intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 6: Xử lý sinh học kỵ khí UASB

Chia sẻ: Hứa Tung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

62
lượt xem
5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 6: Xử lý sinh học kỵ khí UASB có nội dung trình bày về lịch sử phát triển của xử lý sinh học kỵ khí, ưu và nhược điểm của xử lý sinh học kỵ khí, so sánh cân bằng COD của xử lý hiếu khí và kỵ khí, quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết dội dung bài giảng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 6: Xử lý sinh học kỵ khí UASB

  1. BK BAØI GIAÛNG TPHCM CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC TRONG KYÕ THUAÄT MOÂI TRÖÔØNG CHÖÔNG 6 XÖÛ LYÙ SINH HOÏC KÎ KHÍ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) GVHD: TS. Leâ Hoaøng Nghieâm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com 1 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  2. BK TPHCM LÒCH SSÖÛ ÖÛ PHA PHAÙÙT TRIE TRIEÅÅN CU CUÛÛA X ÖÛ LY XÖÛ LYÙÙ SINH HO HOÏÏC KÒ KH KHÍÍ Nguoàn goác: phaân huûy kî khí buøn. Xöû lyù phaân, buøn. 1960 – 1980’s: Xöû lyù nöôùc thaûi caùc ngaønh coâng nghieäp noâng nghieäp. Xöû lyù nöôùc thaûi bia, röôïu, cheá bieán thöïc phaåm. 1980 – 1990’s: Xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp giaáy vaø boät giaáy. 1990’s: Xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp hoùa hoïc vaø hoùa daàu. Xöû lyù phenols, Terephthalate 1990 – 2000’s: Xöû lyù caûi taïo (ñaát, nöôùc) sinh hoïc baèng kî khí. PCE, BTEX 2 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  3. BK TPHCM ÖU VA ÖU VAØØ NH ÖÔÏC Ñ NHÖÔÏ IEÅM CU ÑIEÅ CUÛÛA X ÖÛ LY XÖÛ LYÙÙ SINH HO HOÏÏC KÒ KH KHÍÍ Ưu điểm Nhược điểm ™ Sinh ra ít bùn khoảng 3- 5 lần so ™ Vi sinh vật kỵ khí nhạy cảm và bị ức với xử lý sinh học hiếu khí chế với nhiều hợp chất độc hại. ™ Tiêu thụ ít năng lượng hơn, chỉ sử ™ Thời gian khởi động quá trình chậm dụng cho bơm nước thải vào nên khi không đủ bùn cung cấp ban chi phí vận hành thấp đầu ™ Diện tích đất sử dụng ít ™ Cần phải có các công trình xử lý ™ Chi phí xây dựng thấp phía sau để đảm bảo yêu cầu chất lượng nước ra ™ Tạo ra khí biogas có chứa 60 -75% methane là khí đốt có năng lượng ™ Sự phân hủy kỵ khí là quá trình cao sinh hóa và vsinh học phức tạp có thể phải nghiên cứu chi tiết thêm ™ Có thể giữa sinh khối trong thời gian dài khoảng vài tháng mà ™ Có thể phát sinh mùi hôi khó chịu không cần cung cấp dòng nước ™ Có thể tạo ra nước thải sau xử lý thải vào khó chịu về khía cạnh cảm quan. ™ Chịu được tải trọng hữu cơ cao ™ Không xử lý được nitơ, phốt pho và ™ Tiêu thụ ít chất dinh dưỡng vi sinh vật gây bệnh. ™ Áp dụng được ở quy mô nhỏ và lớn 3 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  4. SO SA SAÙÙNH BK TPHCM NH CAÂN BA BAÈÈNG NG COD CU CUÛÛA X ÖÛ LY XÖÛ LYÙÙ HIE HIEÁÁU KH KHÍÍ VA VAØØ KÒ KH KHÍÍ 4 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  5. QUAÙ TRÌNH PHAÂN HUÛY KÎ KHÍ CHAÁT HÖÕU CÔ (1) BK TPHCM ™ Quaù trình phaân huûy kî khí caùc chaát höõu cô laø quaù trình sinh hoùa phöùc taïp taïo ra haøng traêm saûn phaåm trung gian vaø phaûn öùng trung gian. ™ Phöông trình phaûn öùng sinh hoùa trong ñieàu kieän kî khí coù theå bieåu dieãn ñôn giaûn nhö sau: Chaát höõu cô + H 2 O + Chaát dinh döôõng ⎯Vi ⎯sinh ⎯⎯ vaät → Teá baøo môùi + Chaát höõu cô khoù phaân huûy + CO 2 + CH 4 + NH 3 + H 2 S + Q ™ Moät caùch toång quaùt, quaù trình phaân huûy kî khí xaûy ra theo 4 giai ñoaïn nhö sau. 5 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  6. QUAÙ TRÌNH PHAÂN HUÛY KÎ KHÍ CHAÁT HÖÕU CÔ (2) Caùc giai ñoaïn lyù thuyeát Lipids Polysaccharides Protein Acid nucleic Thuûy phaân Acid beùo Monosaccharides Amino acids Purines vaø pyrimidines Caùc hôïp chaát Acid voøng thôm ñôn hoùa giaûn Leân men Caùc saûn phaåm leân men khaùc acid nhö: propionate, butyrate, succinate, lactate, ethanol Acetate hoùa Caùc chaát neàn cho quaù trình leân men methane: H2,CO2, formate, methanol, methylamine, acetate Leân men methane Methane (CH4) + carbon dioxide (CO2) 6 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  7. QUAÙ TRÌNH PHAÂN HUÛY KÎ KHÍ CHAÁT HÖÕU CÔ (4) ™ Thuûy Phaân 9 Quaù trình naøy xaûy ra chaäm. 9 Toác ñoä thuûy phaân phuï thuoäc vaøo pH, kích thöôùc haït vaø daëc tính deå phaân huûy cuûa cô chaát. 9 Chaát beùo thuûy phaân raát chaäm. ™ Acid hoùa 9 VK leân men chuyeån hoùa caùc chaát hoøa tan thaønh chaát ñôn giaûn nhö: Acid beùo deå bay hôi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S vaø sinh khoái môùi. 9 Söï hình thaønh caùc acid coù theå laøm pH giaûm xuoáng 4,0. 7 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  8. QUAÙ TRÌNH PHAÂN HUÛY KÎ KHÍ CHAÁT HÖÕU CÔ (5) ™ Acetic hoùa (Acetogenesis) Vi khuaån acetic chuyeån hoùa caùc saûn phaåm cuûa giai ñoaïn acid hoùa thaønh acetate, H2, CO2 vaø sinh khoái môùi. ™ Methane hoùa (methanogenesis) Ñaây laø giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình phaân huûy kò khí. Acid acetic, H2, CO2, acid formic vaø methanol chuyeån hoùa thaønh methane, CO2 vaø sinh khoái môùi. Trong 3 giai ñoaïn thuûy phaân, acid hoùa vaø acetic hoùa, COD trong dung dòch haàu nhö khoâng giaûm. COD chæ giaûm trong giai ñoaïn methane. 8 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  9. Biogas Phân hủy kị khí Acetogenesis: Organics H 2O CO2 CH3COOH H2 Lên men Methane: CH4 CH3COOH H 2O CO2 CH4 OH- H2O HCO3- H2 9 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  10. Phaân huûy kò khí Löôïng CH4 sinh ra phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn höõu cô cuûa NT: ⎛ a b⎞ ⎛n a b⎞ ⎛n a b⎞ Cn H a O b + ⎜ n − − ⎟ H 2 O → ⎜ − + ⎟ CO 2 + ⎜ + − ⎟ CH 4 ⎝ 4 2⎠ ⎝ 2 8 4⎠ ⎝2 8 4⎠ Mc Carty (1964) tính theo lyù thuyeát coù 0,348m3 CH4 ôû ñieàu kieän chuaån sinh ra khi phaân huûy hoøan toaøn 1 kg COD. COD 10 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  11. COÂNG NGHE BK TPHCM NGHEÄÄ X ÖÛ LY XÖÛ LYÙÙ KÒ KH KHÍÍ COÂNG NGHEÄ XÖÛ LÍ KÒ KHÍ SINH TRÖÔÛNG SINH TRÖÔÛNG LÔ LÖÕNG BAÙM DÍNH XAÙO TROÄN TIEÁP XUÙC UASB LOÏC KÒ KHÍ TAÀNG LÔ LÖÕNG VAÙCH NGAÊN HOAØN TOAØN KÒ KHÍ 11 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  12. CA CAÙÙC QUA BK TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ 12 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  13. CA CAÙÙC QUA BK TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ ‰ Quaù trình phaân huûy kò khí xaùo troän hoaøn toaøn Xaùo troän lieân tuïc, khoâng coù tuaàn hoaøn buøn. Thích hôïp xöû lyù NT coù haøm löôïng CHC hoøa tan deã phaân huûy noàng ñoä cao hoaëc xöû lyù buøn höõu cô. Thieát bò xaùo troän coù theå duøng heä thoáng caùnh khuaáy cô khí hoaëc tuaàn hoaøn khí biogas (ñoøi hoûi coù maùy neùn khí biogas vaø daøn phaân phoái khí neùn). Trong quaù trình phaân huûy löôïng sinh khoái môùi sinh ra vaø phaân boá ñeàu trong toaøn boä theå tích beå. Do khoâng coù bieän phaùp naøo ñeå löu giöõ sinh khoái buøn, neân SRT chính laø HRT. SRT = 12-30 ngaøy. Taûi troïng ñaëc tröng cho beå naøy laø 0.5-6.0 kgVS/m3.ngaøy. 13 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  14. CA CAÙÙC QUA BK TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ ‰ Quaù trình tieáp xuùc kò khí (Anaerobic Contact Reactor) Goàm hai giai ñoaïn: (1) Phaân huûy kò khí ; (2) laéng hoaëc tuyeån noåi taùch rieâng phaàn caën sinh hoïc vaø NT sau XL. Haøm löôïng VSS trong beå = 4 000 – 6 000 mg/L. Taûi troïng chaát höõu cô töø 0.5 ñeán 10 kgCOD/m3/ngaøy vôùi thôøi gian löu nöôùc töø 12h cho ñeán 5 ngaøy. Biogas Vaøo khử khí Ra Buøn tuaàn hoaøn lắng II 14 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  15. CA CAÙÙC QUA BK TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ ‰ Loïc kò khí (Giaù theå coá ñònh doøng chaûy ngöôïc) - AF (Anaerobic Filter) Coät chöùa ñaày vaät lieäu raén trô (ñaù, soûi, than, taám nhöïa…) laø giaù theå coá ñònh cho vi sinh kò khí soáng baùm treân beà maët. Doøng nöôùc thaûi phaân boá ñeàu, ñi töø döôùi leân, tieáp xuùc vôùi maøng vi sinh baùm dính treân beà maât giaù theå. Do khaû naêng baùm dính toát cuûa maøng vi sinh daån ñeán löôïng sinh khoái trong beå taêng leân vaø SRT keùo daøi Î HRT nhoû, coù theå vaän haønh ôû taûi troïng raát cao. Chaát raén khoâng baùm dính coù theå laáy ra khoûi beå baèng xaõ ñaùy vaø röõa ngöôïc. 