TR NG Đ I H C TH D U M T ƯỜ Ạ Ọ Ủ Ầ Ộ
KHOA MÔI TR NGƯỜ
Ể Ậ
MÔN VI SINH V T MÔI TR NG ƯỜ TI U LU N Ậ
GVHD:Th.S Nguy n B ng Phi
ễ
ằ
ệ (Nhóm 13) ự
Tên sinh viên th c hi n: 1. Lê Duy Khánh 2. Mai Th Tâmế 3. Mai Thanh Đi nề 4. Nguy n Ng c H u ữ ễ ọ
ươ
Bình D ng, 26 tháng 05 năm 2014 M C L C
Ụ
Ụ
I. M Đ UỞ Ầ Vi sinh v t là m t th gi
ỏ ế ớ
ấ ằ ườ ướ ậ ắ ậ ắ ọ ơ
ọ
ế ư ườ
ấ ẹ ấ ả
ấ ấ ữ ự ứ ỗ
sát b ng m t th ố không khí... Vi sinh v t đóng vai trò vô cùng quan tr ng trong t ậ nh trong cu c s ng c a con ng ủ ộ ố giàu ch t h u c trong đ t, nó tham gia vào t ơ ch t trong t thái. Nó đóng vai trò quy t đ nh quá trình t làm s ch các môi tr ng t ủ ệ ự ọ ự ạ
T xa x a, con ng ư ườ ằ ườ ừ
ế ị i đã bi ấ ế ử ụ ố ờ ố ụ ượ
ặ ủ ể
ụ ệ
ộ ử ụ ườ ả
ng, con ng ử ụ ế ạ ườ ử
ng và b o v ế ả ố ộ
i sinh v t vô cùng nh bé mà ta không th quan ể ộ c, trong ng. Nó phân b kh p m i n i, trong đ t, trong n nhiên cũng ự i. Nó bi n đá m thành đ t tr ng, nó làm ồ ấ ậ t c các vòng tu n hoàn b t ầ nhiên. Nó là các khâu quan tr ng trong chu i th c ăn c a h sinh nhiên. t s d ng VSV trong đ i s ng h ng ngày. Các ọ u, làm d m, mu i chua... đ u ng d ng đ c tính sinh h c quá trình làm r ề ứ t rõ vai trò c a VSV thì vi c ệ c a các nhóm VSV. Khi khoa h c phát tri n, bi ế ọ ủ ả ng d ng trong s n xu t và đ i s ng h ng ngày càng r ng rãi và có hi u qu ả ứ ằ ờ ố ấ ạ i đã s d ng VSV làm s ch l n. Trong lĩnh v c b o v môi tr ự ớ ườ ệ ng, x lý các ch t đ c h i, s d ng VSV trong vi c ch t o phân môi tr ệ ấ ộ ạ bón hóa h c, thu c b o v th c v t không gây đ c đ n môi tr ệ ườ ệ ự ậ ả ọ s cân b ng sinh thái. ự
i d Các h p ch t h u c có th t n t ằ ợ ơ ạ ấ ữ ể ồ ạ ướ
ơ ễ ủ ủ ầ ớ
ấ ố ớ
ậ ế
ơ ượ ng đ ơ ở ả ằ
ẩ ả ủ ụ ơ
ậ ể ậ ử ụ
ộ ố ấ ự ễ ấ ưỡ ự ể
ượ ả ng đ xây d ng t ế ủ
ơ ờ ậ ọ ư
ấ ữ ơ ể
ẩ ả ầ ủ ậ ướ ướ
ệ ố ế ề
c th i có các vi sinh v t hay không đ l ạ đó chúng đóng vai trò to l n trong vi c x lý n ướ ả
ươ
ườ ng
ớ ử ậ ỵ ng pháp dùng b UASB). ươ
ỵ ử ế ạ ộ ử ụ ươ ề ậ
ụ
ổ ậ ng pháp x lý sinh h c k khí mà n i b t ọ ề ậ ươ ử ỵ
ế ng pháp dùng b UASB. i các d ng hòa tan, keo, không tan, ấ ữ ơ bay h i, không bay h i, d phân h y, khó phân h y,... Ph n l n các ch t h u c ơ c đóng vai trò là c ch t đ i v i vi sinh v t. Nó tham gia vào quá trình trong n ậ ướ ướ ng và t o năng l c ng cho vi sinh v t. Vì th , công ngh x lý n dinh d ệ ử ạ ưỡ c áp d ng vì d a trên c s ho t đ ng c a vi th i b ng sinh h c th ạ ộ ườ ọ ượ ủ c th i, các vi sinh v t đ phân h y các ch t h u c gây nhi m b n trong n ướ ấ ữ ưỡ ng sinh v t s d ng các ch t h u c và m t s ch t khoáng làm ch t dinh d ấ ấ ữ ơ bào, sinh ng. Chúng nh n các ch t dinh d và t o năng l ạ ậ ấ ng, sinh s n nên sinh kh i c a chúng tăng lên. Quá trình phân h y các ch t tr ố ủ ưở h u c nh vi sinh v t g i là quá trình oxy hóa sinh hóa, nh ng do trong môi ữ ng có các vi khu n giúp cho quá trình chuy n hóa, phân h y ch t h u c nên tr ườ c th i c n xem xét n ể ợ i khi x lý n ả ử ậ t nh t cho các vi sinh v t d ng s có m t c a nó và n u có thì t o đi u ki n t ặ ủ ự ấ ụ phát tri n và t c th i. Trong ệ ử ể ừ c th i, có các lo i ph x lý n ng pháp x lý sinh l c nh : ạ ư ọ ả ướ ử : s d ng vi sinh v t k khí , ho t đ ng trong môi tr ng pháp k khí Ph ạ ộ ử ụ ươ không có Oxy ( x lý b ng ph ể ằ ng pháp hi u khí Ph ệ : s d ng vi sinh v t hi u khí ho t đ ng trong đi u ki n ế cung c p Oxy liên t c. ấ Trong ch đ này ta đ c p đ n ph ủ ề là x lý b ng ph ể ươ ằ ử
Ọ
Ử
Ỵ
I. KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH X LÝ SINH H C K KHÍ
Nguyên t c c a ph ử ụ ậ ị
c th i, ơ ở ắ ủ ể ấ ữ ướ ợ ơ ơ
b ng s đ II.1. C s lý thuy t ế ng pháp này là s d ng các vi sinh v t k khí và vi sinh ươ ả ở ủ ả t đ , pH… thích h p đ cho các s n ợ ơ ồ ể ể ệ ộ 2, CH4). Quá trình phân h y k khí có th mô t ả ằ ủ ị
v t tùy nghi đ phân h y các h p ch t h u c và vô c có trong n ậ đi u ki n không có oxi hòa tan v i nhi ệ ớ ề ph m d ng khí (CO ạ ẩ t ng quát: ổ
ướ ả ọ
ế c th i có hàm l ượ ậ ạ
(CHO)n NS → CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + T bào VI SINH ng ch t b n h u Quá trình sinh h c k khí có th x lý n ữ ấ ẩ ị c cao BOD ≥ 10 – 30 (g/l). Có nhi u ch ng lo i vi sinh v t cùng nhau làm vi c ệ ủ ơ đ bi n đ i các ch t ô nhi m h u c thành khí sinh h c. ể ế ể ử ề ữ ơ ễ ấ ổ ọ
II.2. Các công ngh x lý k khí ệ ử ị
Ể
II. III.1. T ng quan và v trí c a UASB:
B UASB ổ
ủ ị
ầ UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process – Quy trình k khí có t ng ỵ
bùn dòng ch y ng c. ượ
UASB đ ạ ượ ở
ố ữ ạ ọ ể i tr ệ ạ ườ
c xây d ng thí đi m đ x lý n ầ ể ử
Hà Lan ể . Sau đó, công ngh này đ
ớ ụ ấ ườ ể
ộ ệ ế ế
ư ẩ ữ ế ấ
ệ ấ ướ ứ ố ộ
ộ ữ ệ
ượ ứ ế c nghiên c u và phát tri n vào cu i nh ng năm 1970 b i Ti n ứ ng đ i h c Wageningen (Hà Lan). sĩ Gatze Lettinga và các đ ng nghi p t ồ c th i c a m t ộ Lúc đ u công ngh UASB đ ả ủ ướ ượ ự ệ ượ c c i nhà máy s n xu t đ c ng t ệ ừ ủ ả ở ả nhanh chóng phát tri n và ng d ng trên quy mô l n trong XLNT nhà máy ứ ng, ch bi n tinh b t khoai tây, và các ngành công nghi p th c ph m khác đ ự ườ cũng nh các nhà máy tái ch gi y trên kh p đ t n c Hà Lan cu i nh ng năm ố ắ c công b và ng d ng r ng rãi trên toàn 1970. Năm 1980, công ngh UASB đ ụ ng pháp XLNT b ng bi n pháp sinh th gi ế ớ ằ ươ h c k khí đ ặ ọ ỵ ượ i. UASB là m t trong nh ng ph ụ ể
c ng d ng r ng rãi do các đ c đi m sau: ắ ộ c đ t chung trong m t ượ ặ
ố ộ ắ ậ ộ ượ t ạ
l ng. ớ ớ ế
ấ ữ ơ
c th i có hàm l
ằ
ỉ ử ả ơ
ượ ng BOD cao thì trong s đ c b hi u khí Aerotank nh m đ x c th i, vì v UASB ch x lý BOD gi m v t đ , còn b Aerotank thì có th x ký đ c ch t h u c có hàm l ượ ể ế ể ể
ộ ấ ể
ư ng cao nh ng ơ ồ ể ử ề c ượ ng đ t ặ ả ặ c ra thì sau b UASB có th có ho c ướ ể
ộ - C 3 quá trình: Phân h y – L ng bùn – Tách khí đ ủ ả công trình - T o thành các lo i bùn h t k khí có m t đ VSV cao và t c đ l ng v ạ ỵ ạ xa do v i l p bùn hi u khí l ơ ử Do đ c tính c a b UASB x lý đ ượ ặ ử ủ ể không tri t đ . Do đó, đ i v i n ả ệ ể ố ớ ướ ng đ t tr công ngh v trí b UASB th ặ ướ ệ ị ể ườ lý tri t đ ch t h u c trong n ả ướ ấ ữ ệ ể m t m c đ nh t đ nh, không tri ệ ể ấ ị ộ ộ ể ử ứ ch t h u c có n ng đ th p đ t hi u qu cao. Do đó, b UASB th ấ ữ ế ườ ạ ồ ơ ng n c b hi u khí. Tùy vào ch t l tr ể ấ ượ ướ ể ế không có b x lý hi u khí. ể ử ế
III.2. C u t o và nguyên t c ho t đ ng b UASB: ạ ộ ể ắ
ấ ạ III.2.1. C u t o ấ ạ B UASB chia thành 2 vùng chính: ủ ỵ ể ể ế
ủ ứ ả ợ
c ch y qua l p bùn này đ x lý. c th i vào đ ượ ả ớ
ủ ẽ ả ằ
ể : (không chi m quá 60% th tích b ). Là - Vùng ch a bùn phân h y k khí ứ l p bùn ho t tính ch a các VSV k khí có kh năng phân h y các h p ch t ấ ớ ỵ ạ h u c , n ữ ơ ướ - Vùng l ngắ : n m phí trên l p bùn k khí. N c th i sau khi phân h y s ỵ ớ di chuy n lên vùng này đ th c hi n quá trình l ng c n. ể ự ể ử ả ặ ướ ắ ể ệ
c ra, h c vào, h th ng thu n ệ ố ướ ệ
Ngoài ra còn có h th ng phân ph i n ố ướ ệ ố th ng thu khí và m t s h th ng ph tr khác. ộ ố ệ ố ụ ợ ố
ạ ộ
N c th i đ ạ ướ ả ượ III.2.2. Nguyên t c ho t đ ng c a b UASB: ớ
ớ ạ ủ ể ể ả ế
ệ ề ệ ừ ơ ủ ế ầ
ạ ạ
ẽ ạ ổ
ớ ả ắ ậ
ẫ ồ ị
ỏ ứ ướ ạ ắ ấ ố ư ế ẫ
ướ ế ố
ả ế phía trên c a thi ủ
ế ị c duy trì trong thi ắ ử phía đáy b , đi qua l p bùn h t, quá trình x lý c n p li u t ạ c th i ti p xúc v i bùn h t. Khí sinh ra x y ra khi các ch t h u c trong n ướ ấ ữ ả 4 và CO2) s t o nên dòng tu n hoàn c c ụ trong đi u ki n k khí (ch y u là CH ẽ ạ ỵ ừ b giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh h c d ng h t. Khí sinh ra t ọ ộ ặ ể do n i lên phía m t b . l p bùn s dính bám vào các h t bùn và cùng v i khí t ớ ự T i đây, quá trình tách pha khí – l ng – r n x y ra nh b ph n tách pha. Khí ờ ộ ạ theo ng d n qua b n h p thu ch a dung d ch NaOH 5 – 10%. Bùn sau khi tách ố kh i b t khí l i l ng xu ng. N c th i theo máng tràn răng c a d n đ n công ả ỏ ọ trình x lý ti p theo. ế ử S x lý x y ra khi n ả ự ử t b t đi ra kh i thi ế ị ừ ỏ v i đ c tính l ng cao s đ ắ ớ ặ c th i đ n và ti p xúc v i các h t sinh kh i và sau đó ạ t b . Trong su t quá trình này thì sinh kh i ố ậ t b . M t trong nh ng b ph n ớ ố ế ị ẽ ượ ữ ộ ộ
ủ ế ị ắ ở
t b . Trong quá trình x lý n ử ướ ỏ ạ
ủ ế ạ
ỏ ạ
ủ ể ấ ạ
ắ ở c th i sau đó đ c th i ra ngoài t b . ế ị ở
ướ c th i đ a vào b UASB đ ứ ỏ đó ch t r n đ ấ ắ ượ ả ượ ể ượ
ủ phía trên c a t b UASB đó là b ph n tách khí - l ng - r n quan tr ng c a thi ọ ậ ộ 4 và ng khí t o ra ch y u là CH thi c th i, l ế ị ả ượ CO2 t o nên s l u thông bên trong giúp cho vi c duy trì và t o ra h t sinh h c. ọ ệ ạ ạ ự ư ạ ắ i đ nh c a b tách kh i các h t r n Các b t khí t do và các h t khi thoát lên t ớ ỉ ọ ự i và h t sinh h c t b thu khí. D ch l ng ch a m t s ch t còn l và đi vào thi ọ ạ ộ ố ị ế ị chuy n vào ngăn l ng, c tách kh i ch t l ng và quay tr l ở ạ i ể ấ ỏ ỏ phía trên c a thi l p đ m bùn, n ả ệ ớ V n t c n ả ư ậ ố ướ ạ ế ủ ợ ỵ
ủ ộ ề ầ ấ
ướ ả
c th i luôn luôn > 6,2 vì ả ạ ộ ượ
ầ ư ớ ắ ậ ậ
ậ
ẽ ạ
i tr ng ch t h u c không đ ấ ữ ơ ơ ớ ố ớ ả ọ ễ ớ ố
ộ ề ầ i tác d ng c a vi sinh v t acetate hóa. ủ c duy trì trong kho ng 0,6 – 0,9m/h ả d ng bùn h t), pH thích h p cho quá trình phân h y k khí dao đ ng ộ (n u bùn ở ạ ể trong kho ng 6,6 – 7,6. Do đó c n cung c p đ đ ki m (1000 – 5000 mg/L) đ ả ể pH < 6,2 – vi sinh v t chuy n b o đ m pH c a n ậ ở ủ ả ng c a vi c. C n l u ý r ng chu trình sinh tr hóa methane không ho t đ ng đ ủ ưở ằ ờ ở sinh v t acid hóa ng n h n r t nhi u so v i vi sinh v t acetate hóa (2 – 3 gi ề ơ ấ 350C so v i 2 – 3 ngày, i u). Do đó, trong quá trình v n hành ban đi u ki n t ệ ố ư ở ề c quá cao vì vi sinh v t acid hóa s t o ra đ u, t ậ ượ ầ ể acid béo d bay h i v i t c đ nhanh h n r t nhi u l n so v i t c đ chuy n ơ ấ ộ hóa các acid này thành acetate d ủ ụ ướ ậ
ủ ạ ộ
ế ị ệ
ể đáy tính lên.
