng một công trình.
  • Bùn tạo thành có dạng hạt với mật độ vi sinh vật cực kỳ cao cùng tốc độ lắng vượt xa với bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng thiếu khí.
  • Ngoài ra, công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt UASB còn có một vài ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính thiếu khí như sau:
  • Bùn khi sinh ra dễ tách nước
  • Không tiêu tốn nhiều năng nượng khi vận hành do không cần cung cấp oxy
  • Rất ít bùn dư, giảm chi phí đáng kể xử lý bùn
  • Có thể thu hồi năng lượng từ khí metanol
  • Nhu cầu dinh dưỡng cũng thấp hơn nên giảm được chi phí bổ sung dinh dưỡng
  • Có thể hoạt động theo mùa bởi kỵ khí có thể phục hồi trở lại và hoạt động sau thời gian dừng không nạp liệu.

Kết luận

Thực hiện công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cần theo quy trình diễn
Thực hiện công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt cần theo quy trình diễn

Nói tóm lại, bản chất của phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ sinh học mà cụ thể ở đây là phương pháp kỵ khí là phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ dựa vào vi sinh vật. Để có thể đạt được hiệu quả phân hủy sinh học các chất ô nhiễm hữu cơ cao, quá trình cần bổ sung những chất dịnh dưỡng như phốt pho, nito cùng một vài nguyên tố hiếm khác. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp kỵ khí được áp dụng rất rộng rãi nhờ chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp.

Bài viết trên đây vừa chia sẻ một số thông tin về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp kỵ khí. Mong rằng, với nghiên cứu của các nhà khoa học cùng sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học như hiện nay, những phương pháp xử lý nước thải sẽ được tối ưu hơn nữa.

Hy vọng, bài viết này sẽ mang tới những thông tin hữu ích dành cho bạn. Chúc bạn thành công!

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp kỵ khí

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *