Bài thuyết trình: Các đặc điểm chính của bể UASB

Chia sẻ: Mai Thanh Điền | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

764
lượt xem 185
download

Bài thuyết trình: Các đặc điểm chính của bể UASB

Mô tả tài liệu

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài thuyết trình: Các đặc điểm chính của bể UASB trình bày khái quát quá trình xử lý sinh học kỵ, bể UASB, lý thuyết Spaghetti trong việc tạo bùn, ưu – nhược điểm của quá trình kị khí, các yếu tố kiểm soát, so sánh bể kị khí và bể uasb.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình: Các đặc điểm chính của bể UASB

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN MÔN VI SINH VẬT MÔI TRƯỜNG GVHD:Th.S Nguyễn Bằng Phi Tên sinh viên thực hiện: (Nhóm 13) 1. Lê Duy Khánh 2. Mai Thế Tâm 3. Mai Thanh Điền 4. Nguyễn Ngọc Hữu Bình Dương, 26 tháng 05 năm 2014 MỤC LỤC
I. MỞ ĐẦU Vi sinh vật là một th ế gi ới sinh v ật vô cùng nh ỏ bé mà ta không th ể quan sát bằng mắt thường. Nó phân b ố kh ắp m ọi n ơi, trong đ ất, trong n ước, trong không khí... Vi sinh v ật đóng vai trò vô cùng quan tr ọng trong t ự nhiên cũng như trong cuộc s ống của con ng ười. Nó bi ến đá m ẹ thành đ ất tr ồng, nó làm giàu chất h ữu cơ trong đất, nó tham gia vào t ất c ả các vòng tu ần hoàn b ật chất trong tự nhiên. Nó là các khâu quan tr ọng trong chu ỗi th ức ăn c ủa h ệ sinh thái. Nó đóng vai trò quy ết đ ịnh quá trình t ự làm s ạch các môi tr ường t ự nhiên. Từ xa xưa, con người đã bi ết sử dụng VSV trong đ ời s ống h ằng ngày. Các quá trình làm rượu, làm d ấm, mu ối chua... đ ều ứng d ụng đ ặc tính sinh h ọc của các nhóm VSV. Khi khoa h ọc phát tri ển, bi ết rõ vai trò c ủa VSV thì vi ệc ứng dụng trong sản xuất và đời sống h ằng ngày càng r ộng rãi và có hi ệu qu ả lớn. Trong lĩnh vực bảo vệ môi tr ường, con ng ười đã s ử d ụng VSV làm s ạch môi trường, xử lý các ch ất đ ộc h ại, s ử d ụng VSV trong vi ệc ch ế t ạo phân bón hóa h ọc, thu ốc b ảo v ệ th ực v ật không gây đ ộc đ ến môi tr ường và b ảo v ệ sự cân bằng sinh thái. Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới các dạng hòa tan, keo, không tan, bay hơi, không bay hơi, dễ phân hủy, khó phân hủy,... Ph ần lớn các ch ất h ữu c ơ trong nước đóng vai trò là cơ chất đối với vi sinh v ật. Nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và tạo năng lượng cho vi sinh vật. Vì thế, công ngh ệ x ử lý n ước thải bằng sinh học thường được áp dụng vì dựa trên cơ sở hoạt động c ủa vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước th ải, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng. Chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng, sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa, nh ưng do trong môi trường có các vi khuẩn giúp cho quá trình chuyển hóa, phân hủy chất hữu cơ nên khi xử lý nước thải cần xem xét nước thải có các vi sinh vật hay không để lợi dụng sự có mặt của nó và nếu có thì tạo điều kiện t ốt nh ất cho các vi sinh v ật phát triển và từ đó chúng đóng vai trò to lớn trong việc xử lý nước thải. Trong xử lý nước thải, có các loại phương pháp xử lý sinh lọc như: Phương pháp kỵ khí : sử dụng vi sinh vật kỵ khí , hoạt động trong môi trường không có Oxy ( xử lý bằng phương pháp dùng bể UASB). Phương pháp hiếu khí : sử dụng vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong điều kiện cung cấp Oxy liên tục. Trong chủ đề này ta đề cập đến phương pháp xử lý sinh h ọc k ỵ khí mà n ổi b ật là xử lý bằng phương pháp dùng bể UASB. I. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC KỴ KHÍ
II.1. Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các vi sinh v ật k ị khí và vi sinh vật tùy nghi để phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải, ở điều kiện không có oxi hòa tan với nhiệt độ, pH… thích h ợp đ ể cho các s ản phẩm dạng khí (CO2, CH4). Quá trình phân hủy kị khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát: (CHO)n NS → CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + Tế bào VI SINH Quá trình sinh học kị khí có thể xử lý nước th ải có hàm l ượng ch ất b ẩn h ữu cơ cao BOD ≥ 10 – 30 (g/l). Có nhiều chủng loại vi sinh v ật cùng nhau làm vi ệc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học. II.2. Các công nghệ xử lý kị khí
II. BỂ UASB III.1. Tổng quan và vị trí của UASB: UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process – Quy trình kỵ khí có t ầng bùn dòng chạy ngược. UASB được nghiên cứu và phát triển vào cuối những năm 1970 bởi Tiến sĩ Gatze Lettinga và các đồng nghiệp tại trường đại học Wageningen (Hà Lan). Lúc đầu công nghệ UASB được xây dựng thí điểm để xử lý nước th ải c ủa m ột nhà máy sản xuất đường từ củ cải ở Hà Lan . Sau đó, công nghệ này được nhanh chóng phát triển và ứng dụng trên quy mô lớn trong XLNT nhà máy đường, chế biến tinh bột khoai tây, và các ngành công nghiệp thực phẩm khác cũng như các nhà máy tái chế giấy trên khắp đất nước Hà Lan cuối nh ững năm 1970. Năm 1980, công nghệ UASB được công bố và ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. UASB là một trong những phương pháp XLNT bằng biện pháp sinh học kỵ khí được ứng dụng rộng rãi do các đặc điểm sau: - Cả 3 quá trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí được đặt chung trong một công trình - Tạo thành các loại bùn hạt kỵ khí có mật độ VSV cao và tốc độ lắng vượt xa do với lớp bùn hiếu khí lơ lửng. Do đặc tính của bể UASB xử lý được chất hữu cơ có hàm l ượng cao nh ưng không triệt để. Do đó, đối với nước thải có hàm lượng BOD cao thì trong s ơ đ ồ công nghệ vị trí bể UASB thường đặt trước bể hiếu khí Aerotank nhằm để xử lý triệt để chất hữu cơ trong nước thải, vì vể UASB chỉ xử lý BOD gi ảm v ề một mức độ nhất định, không triệt để, còn bể Aerotank thì có th ể xử ký được chất hữu cơ có nồng độ thấp đạt hiếu quả cao. Do đó, bể UASB th ường đặt trước bể hiếu khí. Tùy vào chất lượng nước ra thì sau bể UASB có th ể có ho ặc không có bể xử lý hiếu khí. III.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động bể UASB: III.2.1. Cấu tạo Bể UASB chia thành 2 vùng chính: - Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí : (không chiếm quá 60% thể tích bể). Là lớp bùn hoạt tính chứa các VSV kỵ khí có khả năng phân h ủy các h ợp ch ất hữu cơ, nước thải vào được chảy qua lớp bùn này để xử lý. - Vùng lắng: nằm phí trên lớp bùn kỵ khí. Nước thải sau khi phân hủy sẽ di chuyển lên vùng này để thực hiện quá trình lắng cặn.
Ngoài ra còn có hệ thống phân phối nước vào, hệ thống thu nước ra, hệ thống thu khí và một số hệ thống phụ trợ khác. III.2.2. Nguyên tắc hoạt động của bể UASB: Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình x ử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn h ạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là CH 4 và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh h ọc d ạng h ạt. Khí sinh ra t ừ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí t ự do n ổi lên phía m ặt b ể. Tại đây, quá trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5 – 10%. Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống. Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo. Sự xử lý xảy ra khi nước thải đến và tiếp xúc với các hạt sinh khối và sau đó đi ra khỏi thiết bị từ phía trên của thiết bị. Trong suốt quá trình này thì sinh kh ối với đặc tính lắng cao sẽ được duy trì trong thiết bị. Một trong những bộ ph ận
quan trọng của thiết bị UASB đó là bộ phận tách khí - l ỏng - rắn ở phía trên c ủa thiết bị. Trong quá trình xử lý nước thải, lượng khí tạo ra ch ủ y ếu là CH 4 và CO2 tạo nên sự lưu thông bên trong giúp cho việc duy trì và t ạo ra h ạt sinh h ọc. Các bọt khí tự do và các hạt khi thoát lên tới đỉnh của bể tách khỏi các h ạt rắn và đi vào thiết bị thu khí. Dịch lỏng chứa một số chất còn lại và h ạt sinh h ọc chuyển vào ngăn lắng, ở đó chất rắn được tách khỏi chất lỏng và quay trở lại lớp đệm bùn, nước thải sau đó được thải ra ngoài ở phía trên của thiết bị. Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9m/h (nếu bùn ở dạng bùn hạt), pH thích hợp cho quá trình phân h ủy k ỵ khí dao đ ộng trong khoảng 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ ki ềm (1000 – 5000 mg/L) đ ể bảo đảm pH của nước thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH < 6,2 – vi sinh vật chuy ển hóa methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với vi sinh vật acetate hóa (2 – 3 gi ờ ở 350C so với 2 – 3 ngày, ở điều kiện tối ưu). Do đó, trong quá trình v ận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh v ật acid hóa s ẽ t ạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuy ển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa. III.3. Hoạt động của bùn trong bể UASB Đóng vai trò quyết định trong việc phân huỷ và chuyển hoá chất hữu cơ. Chia thành 2 vùng rõ rệt và chiều cao ¼ bể từ đáy tính lên. Lớp bùn hình thành do các hạt cặn keo tụ nồng độ 5 ÷ 7%. L ớp bùn l ơ l ửng nồng độ 1000 ÷ 3000mg/l. Nồng độ cao của bùn cho phép bể làm việc với tải trọng chất hữu cơ cao. Bùn nuôi cấy ban đầu: Bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính metan. Độ hoạt tính metan ngày càng cao thì thời gian khởi động càng ngắn. Nếu sử dụng được bùn hạt ho ặc bùn lấy từ một bể xử lý kỵ khí là tốt nhất. Ngoài ra có th ể sử dụng bùn ch ứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng. Hoạt tính mêtan Hàm lượng Loại bùn (kg CH4 – COD/kg VSS) (kg VSS/m3) Bùn hạt 0,8 ÷ 1,5 15 ÷ 35 Bùn từ các bể xử lý lý kỵ khí khác 0,4 ÷ 1,2 10 ÷ 25 Bùn cống rãnh 0,02 ÷ 0,1 8 ÷ 20 Phân chuồng 0,02 ÷ 0,08 20 ÷ 80 Bùn bể tự hoại 0,01 ÷ 0,02 15 ÷ 50 Phân bò tươi 0,001 ÷ 0,006 30 ÷ 100 Phân gia súc khác 0,001 ÷ 0,004 30 ÷ 100
Nồng độ bùn nuôi cấy ban đầu cho bể UASb tối thiêt là 10 kgVSS/m 3. Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể. Khi mới nuôi cấy, vận tốc nước bơm vào bể phải đủ nh ỏ để không đẩy bùn ra ngoài. Mặt khác, chất lượng nước đầu vào nên pha loãng trước khi bơm vào bể để giảm nồng độ COD nhằm giúp VSV phát triển tốt. Cần chú ý đ ến l ượng khí sinh ra để biết được sự phát triển của các vi khuẩn sinh metan. II. LÝ THUYẾT SPAGHETTI TRONG VIỆC TẠO BÙN HẠT IV.1. Những đặc tính của bùn hạt kỵ khí Bùn hạt được xem là một sinh khối có một số đặc tính xác định. Các đặc tính của bùn hạt được nêu lên bởi bao gồm: vận tốc lắng cao, có một độ bền cơ học nhất định, hoạt tính tạo khí methan và hoạt tính kh ử sunfate cao. V ề ph ương diện vi sinh học, bùn hạt bao gồm một h ệ vi sinh vật cân b ằng, nó bao g ồm t ất cả các loài vi khuẩn cần thiết cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu c ơ có trong nước thải. Về mặt hình thái học, bùn hạt được mô tả là một h ạt rắn có kích th ước tương đối lớn (d > 0.5 mm) với một bề mặt rõ ràng. Cùng với mật độ tương đối cao, hình thái học ổn định, bùn hạt có khả năng lắng rất tốt. Trái ngược với các dạng sinh khối ổn định khác, các phần tử vật chất mang tính trơ không những đóng vai trò hết sức cần thiết trong sự hình thành bùn h ạt kỵ khí mà còn là một trong những yếu tố rất quan trọng có liên quan đến khả năng ổn định của chúng. Quan hệ giữa những nhân tố sinh học và vật lý trong quá trình tạo hạt của bùn được mô tả trong Hình 1.
Hình 1. Quan hệ giữa những nhân tố sinh học và vật lý trong quá trình tạo hạt của bùn. Chất lượng bùn hạt Chất lượng của bùn hạt phụ thuộc vào nhiều đặc tính: các đặc tính sinh học và các đặc tính vật lý của bùn. Các đặc điểm lý học quan trọng nh ất c ủa bùn hạt trong các mô hình là: khả năng lắng và độ bền cơ học. Tất nhiên các quá trình sinh học được xác định chủ yếu bởi thành phần và số lượng các loài vi sinh vật, nhưng các nhân tố khác cũng đóng vai trò quan trọng, ví dụ nh ư đ ộ x ốp của bùn hạt, kích thước hạt nhân của bùn và độ thẩm thấu của cơ chất và các s ản phẩm khác vào bùn hạt.
Cơ chế tạo hạt của bùn Sự hình thành bùn hạt trong thực tế là một quá trình tự nhiên. Hiện tượng này thường xuất hiện trong tất cả các hệ thống xử lý nước thải dùng công ngh ệ sinh học đáp ứng được những điều kiện cơ bản. Một trong những lý thuy ết để giải thích quá trình tạo hạt của bùn là lý thuyết “spaghetti”, trong đó vi sinh v ật dạng sợi đan xen vào nhau tạo thành một viên nấm (viên spaghetti). Các viên ban đầu này có thể hình thành một bề mặt lôi kéo các vi sinh v ật khác tham gia vào quá trình phân huỷ kỵ khí và hình thành bùn hạt. Cơ chế tạo thành bùn hạt có thể được minh hoạ trong Hình 2. Hình: Viên nấm (viên spaghetti)
Hình 2. Lý thuyết spaghetti trong việc tạo thành bùn hạt. I: Các vi khuẩn methan khác nhau II: Đan chéo nhau tạo thành bông III: Tạo thành viên spaghetti IV: các vi khuẩn kỵ khí gắn lên bề mặt viên spaghetti và tạo thành bùn hạt IV.2. Những phương pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn Để quá trình tạo hạt của bùn thuận lợi, cần một số yêu cầu như sau: • Thêm vào mô hình những hạt rắn hay những vật làm nhân để vi sinh v ật bám dính và phát triển. Những hạt này phải đủ nặng để lưu lại trong mô hình. • Phải loại bỏ liên tục và hoàn toàn những ph ần tử nhẹ trong bùn làm nhân ban đầu (seed sludge) vì nếu vi sinh vật phát triển trên nh ững cu ộn bùn này sẽ dễ dàng trôi ra ngoài hệ thống. Không sử dụng lại những cuộn bùn đã b ị trôi ra ngoài hệ thống. • Quá trình tạo hạt sẽ xảy ra nhanh hơn trong điều kiện nồng độ cơ ch ất đầu vào thấp, từ 1 ÷ 3gCOD/L. Sử dụng tuần hoàn dòng th ải trong giai đoạn đầu khởi động hệ thống khi COD vượt mức 3g/L. • Tải trọng hữu cơ (OLR) cần tăng lên theo dạng bậc thang, khi hi ệu su ất loại bỏ COD đạt 80%. • Duy trì nồng độ acetat ở mức thấp (
SS trong dòng vào sẽ làm chậm quá trình tạo hạt, khi n ồng đ ộ SS r ất cao làm quá trình tạo hạt khó xảy ra. Do đó, cần sử dụng các công trình đơn v ị khác đ ể loại bỏ SS trong dòng vào, sao cho SS < 200mg/L. • Nếu nồng độ muối Canxi cao có thể làm dẫn đến CaCO 3 kết tủa trên bùn, làm chậm quá trình tạo hạt và làm giảm hoạt tính bùn. • Nhiệt độ phù hợp cho quá trình tạo hạt là ở nhiệt độ trung bình (20 ÷ 45 oC – mesophilic) và nhiệt độ cao (45 ÷ 70oC – thermophilic). • pH nên duy trì ở mức lớn hơn 6,2. III. ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH KỊ KHÍ TRONG BỂ UASB. V.1. Ưu điểm - Ít tiêu tốn năng lượng vận hành: do quá trình phân hủy là quá trình gi ả l ập tự nhiên với cường độ ca, sự phân hủy xảy ra chủ y ếu do các VSV k ỵ khí tạo ra cho nên khi vận hành bể tốn ít chi phí. Chi phí ch ủ y ếu là quá trình bơm nước vào bể và quá trình tuần hoàn bùn, hút bùn. - Công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp: khi bể đã đi vào hoạt động thì quá trình vận hành dễ dàng, không dòi hỏi sử dụng công nghệ cao - Quá trình hoạt động của bể tạo ra được lượng bùn hoạt tính cao nhưng lượng bùn sinh ra không nhiều dẫn đến giảm được chi phí x ử lý bùn phát sinh. - Lượng bùn sinh ra dễ dàng tách khỏi nước. - Đạt hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao. - Tạo nguồn năng lượng có ích từ khí metan. V.2. Nhược điểm - Diện tích xây dựng mặt bằng tương đối lớn. - Quá trình khởi động bể tốn thời gian (giai đoạn nuôi cấy bùn hạt), khó kiểm soát quá trình. - Tăng sinh khối chậm. - Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí. - Nhạy cảm với nhiệt độ, pH, chất độc. - Dễ mất ổn định. - Không xử lý được hoàn toàn chất ô nhiễm. III. CÁC YẾU TỐ KIỂM SOÁT
VI.1. Nhiệt độ: Nhóm sinh vật kỵ khí có 3 vùng nhiệt độ thích hợp cho sự phân h ủy các ch ất hữu cơ: - Vùng nhiệt độ cao: 45 ÷ 60oC (thermophilic). - Vùng nhiệt độ trung bình: 20 ÷ 45oC (mesophilic). - Vùng nhiệt độ thấp: dưới 20oC (psychrophilic). Hai vùng nhiệt độ đầu thích hợp cho hoạt động của nhóm VSV sinh metan. ở nước ta, nhiệt độ trung bình: 20 ÷ 32oC thích hợp cho nhóm VSV ở nhiệt độ trung bình phát triển. Dưới 10oC, VSV metan hầu như không hoạt động. Trong nhiều tài li ệu đã nghiên cứu, ở nhiệt độ 45 ÷ 55oC, hiệu quả xử lý cao hơn rất nhiều so với ở nhiệt độ thường. Về mùa hè với nhiệt độ cao các VSV hoạt động mạnh hơn do đó quá trình xử lí cũng tốt hơn. Về mùa đông nhiệt độ giảm xuống thấp các VSV bị ức chế hoạt động do đó hiệu quả xử lí thấp (78,3%) hơn nhiều so với mùa hè (92,8%). Trong hệ thống xử lí nước thải công suất lớn có thể s ử dụng khí CH 4 để gia nhiệt dòng nước thải đầu vào làm tăng nhiệt độ môi trường vào mùa đông làm hiệu quả xử lí sẽ tốt hơn.Trong khoảng nhiệt độ 40 ÷ 55o hiệu quả xử lí sẽ cao hơn rất nhiều so với ở nhiệt độ thường. VI.2. Thời gian lưu: Thời gian lưu (HRT) tùy theo loại nước thải và điều kiện môi trường , phải đủ lâu để cho phép các hoạt động trao đổi chất kỵ khí xảy ra.
Bể phân hủy kỵ khí tăng trưởng dính bám (attached growth) có HTR 1-10 ngày trong khi bể kỵ khí tăng trưởng lơ lửng đòi hỏi 10 – 60 ngày (Polprasert, 1989). VI.3. Độ pH: Trong xử lí kị khí pH của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt đ ộng, sinh sản và phát triển của sinh vật. Đối với từng nhóm t ừng loài vsv có m ột kho ảng pH TỐI ƯU. Trong xử lí kị khí mêtan thì có 2 nhóm thực hiện: nhóm VSV th ực hiện quá trình axit hóa làm pH môi trường giảm đi. Khi độ pH xuống th ấp thì quá trình axit hóa chậm lại. Nhóm thứ 2 thực hiện quá trình metan hóa phát tri ển t ốt ở giá trị PH gần trung tính hoặc gần trung tính. pH là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu xuất quá trình xử lí nước thải. Với pH = 7 hiệu xuất xử lí đạt giá trị cao nh ất (88,3%). Hi ệu xuất xử lí thấp nhất với pH = 6 (63,8%). Ở pH kiềm tính VSV ít b ị ảnh h ưởng hơn so với pH axit. Ở pH axit VSV hoạt động kém hiệu quả hơn so với trong môi trường kiềm và ở giá trị kiềm nhẹ nhóm vi khuẩn sinh metan cũng ít b ị ảnh hưởng. Vi khuẩn metan hoạt động ở pH 6.7 – 7.4 ; tối ưu 7 – 7.2 ; quá trình có th ể thất bại nếu pH gần đến 6 .Vi khuẩn acidogenic tạo các acid làm cho bể ph ản ứng có khuynh hướng dẫn đấn pH thấp . VI.4. Cạnh tranh giữa VK metan và vi khuẩn khử Sunfat