III.3. Ho t đ ng c a bùn trong b UASB ể Đóng vai trò quy t đ nh trong vi c phân hu và chuy n hoá ch t h u c . ỷ ấ ữ ơ Chia thành 2 vùng rõ r t và chi u cao ¼ b t ể ừ ệ n ng đ 5 ÷ 7%. L p bùn l L p bùn hình thành do các h t c n keo t ụ ồ ề ạ ặ ớ ộ ớ ơ ử l ng
i tr ng ch t h u c cao. ộ ộ ủ ể ệ ớ ả ọ ấ ữ ơ
ầ
n ng đ 1000 ÷ 3000mg/l. ồ N ng đ cao c a bùn cho phép b làm vi c v i t ồ Bùn nuôi c y ban đ u: ấ ầ ộ ấ
ộ ế ử ụ ờ
m t b x lý k khí là t ắ ấ
ố ho i, phân gia súc ho c phân chu ng. b t ả ạ càng cao thì th i gian kh i đ ng càng ng n. N u s d ng đ ở ộ ượ bùn l y t ấ ừ ộ ể ử ể ử ụ ỵ nhi u ch t h u c nh bùn t ấ ữ ơ ư ề Bùn nuôi c y ban đ u ph i có đ ho t tính metan. Đ ho t tính metan ngày ạ ặ c bùn h t ho c ạ t nh t. Ngoài ra có th s d ng bùn ch a ứ ặ ừ ể ự ạ
ạ Lo i bùn ạ ồ ngượ Hàm l (kg VSS/m3)
ỵ ể ử
ho i ể ự ạ iươ
Bùn h tạ Bùn t các b x lý lý k khí khác ừ Bùn c ng rãnh ố Phân chu ngồ Bùn b t Phân bò t Phân gia súc khác Ho t tính mêtan (kg CH4 – COD/kg VSS) 0,8 ÷ 1,5 0,4 ÷ 1,2 0,02 ÷ 0,1 0,02 ÷ 0,08 0,01 ÷ 0,02 0,001 ÷ 0,006 0,001 ÷ 0,004 15 ÷ 35 10 ÷ 25 8 ÷ 20 20 ÷ 80 15 ÷ 50 30 ÷ 100 30 ÷ 100
3. L
ộ ồ ể ấ ầ ố ngượ
ể ể
ề Khi m i nuôi c y, v n t c n i thiêt là 10 kgVSS/m N ng đ bùn nuôi c y ban đ u cho b UASb t bùn cho vào b không nên nhi u h n 60% th tích b . ể ả ủ ỏ ể ể ấ ớ
ướ ầ
ơ c b m vào b ph i đ nh đ không đ y bùn ẩ c khi b m vào ơ ướ ế ượ ng t. C n chú ý đ n l ơ c đ u vào nên pha loãng tr ầ ậ ố ướ ng n ấ ượ ằ
ra ngoài. M t khác, ch t l ặ b đ gi m n ng đ COD nh m giúp VSV phát tri n t ồ ể ể ả khí sinh ra đ bi c s phát tri n c a các vi khu n sinh metan. ộ t đ ể ế ượ ự ể ố ẩ ể ủ
Ệ
Ế
Ạ
ặ ủ ạ ỵ
ặ
ố ồ ậ ố ắ
II. LÝ THUY T SPAGHETTI TRONG VI C T O BÙN H TẠ IV.1. Nh ng đ c tính c a bùn h t k khí ộ ở
ạ ử
ằ
c xem là m t sinh kh i có m t s đ c tính xác đ nh. Các đ c tính ị ộ ố ặ ộ ộ ề ơ ọ c nêu lên b i bao g m: v n t c l ng cao, có m t đ b n c h c ươ ng ề ấ t ồ t cho quá trình phân h y các h p ch t h u c có ạ ạ ầ ấ ữ ậ ủ ế ẩ ợ
ữ Bùn h t đ ạ ượ c a bùn h t đ ạ ượ ủ nh t đ nh, ho t tính t o khí methan và ho t tính kh sunfate cao. V ph ạ ấ ị di n vi sinh h c, bùn h t bao g m m t h vi sinh v t cân b ng, nó bao g m t ồ ộ ệ ọ ệ c các loài vi khu n c n thi ơ ả c th i. trong n ả
là m t h t r n có kích th c mô t ộ ạ ắ ả ọ
ướ V m t hình thái h c, bùn h t đ ạ ượ ề ặ ng đ i l n (d > 0.5 mm) v i m t b m t rõ ràng. Cùng v i m t đ t ộ ề ặ c ướ ố ng đ i ậ ộ ươ ố ớ ớ ớ
t ươ cao, hình thái h c n đ nh, bùn h t có kh năng l ng r t t ấ ố ạ ả ắ ị
ượ ị
ọ ổ ớ ữ Trái ng ơ ế
ữ ế
v t ch t mang ấ ạ t trong s hình thành bùn h t ả sinh h c và v t lý trong ọ ố ậ ổ ọ
ạ tính tr không nh ng đóng vai trò h t s c c n thi k khí mà còn là m t trong nh ng y u t ộ ỵ năng n đ nh c a chúng. Quan h gi a nh ng nhân t quá trình t o h t c a bùn đ t. c v i các d ng sinh kh i n đ nh khác, các ph n t ố ổ ầ ử ậ ế ứ ầ ự r t quan tr ng có liên quan đ n kh ế ố ấ ữ trong Hình 1. c mô t ệ ữ ả ủ ạ ủ ị ạ ượ
sinh h c và v t lý trong quá trình ữ ố ậ ọ ạ t o h t ạ
Hình 1. Quan h gi a nh ng nhân t ệ ữ c a bùn. ủ
Ch t l ấ ượ ng bùn h t ạ
Ch t l ề ủ ụ ặ ặ
ậ ạ ủ ấ ượ ặ ặ ọ ọ
ạ ấ
ả ủ ế ọ ượ ị
ộ ẩ ướ ủ ạ
