Bể UASB, bể sinh học kỵ khí trong xử lý nước thải

Bể sinh học kỵ khí UASB là bể kỵ khí lớp bùn chảy ngược dòng. Trong bể UASB, nước thải đc đưa vào từ đáy bể thông qua hệ thống phân phối dòng vào. Nước thải chuyển động theo chiều từ dưới lên trên với vận tốc 0,6 đến 0,9 m/h, đi qua lớp bùn vi sinh kỵ khí lơ lửng. 

Trong điều kiện kỵ khí, các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ phân hủy thành các hợp chất có khối lượng phân tử nhỏ hơn, hình thành khí CH4, CO2, tạo nên sự xáo trộn bên trong bể. Khí đc tạo ra có khuynh hướng bám vào các hạt bùn, nổi lên trên mặt bể, va chạm tấm hướng dòng. Các tấm này có nhiệm vụ tách khí, bùn và nước. Các hạt bùn được tách khí sẽ rơi xuống lại tầng bùng lơ lửng. Khí sinh học sẽ được thi bằng hệ thống thu khí.

Bể UASB, bể sinh học kỵ khí trong xử lý nước thải

Nồng độ bùn trong bể có thể lên đến 10-40 g/l. Bùn trong bể hình thành 2 vùng: vùng đáy có chiều cao 1/4 tính từ đáy chứa cặn keo tụ với nồng độ 5-7%, phần trên là lớp bùn lơ lửng có nồng độ dao động từ 1-3 g/l. Sự hình thành bùn hạt làm tăng khả năng xử lý. Qúa trình hình thành bùn hạt phụ thuộc vào yếu tố như là bản chất nước thải, pH, chất dinh dưỡng, vận tốc dòng dâng, tải trọng thủy lực, nhiệt độ, điều kiện vận hành.

1. Điều kiện áp dụng

- Bùn nuôi cấy ban đầu: nồng độ tối thiểu là 10 kg VSS/m3. Lượng bùn cho vào không nên nhiều hơn 60% thể tích bể. 

- Hàm lượng chất hữu cơ: COD 50.000mg/l thì cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra. 

- Chất dinh dưỡng: nồng độ nguyên tố N, P, S tối thiểu có thể tính theo biểu thức sau: 

(COD/Y) : N :P : S = (50/Y) : 5: 1 :1 (Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào loại nước thải. Nước thải dễ acid hóa Y= 0,03, khó acid hóa Y= 0,15.) 

- Hàm lượng cặn lơ lửng: nước thải có hàm lượng SS lớn không thích hợp cho mô hình này. SS > 3.000 mg/l khó phân hủy sinh học sẽ lưu lại trong bể sẽ ngăn cản quá trình phân hủy nước thải. 

- Nước thải chứa độc tố: UASB không thích hợp với loại nước thải có hàm lượng amonia > 2.000 mg/l hoặc hàm lượng sulphate > 500 mg/l. Khi nồng độ muối cao cũng gây ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn methane. Khi nồng độ muối nằm trong khoảng 5.000 – 15.000 mg/l thì có thể xem là độc tố. 

- Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải,…

2. Quá trình hoạt động của vi sinh vật trong bể UASB

- Thủy phân cắt mạch: giai đoạn này chuyển hóa các chất hữu cơ phức tập thành chất hữu cơ đơn giản.

- Axit hóa: Chuyển hóa chất hữu cơ đơn giản thành H2, CO2, Axit hữu cơ, Axit acetic, rượu

- Axit acetat: H2, CO2, Axiacetit

- Metan hóa: CO2, H2O, CH4

3. Vận hành bể UASB

- Khởi động

+ 3kg COD/ngày

+ Thời gian lưu nước 24 giờ.

+ Nồng độ:

<5000 COD/l không vấn đề khi không có chất độc.

>5000 COD/l pha loãng và tuần hoàn lại nước

- Phương pháp kiểm tra vi sinh vật trong quá trình nuôi cấy

+ Xác định sinh khối tươi và khô bằng phương pháp ly tâm, cân và xác định

+ Xác định Nitơ tổng, Cacbon tổng

4. Kiểm tra khí metan

- Bắt đầu vận hành bể bằng cách cung cấp tải lượng vào một nửa thể tích bể, với nồng độ tối thiểu 0.2 kg COD/m3/ngày, thời gian lưu nước 24 giờ.

- Sau khi chờ 5 ngày đầu tiên, kiểm tra khí thoát ra có đạt 0.1 m3/ngày không?

- Nếu không đạt, nên dừng cung cấp dòng vào và chờ đến khi sản lượng khí này giảm xuống dưới 3 mg/l, rồi tiếp tục vận hành bình thường.

- Kiểm tra nông độ khí metan 2 ngày một lần.

5. Kiểm tra nước

- Kiểm tra nồng độ COD:

COD < 100 mg/l : có vấn đề

COD > 5000 mg/l : pha loãng nước và tuần hoàn lại nước thải

- Kiểm tra khả năng phân hủy của vi sinh vật

- Kiểm tra nước thải có tính đẹm hay không

- Kiểm tra lượng dinh dưỡng trong nước thải

- Kiểm tra nồng độ chất rắn lơ lửng có cao hay không

- Kiểm tra độc tố ( NH3-N = 2000 mg/l, Độ mặn > 15.000 mg/l, SO4 > 500 mg/l)

6. Ưu nhược điểm

Ưu điểm

- Không tốn nhiều năng lượng; 

- Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp; 

- Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh không nhiều, giảm chi phí xử lý; 

- Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả. Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000 mg/l đạt từ 80-95%; 

- Có thể xử lý một số chất khó phân hủy; 

- Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống.

Nhược điểm

- Cần diện tích và không gian lớn để xử lý chất thải; 

- Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát.

7. Yếu tố ảnh hưởng

Thời gian lưu bùn (SRT)

Nhiệt độ (20-45 độ C)

Độ pH (6.6-7.6)

Tính chất của chất nền (TSS, Chất rắn hòa tan, VSS)

Chất gây hại (CCL4, CHCL3, Kiem loại nặng (cu, ni, zn...) HCHO, SO2)

Sự khuấy đảo hỗn hợp phân hủy

Các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng.

8. Phạm vi áp dụng

Ứng dụng cho hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD từ mức trung bình đến cao: thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột,…

Cộng đồng KS.CNKTMT trên Zalo

Tham gia cộng đồng trên Zalo để nhận được sự tương tác tốt hơn.

Cộng đồng JOB-CNKTMT trên Zalo

Nhóm đăng và tìm thông tin tuyển dụng ngành môi trường.

Hướng Dẫn Download | Liên Hệ

Like và chia sẻ bài viết này ủng hộ mình nhé!