15 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  16. CA CAÙÙC QUA BK TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ ‰ Quaù trình kò khí baùm dính xuoâi doøng Nöôùc thaûi vaøo chaûy töø treân xuoáng qua lôùp giaù theå module. Giaù theå naøy taïo neân caùc doøng chaûy nhoû töông ñoái thaúng theo höôùng töø treân xuoáng. Ñöôøng kính doøng chaûy nhoû coù ñöôøng kính xaáp xæ 4cm. Vôùi caáu truùc naøy traùnh ñöôïc hieän töôïng bít taéc vaø tích luõy chaát raén khoâng baùm dính vaø thích hôïp lyù nöôùc thaûi coù SS cao. 16 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  17. BK CA CAÙÙC QUA TPHCM QUAÙÙ TRÌNH KÒ KH KHÍÍ ‰ Quaù trình kò khí taàng giaù theå lô löûng - AFBR (Anaerobic Fludized Bed Reactor) Biogas NT ñöôïc bôm töø döôùi leân qua lôùp VL haït laø giaù ra theå cho vi sinh soáng baùm. Vaät lieäu haït naøy coù ñöôøng kính nhoû, Æ tæ leä dieän tích beà maët/theå tích raát lôùn (caùt, than hoaït tính haït,…) taïo sinh khoái baùm dính lôùn. Doøng ra ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi ñeå taïo vaän toác doøng nöôùc ñi leân ñuû lôùn cho lôùp vaät lieäu haït ôû daïng lô tuaàn hoaøn löõng, giaûn nôû khoaõng 15-30% hoaëc lôùn hôn. vaøo Haøm löôïng sinh khoái trong beå coù theå leân ñeán 10.000- 40.000 mg/L. Do löôïng sinh khoái lôùn vaø HRT nhoû, quaù trình naøy coù theå öùng duïng xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä chaát höõu cô thaáp, (500-1000 mg BOD/l) 17 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  18. BE BEÅÅ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor) BK TPHCM 18 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  19. BK TPHCM UASB ‰ UASB ñöôïc nghieân cöùu vaø phaùt trieån bôûi Lettinga (1980s)vaø ñöôïc aùp duïng roäng raõi ôû Haø Lan vaø treân theá giôùi. ‰ Beå UASB goàm doøng nöôùc thaûi chaûy ngöôïc leân treân ñi xuyeân qua taàng buøn maät ñoä cao vôùi hoaït tính cuûa vi sinh vaät cao. ‰ Noàng ñoä buøn thay ñoåi doïc theo chieàu cao cuûa beå: 9 Noàng ñoä vaø maät ñoä raát cao vaø buøn haït coù khaû naêng laéng toát ôû phaàn gaàn ñaùy beå (ñeäm buøn – sludge bed): 4-10% töùc laø 40 -100 g TS/L) 9 Buøn nheï vaø phaân taùn ôû phaàn gaàn maët beå (taàng buøn daõn nôû – sludge blanket): 1 – 3 % hay 10 -30 g TS/L) 19 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
  20. BK TPHCM UASB ‰ Quaù trình bieán ñoåi chaát höõu cô xaûy ra trong vuøng phaân huûy (ñeäm buøn vaø taàng buøn daõn nôû). ‰ Nöôùc thaûi vaø buøn ñöôïc xaùo troän ñeàu vôùi nhau nhôø doøng vaøo vaø caùc boït khí. ‰ Nöôùc thaûi ñi vaøo ôû ñaùy vaø ñi ra qua vuøng laéng vaø maùng thu nöôùc phía treân. ‰ Boä phaän taùch khí ñaët ôû döôùi vuøng laéng ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän laéng toát nhaát cho boâng buøn. ‰ Boâng buøn ( 1 – 5 mm) sau khi taùch khí rôi trôû laïi vuøng phaân huûy (ñeäm buøn vaø taàng buøn daõn nôû). ‰ Thôøi gian löu buøn hay tuoåi buøn (SRT – solid residence times): > 30 ngaøy 20 TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1