ng c a bùn h t ph thu c vào nhi u đ c tính: các đ c tính sinh ộ ấ ủ h c và các đ c tính v t lý c a bùn. Các đ c đi m lý h c quan tr ng nh t c a ể ọ bùn h t trong các mô hình là: kh năng l ng và đ b n c h c. T t nhiên các quá ộ ề ơ ọ ắ ng các loài vi sinh trình sinh h c đ c xác đ nh ch y u b i thành ph n và s l ố ượ ầ ở v t, nh ng các nhân t ư ộ ố ủ khác cũng đóng vai trò quan tr ng, ví d nh đ x p c a ụ ố ư ậ ọ ả c h t nhân c a bùn và đ th m th u c a c ch t và các s n bùn h t, kích th ạ ấ ấ ủ ơ ph m khác vào bùn h t. ạ ẩ
C ch t o h t c a bùn ơ ế ạ ạ ủ
ạ
ự ế m t quá trình t ộ ướ là t c các h th ng x lý n ệ ố
nhiên. Hi n t ự c th i dùng công ngh ả ử c nh ng đi u ki n c b n. M t trong nh ng lý thuy t đ ấ ứ ườ ọ ấ ả ề ữ ệ ộ
ơ ả ế
ấ ợ
Sự hình thành bùn h t trong th c t ng xu t hi n trong t ệ ữ ượ ạ ủ ạ ạ ộ ề ặ ể
ậ ế ạ ạ ơ
ng ệ ượ ệ này th ế ể sinh h c đáp ng đ ậ gi i thích quá trình t o h t c a bùn là lý thuy t “spaghetti”, trong đó vi sinh v t ả d ng s i đan xen vào nhau t o thành m t viên n m (viên spaghetti). Các viên ban ộ ạ đ u này có th hình thành m t b m t lôi kéo các vi sinh v t khác tham gia vào ầ quá trình phân hu k khí và hình thành bùn h t. ạ C ch t o thành bùn h t có th đ ỷ ỵ c minh ho trong Hình 2. ạ ể ượ
Hình: Viên n m (viên spaghetti) ấ
Hình 2. Lý thuy t spaghetti trong vi c t o thành bùn h t. ệ ạ ế ạ
I: Các vi khu n methan khác nhau II: Đan chéo nhau t o thành bông ẩ ạ
ắ ẩ ạ ề ặ
ng pháp đ y nhanh quá trình t o h t c a bùn
i, c n m t s yêu c u nh sau: ầ ầ ạ ươ ạ ủ ẩ ậ ợ ạ ạ ủ ư
ữ ộ ố ậ
ể ữ ữ ả ủ ặ
ẹ ụ ạ ỏ
ữ ộ
ử ụ ữ ạ
ệ ố ạ ộ ơ ề ệ ồ
ấ ả
t m c 3g/L. ệ ố ượ
ứ ạ ệ ầ ậ
m c th p (<200mg/L). Đi u này s làm gi ề ẽ
ấ
ớ ạ i h n ư Methano Sarcinas). ả i quá nhi u trong bùn, s làm gi m ẽ ộ ậ ậ ề
ữ ữ ệ
III: T o thành viên spaghetti IV: các vi khu n k khí g n lên b m t viên ỵ spaghetti và t o thành bùn h t ạ ạ IV.2. Nh ng ph ữ Đ quá trình t o h t c a bùn thu n l ể • Thêm vào mô hình nh ng h t r n hay nh ng v t làm nhân đ vi sinh v t ậ ạ ắ ể i trong mô bám dính và phát tri n. Nh ng h t này ph i đ n ng đ l u l ể ư ạ ạ hình. • Ph i lo i b liên t c và hoàn toàn nh ng ph n t ầ ử nh trong bùn làm nhân ữ ả ban đ u (seed sludge) vì n u vi sinh v t phát tri n trên nh ng cu n bùn này ể ậ ế ầ s d dàng trôi ra ngoài h th ng. Không s d ng l ị i nh ng cu n bùn đã b ộ ệ ố ẽ ễ trôi ra ngoài h th ng. • Quá trình t o h t s x y ra nhanh h n trong đi u ki n n ng đ c ch t ấ ơ ạ ẽ ả đ u vào th p, t 1 ÷ 3gCOD/L. S d ng tu n hoàn dòng th i trong giai ừ ầ ầ ử ụ đo n đ u kh i đ ng h th ng khi COD v ở ộ ạ ầ • T i tr ng h u c (OLR) c n tăng lên theo d ng b c thang, khi hi u su t ấ ữ ơ ả ọ lo i b COD đ t 80%. ạ ạ ỏ • Duy trì n ng đ acetat ở ứ ồ ấ nh ng vi sinh v t có h s ái l c c ch t cao (nh ơ ệ ố ự Nh ng vi sinh v t này không nên t n t ồ ạ hi u su t x lý. ấ ử Khi c ch t m t ph n ấ ơ ỉ ơ ộ ầ ơ
ầ acid hoá thì quá trình hình thành bùn h t x y ra nhanh h n là ch đ n thu n là acid béo bay h i (VFA). S phát tri n nhanh c a bùn h t ạ ơ t đ cao. trên c ch t m t ph n acid hóa cũng quan sát đ ạ ả ủ ể ự c trong đi u ki n nhi ệ ộ ề ơ ấ ượ ệ ầ ộ
ồ ộ ạ ậ
ơ ạ ạ ấ ị SS trong dòng vào s làm ch m quá trình t o h t, khi n ng đ SS r t cao làm ạ ể ầ ử ụ
3 k t t a trên bùn,
ạ ỏ
ồ ộ ế ế ế ủ ẽ quá trình t o h t khó x y ra. Do đó, c n s d ng các công trình đ n v khác đ ả lo i b SS trong dòng vào, sao cho SS < 200mg/L. ẫ ố
ạ ể ả
oC
t đ trung bình (20 ÷ 45 ợ ạ ạ ậ ạ t đ phù h p cho quá trình t o h t là ở ệ ộ
nhi ạ oC – thermophilic).
