Ứng dụng bể sinh học UASB trong xử lý nước thải

Bể xử lý sinh học UASB là gì? Nguyên tắc vận hành ra sao? Công nghệ xử lý nước thải UASB có những ưu và nhược điểm gì? Đó là nội dung chính sẽ được chia sẻ trong bài viết của Cleanchem hôm nay.

Giới thiệu về bể xử lý sinh học UASB

UASB là tên gọi viết tắc của cụm từ Upflow Anearobic Sludge Blanket . Tạm dịch là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí.

Xử lý nước thải kỵ khí là hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học không sử dụng không khí hoặc oxy. Nó nhằm mục đích loại bỏ hữu cơ trong nước thải và bùn. Các vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành “khí sinh học” ( metan, carbon dioxide và nước.

Nguyên tắc kỵ khí

Toàn bộ phản ứng phân hủy kỵ khí được thực hiện bởi các quá trình liên tiếp của chuỗi quá trình sinh axit và chuyển hóa thành khí sinh học, có thể được mô tả như sau:

1. Trong bước đầu tiên, phức hợp hữu cơ được thủy phân thành các monome hòa tan đơn giản. Phần này của phản ứng được thực hiện bởi một exo-enzyme do vi khuẩn lên men tạo ra.

2. Bước tiếp theo, các chất thủy phân được lên men và chuyển đổi thành các axit béo dễ bay hơi, hydro, carbon dioxide, etanol và lactate. Phần này của phản ứng được gọi là quá trình tạo axit. 

3. Sản phẩm của quá trình lên men được chuyển đổi thành axetat, hydro và carbon dioxide bởi cái gọi là vi khuẩn acetogenic. Vi khuẩn acetogenic phát triển trong mối liên kết chặt chẽ (cộng sinh) với vi khuẩn gây bệnh. Lý do của sự liên kết là do sự chuyển đổi của các sản phẩm lên men chỉ xảy ra về mặt nhiệt động lực học. Nếu nồng độ hydro được giữ ở mức thấp. Điều này đạt được nhờ hoạt động của vi khuẩn gây bệnh trong giai đoạn phản ứng cuối cùng.

4. Quá trình sản xuất metan từ hydro axetat và cacbon đioxit bởi vi khuẩn gây bệnh là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí.

5. COD có trong nước thải sau đó được chuyển hóa thành metan và một lượng nhỏ sinh khối. Vì độ hòa tan của metan trong nước đặc biệt thấp, hợp chất này thoát ra dưới dạng khí và loại bỏ COD khỏi nước thải.

Quá trình phân hủy kị khí :

Cả hai quá trình đều xảy ra trong cùng một Bể xử lý sinh học UASB (đối với bùn kỵ khí dòng ngược)

•  Do thiết kế bể UASB tạo ra một tập hợp các ô đối lưu và dòng chảy lên. Kết hợp với khí sinh học, gây ra sự nổi của lớp bùn dạng hạt. 

•  Ở phần dưới, lò phản ứng UASB có hệ thống phân phối nước thô. 

•  Bộ tách 3 pha (nước-bùn-khí sinh học) đậy trên đỉnh của hầm chứa. Cho phép thu hồi khí sinh học trong các máng ngược. Nước thải đã xử lý bằng cách chảy tràn. Nhưng trên hết ngăn chặn việc xả bùn dạng hạt nhờ bộ làm lệch hướng hệ thống tại chỗ.

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí là do sự hoạt động của các vi sinh vật không cần sự có mặt của oxi. Sản phẩm cuối cùng tạo ra gồm CH₄, CO₂, N₂, H₂,…

Trong đó khí CH₄ chiếm tới 65%. Quá trình này còn có thể gọi là quá trình lên men metan. Quá trình phân hủy kỵ khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát:

(CHO)_nNS → CO₂ +H₂O + CH₄ + NH₄ + H₂ + H₂S + tế bào vi sinh

Quá trình xử lý kỵ khí trong điều kiện nhân tạo có thể được áp dụng cho các loại cặn bã có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD.

Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp. Có thể hợp thành 4 giai đoạn :

Trong 3 giai đoạn đầu thì lượng COD hầu như không giảm, COD chủ yếu chỉ giảm trong giai đoạn metan hóa.

Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng:

• Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt
• Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.