Vi khuẩn metan và VK khử sunfat rất cạnh tranh ở tỷ số COD/SO4 = 1,7 – 2,7 Tỷ số này tăng có lợi cho vi khuẩn metan. VI.5. Các yếu tố gây độc • Oxy • Ammonia • Hydrocabon có Clo • Hợp chất có vòng Benzen • Formadehyd • Acid bay hơi • Acid béo mạch dài • Kim loại nặng • Cyanide, Sulfide, Tanin. • Độ mặn Các hợp chất vô cơ độc và ức chế
Các hợp chất hữu cơ độc và ức chế
VI.6. Các chất dinh dưỡng Để bảo đảm năng suất sinh khí của bể, nguyên liệu nạp nên ph ối trộn để đ ạt được tỉ số C/N từ 25/1 ¸ 30/1 bởi vì các vi khuẩn s ử d ụng carbon nhanh h ơn s ử
dụng đạm từ 25 ¸ 30 lần. Các nguyên tố khác nh ư P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá trình sinh khí tuy nhiên C/N được coi là nhân tố quyết định. VI.7. Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp có thể biểu thị bằng 2 nhân tố sau: Hàm lượng chất hữu cơ biểu thị bằng kg COD/m 3/ngày hay VS/m3/ngày Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp trong bể HRT Lượng chất hữu cơ nạp cao sẽ làm tích tụ các acid béo do các vi khuẩn ở giai đoạn 3 không sử dụng kịp làm giảm pH của hầm ủ gây bất lợi cho các vi khu ẩn methane. VI.8. Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp Các chất khoáng trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình sinh khí methane. Ví dụ ở nồng độ thấp Nikel làm tăng quá trình sinh khí. Các chất khoáng này còn gây hiện tượng cộng hưởng hoặc đối kháng. Hiện tượng cộng hưởng là hiện tượng tăng độc tính của một nguyên tố do s ự có m ặt một nguyên tố khác. Hiện tượng đối kháng là hiện tượng giảm độc tính c ủa một nguyên tố do sự có mặt của một nguyên tố khác. Hiện tượng cộng hưởng và đối kháng của các cation đối với quá trình lên men yếm khí (EPA, 1979, trích dẫn bởiChongrak, 1989) Cations gây độc Cations cộng hưởng Cations đối kháng B Ammonium – N Ca, Mg, K Na Ca Ammniu - N, Mg K, Na Mg Ammonium - N, Ca K, Na K K, Na Na Ammonium - N, Ca, MgK IV. SO SÁNH BỂ KỊ KHÍ VÀ BỂ UASB
Bể UASB Bể kỵ khí Cấu tạo Bể có thể xây bằng gạch hoặc Bể lọc khí làm bằng vật liệu bê tông cốt thép. Để tách khí nổi polyspiren với đường kính khỏi nước thải, trong bể gá thêm hạt 3-5mm, chiều dài vật liệu tấm phẳng đặt nghiêng so với 2m. phương ngang >= 350. thể tích ngăn lắng tính theo thời gian lưu nước >= 1 giờ. Tổng chiều cao ngăn lắng khoảng 2m, chiều cao phần lắng >=1m. Nguyên tắc Nước thải sau khi điều chỉnh pH Nước thải đưa vào phân phới hoạt động theo ống vào hệ thống phân phối đều theo diện tích đáy bể đi điều trên diện tích đáy bể. Nước lên tiếp xúc với lớp vật liệu thải từ dưới lên với vận tốc v = lục tạo màng vi sinh dính bám. 0.6-0.9 m/h. Cứ sau thời gian 2-3 ngày, khi Bùn trong bể lắng được hình tổn thất thủy lực tăng lên, cho thành 2 vùng rõ rệt ở chiều cao ¼ xả bùn ra khỏi bể một lần tính từ đáy bể lên, lớp bùn này hình thành do các hạt keo tụ có nồng độ 5-7% phía trên lớp này là lớp bùn lơ lững có nồng độ 1000-3000mg/l gồm các bông cặn chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian vận hành từ 3-4 tháng. Nếu cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo metan trước với nồng độ thích hợp vận hành với chế độ thủy lực