m c l n h n 6,2. t đ cao (45 ÷ 70 ơ
C ĐI M C A QUÁ TRÌNH K KHÍ
Ủ
Ể
Ị
-
ng v n hành: do quá trình phân h y là quá trình gi ậ
ủ ủ ế ủ ả ự ộ
ủ ế ậ
• N u n ng đ mu i Canxi cao có th làm d n đ n CaCO làm ch m quá trình t o h t và làm gi m ho t tính bùn. • Nhi ệ ộ – mesophilic) và nhi ệ ộ • pH nên duy trì ở ứ ớ III. U – NH ƯỢ Ư TRONG B UASB. Ể V.1. u đi m Ư ể ả ậ l p Ít tiêu t n năng l ượ ố t ng đ ca, s phân h y x y ra ch y u do các VSV k khí nhiên v i c ự ỵ ớ ườ t o ra cho nên khi v n hành b t n ít chi phí. Chi phí ch y u là quá trình ạ b m n ơ
ướ ể
ạ ộ - Công ngh không đòi h i k thu t ph c t p: khi b đã đi vào ho t đ ng ứ ạ
ể ố c vào b và quá trình tu n hoàn bùn, hút bùn. ầ ể ậ ệ thì quá trình v n hành d dàng, không dòi h i s d ng công ngh cao ỏ ử ụ ệ
ạ ỏ ỹ ễ ủ ậ ạ ộ
- Quá trình ho t đ ng c a b t o ra đ c l ượ ượ ả ế
ng bùn sinh ra không nhi u d n đ n gi m đ ể ạ ề ư ng bùn ho t tính cao nh ng c chi phí x lý bùn phát ử ượ ẫ
- L - Đ t hi u qu cao trong vi c x lý n ệ - T o ngu n năng l
c th i có n ng đ ch t h u c cao. ả ộ ấ ữ ơ ồ
c. ng bùn sinh ra d dàng tách kh i n ỏ ướ ễ ả ướ khí metan. ệ ử ng có ích t ừ ượ ồ l ượ sinh. ượ ạ ạ
ượ
ng đ i l n. V.2. Nh ệ ố ớ
c đi m ể - Di n tích xây d ng m t b ng t ươ ự - Quá trình kh i đ ng b t n th i gian (giai đo n nuôi c y bùn h t), khó ờ ở ộ ặ ằ ể ố ấ ạ ạ
ể
ố
ậ ỵ
ơ ấ ộ
c hoàn toàn ch t ô nhi m. ki m soát quá trình. - Tăng sinh kh i ch m. ậ - Quá trình k khí di n ra ch m h n hi u khí. ễ ế t đ , pH, ch t đ c. - Nh y c m v i nhi ớ ệ ộ ạ ả - D m t n đ nh. ễ ấ ổ ị - Không x lý đ ượ ử ễ ấ
III. CÁC Y U T KI M SOÁT
Ế Ố Ể
VI.1. Nhi
t đ : Nhóm sinh v t k khí có 3 vùng nhi ệ ộ ậ ỵ ệ ộ ấ t đ thích h p cho s phân h y các ch t ự ủ ợ
h u c : ữ ơ
÷ 60oC (thermophilic).
ướ
- Vùng nhi - Vùng nhi - Vùng nhi Hai vùng nhi c ta, nhi
÷ 45oC (mesophilic). oC (psychrophilic). ủ ạ ộ
nhi t đ cao: 45 ệ ộ t đ trung bình: 20 ệ ộ t đ th p: d i 20 ệ ộ ấ ở t đ đ u thích h p cho ho t đ ng c a nhóm VSV sinh metan. ợ ệ ộ ầ ÷ 32oC thích h p cho nhóm VSV ệ ộ t đ t đ trung bình: 20 ệ ộ ở ợ
n ướ trung bình phát tri n.ể
ạ ộ ư ề ệ ầ
oC, VSV metan h u nh không ho t đ ng. Trong nhi u tài li u đã ớ ở ả ử
÷ 55oC, hi u qu x lý cao h n r t nhi u so v i t đ 45 ơ ấ ệ ộ ề ệ
D i 10 ướ nghiên c u, nhi
t đ cao các VSV ho t đ ng m nh h n do đó quá trình x ứ ở t đ th ệ ộ ườ V mùa hè v i nhi ề nhi ng. ớ ệ ộ ơ
ề ố ơ ử ạ t đ gi m xu ng th p các VSV b c ch ho t ạ ấ ị ứ ế
ạ ộ ố ề
ả
ớ ể ử ụ ườ
4 đ giaể ấ ớ ng vào mùa đông làm ệ ộ ệ ộ ÷ 55o hi u qu x lí s cao ả ử ệ
lí cũng t ệ ộ ả đ ng do đó hi u qu x lí th p (78,3%) h n nhi u so v i mùa hè (92,8%). ấ ơ ộ c th i công su t l n có th s d ng khí CH ướ t đ môi tr t đ 40 ẽ
nhi t h n. V mùa đông nhi ệ ả ử Trong h th ng x lí n ử ệ ố c th i đ u vào làm tăng nhi t dòng n nhi ả ầ ướ ệ t h n.Trong kho ng nhi hi u qu x lí s t ẽ ố ơ ả ử ả ệ ng. t đ th h n r t nhi u so v i ệ ộ ườ ớ ở ề ơ ấ
ư
Th i gian l u (HRT) tùy theo lo i n VI.2. Th i gian l u: ờ ư ờ ệ ườ ả ng , ph i
đ lâu đ cho phép các ho t đ ng trao đ i ch t k khí x y ra. ủ ạ ộ ể ạ ướ ổ c th i và đi u ki n môi tr ề ả ả ấ ỵ
ể ủ
ng dính bám (attached growth) có HTR 1-10 l ng đòi h i 10 – 60 ngày (Polprasert, ng l ỵ ể ỵ ưở ưở ơ ử ỏ
B phân h y k khí tăng tr ngày trong khi b k khí tăng tr 1989).
ộ
Trong x lí k khí pH c a môi tr VI.3. Đ pH: ử ủ ưở ườ ấ ớ ế
ậ ị ể ủ ng nh h ả ố ớ ừ ạ ộ ộ ừ
Ố Ư
ng r t l n đ n ho t đ ng, sinh ả s n và phát tri n c a sinh v t. Đ i v i t ng nhóm t ng loài vsv có m t kho ng ả pH T I U. ử ự ự ệ ị
ệ ộ ả ấ ố
Trong x lí k khí mêtan thì có 2 nhóm th c hi n: nhóm VSV th c hi n quá ng gi m đi. Khi đ pH xu ng th p thì quá trình giá i. Nhóm th 2 th c hi n quá trình metan hóa phát tri n t t ể ố ở ự ậ ạ
trình axit hóa làm pH môi tr ườ axit hóa ch m l ứ ệ tr PH g n trung tính ho c g n trung tính. ặ ầ ầ ị
ữ ế ị ế ấ
ướ pH là m t trong nh ng y u t ế ố ệ ệ ấ ạ ị
ả ấ ị ả
pH ki m tính VSV ít b nh h ớ Ở ạ ộ ả ơ ệ
quan tr ng quy t đ nh đ n hi u xu t quá trình ộ c th i. V i pH = 7 hi u xu t x lí đ t giá tr cao nh t (88,3%). Hi u ệ ưở ng ề pH axit VSV ho t đ ng kém hi u qu h n so v i trong ị ả giá tr ki m nh nhóm vi khu n sinh metan cũng ít b nh ẩ ị ề ườ ẹ
ọ x lí n ớ ấ ử ử xu t x lí th p nh t v i pH = 6 (63,8%). ấ ớ ấ ử h n so v i pH axit. Ở ớ ơ môi tr ng ki m và ở ề h ưở
ng. Vi khu n metan ho t đ ng ở
i u 7 – 7.2 ; quá trình có th ố ư ạ ể
ẩ ấ ạ ế ng có khuynh h ể pH 6.7 – 7.4 ; t th t b i n u pH g n đ n 6 .Vi khu n acidogenic t o các acid làm cho b ph n ả ứ ầ ng d n đ n pH th p . ướ ạ ộ ế ẫ ẩ ấ ấ
VI.4. C nh tranh gi a VK metan và vi khu n kh Sunfat ử ữ ạ ẩ
4 = 1,7 – 2,7
s COD/SO t ẩ ấ ạ ử ở ỷ ố
Vi khu n metan và VK kh sunfat r t c nh tranh T s này tăng có l i cho vi khu n metan. ỷ ố ẩ ợ
VI.5. Các y u t ế ố gây đ c ộ
• Oxy • Ammonia • Hydrocabon có Clo • H p ch t có vòng Benzen ấ • Formadehyd • Acid bay h iơ • Acid béo m ch dài ạ • Kim lo i n ng ạ ặ • Cyanide, Sulfide, Tanin. • Đ m n ộ ặ
ợ
Các h p ch t vô c đ c và c ch ơ ộ ứ ợ ấ ế
Các h p ch t h u c đ c và c ch ấ ữ ơ ộ ứ ợ ế
VI.6. Các ch t dinh d ng ấ ưỡ
ố ộ ủ ấ
25/1 ¸ 30/1 b i vì các vi khu n s d ng carbon nhanh h n s ể ạ Đ b o đ m năng su t sinh khí c a b , nguyên li u n p nên ph i tr n đ đ t ể ả ể ả ơ ử c t s C/N t đ ượ ỉ ố ạ ệ ẩ ử ụ ừ ở
25 ¸ 30 l n. Các nguyên t khác nh P, Na, K và Ca cũng quan ố ư
c coi là nhân t ố quy t đ nh. ế ị
ưở ượ ệ
nh h ng nguyên li u n p có th bi u th b ng 2 nhân t sau: d ng đ m t ầ ừ ạ ụ tr ng đ i v i quá trình sinh khí tuy nhiên C/N đ ố ớ ượ ọ ng nguyên li u n p ng l VI.7. nh h ạ Ả ng c a l ể ể ưở ủ ượ Ả ệ ạ ị ằ ố
3/ngày hay
ng ch t h u c bi u th b ng kg COD/m ượ ị ằ ữ ể ấ ơ
Hàm l VS/m3/ngày
Th i gian l u tr h n h p n p trong b HRT ữ ỗ ư ể ạ ờ ợ
ng ch t h u c n p cao s làm tích t ơ ạ ấ ữ ẽ ẩ ở
gây b t l ượ ạ ử ụ ả ụ ủ ầ ủ các acid béo do các vi khu n ấ ợ giai ẩ i cho các vi khu n
L đo n 3 không s d ng k p làm gi m pH c a h m ị methane.
ng c a các ch t khoáng trong nguyên li u n p VI.8. nh h Ả ưở ủ ệ ạ ấ
ặ ấ
ộ ộ ấ
ặ
ng c ng h ộ ệ ượ ủ ộ ự
ệ ng ho c đ i kháng. Hi n ưở ố do s có m t ng tăng đ c tính c a m t nguyên t ặ ộ ố ủ ng gi m đ c tính c a ng đ i kháng là hi n t ộ ả ệ ượ ố
ố ộ
khác. ng và đ i kháng c a các cation đ i v i quá trình lên men ố ớ ủ
ự ế Các ch t khoáng trong nguyên li u n p có tác đ ng tích c c ho c tiêu c c đ n ự ạ ệ quá trình sinh khí methane. Ví d n ng đ th p Nikel làm tăng quá trình sinh ụ ở ồ khí. Các ch t khoáng này còn gây hi n t ấ ng là hi n t t ng c ng h ệ ượ ưở ượ ộ khác. Hi n t m t nguyên t ệ ượ ố ộ do s có m t c a m t nguyên t m t nguyên t ự ố ặ ủ ộ Hi n t ng c ng h ố ưở ộ ệ ượ y m khí (EPA, 1979, trích d n b iChongrak, 1989) ế ẫ ở
ng Cations gây đ cộ Cations c ng h ộ ưở Cations đ i kháng ố
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 B K KHÍ VÀ B UASB Ể Ị
Ể
C u t o ấ ạ
ạ
ể ể
ể
ể
B k khí ể ỵ B l c khí làm b ng v t li u ậ ệ ể ọ ằ ng kính n i polyspiren v i đ ớ ườ ổ ậ ệ h t 3-5mm, chi u dài v t li u ề ạ 2m.
ươ
c >= 1 gi
ề
ề
B UASB ặ B có th xây b ng g ch ho c ể ằ bê tông c t thép. Đ tách khí ố c th i, trong b gá thêm kh i n ả ỏ ướ t m ph ng đ t nghiêng so v i ớ ặ ẳ ấ 0. th tíchể ng ngang >= 35 ph ư ngăn l ng tính theo th i gian l u ờ ắ . T ng chi u cao n ờ ổ ướ ngăn l ng kho ng 2m, chi u cao ả ph n l ng >=1m.
ắ ầ ắ
ỉ
ả
ề
ướ
ả ư ệ
Nguyên t cắ ho t đ ng ạ ộ
ố
ấ
ể ắ
N c th i đ a vào phân ph i ớ ướ đ u theo di n tích đáy b đi ể ề ậ ệ lên ti p xúc v i l p v t li u ớ ớ ế l c t o màng vi sinh dính bám. ụ ạ C sau th i gian 2-3 ngày, khi ờ ứ t n th t th y l c tăng lên, cho ủ ự ổ x bùn ra kh i b m t l n ả
ỏ ể ộ ầ
c hình ượ chi u cao ¼ ề
ừ
ộ
l ng có n ng đ
ồ
ớ
ơ ữ
ể
ộ
ơ ngăn l ng r i ắ
ố
ệ
ộ ỏ
ậ
ậ
ợ
ở t k , th i gian kh i
N c th i sau khi đi u ch nh pH theo ng vào h th ng phân ph i ố ệ ố ể ướ đi u trên di n tích đáy b . N c ệ ề th i t i lên v i v n t c v = d ớ ậ ố ả ừ ướ 0.6-0.9 m/h. Bùn trong b l ng đ thành 2 vùng rõ r t ệ ở đáy b lên, l p bùn này tính t ớ ể ụ hình thành do các h t keo t có ạ n ng đ 5-7% phía trên l p này ớ ồ là l p bùn l ộ 1000-3000mg/l g m các bông c n ặ ồ chuy n đ ng gi a l p bùn đáy và ữ ớ bùn tu n hoàn t ừ ầ xu ng.ố Đ hình thành kh i bùn ho t tính ể ạ đ n ng đ , làm vi c có hi u ệ ủ ồ qu đòi h i th i gian v n hành t ừ ờ ả 3-4 tháng. N u c y vi khu n t o ẩ ạ ế ấ ướ c axit và vi khu n t o metan tr ẩ ạ v i n ng đ thích h p v n hành ộ ớ ồ v i ch đ th y l c <= ½ công ế ộ ủ ự ớ su t thi ờ ế ế ấ đ ng còn 2-3 tu n. ầ ộ
