Quá trình phân hủy kỵ khí được thực hiện bởi các nhóm vi sinh vật trong bùn hoạt tính với điều kiện không có oxy. Thông thường quá trình được áp dụng khi trong nước chứa nhiều chất thải công nghiệp hàm lượng chất rắn cao. Để quá trình này diễn ra hiệu quả hơn, bùn vi sinh kỵ khí được đưa vào hệ thống. Vậy bùn vi sinh kỵ khí là gì? Quá trình phân hủy kỵ khí trải qua mấy giai đoạn? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.
Bùn vi sinh kỵ khí là gì?
Quá trình phân hủy kỵ khí được thực hiện bởi các vi khuẩn trong điều kiện không có oxy. Thông thường quá trình được áp dụng khi trong nước chứa nhiều chất thải công nghiệp hàm lượng chất rắn cao. Để quá trình này diễn ra hiệu quả hơn, bùn vi sinh kỵ khí được đưa vào hệ thống.
Đây là bùn vi sinh chứa các vi sinh vật kỵ khí đã tăng sinh khối, được đưa vào bể UASB để xử lý các chất thải có nồng độ chất rắn, chất ô nhiễm cao. Bùn kỵ khí có màu đen và dễ dàng chuyển đổi chất hữu cơ thành khí metan để hoàn thiện giai đoạn kỵ khí.
Các loại bùn vi sinh kỵ khí
Người ta phân làm hai loại bùn chính:
- Bùn kỵ khí lơ lửng ( kỵ khí tiếp xúc), áp dụng cho hệ thống phản ứng dòng chảy tiếp xúc. Để bùn tiếp xúc, cần có máy khuấy trộn tạo thành dòng chảy lơ lửng trong bể kỵ khí.
- Bùn dạng hạt dành cho hệ thống dòng chảy ngược UASB ( kỵ khí hạt) . Bông bùn càng to, hạt càng lớn thì tốc độ lắng nhanh và vi sinh phát triển tốt.
Bùn vi sinh kỵ khí sinh trưởng phát triển tốt nhất trong bể ở điều kiện: Độ pH 6.5-7.5; Tỷ lệ dinh dưỡng: COD:N:P: 350:5:1 ; Nhiệt độ: Không quá 35 độ C.
Cách nhận biết bùn vi sinh kỵ khí tốt
Bùn vi sinh kỵ khí thường được áp dụng trong các bể xử lý nước thải kỵ khí. Khi mua bùn vi sinh kỵ khí bạn nên để ý một số đặc điểm sau để biết bùn có tốt không nhé.
- Bùn vi sinh kỵ khí có màu đen
- Cho bùn vi sinh kỵ khí vào chai can để trong 1-2 ngày thì can sẽ bị phồng lên. Do sinh khối sinh học trong bùn giải phóng khí metal.
- Nếu bạn đốt khí tạo ra từ bùn kỵ khí sẽ có ngọn lửa xanh.
XEM NGAY : Cách kiểm tra bùn vi sinh chất lượng đơn giản nhất
Bổ sung bùn vi sinh kỵ khí vào giai đoạn nào?
Cả 3 giai đoạn có thể diễn ra trong cùng một bể xử lý kỵ khí. Vì vậy, cần phải cẩn thận để không thêm quá nhiều bùn mới hay loại bỏ quá nhiều bùn tốt. Nếu quá tải lượng bùn có thể tạo ra axit trong bể kỵ khí và ức chế giai đoạn khí hóa. Bất kể giai đoạn nào, tần suất bơm bùn vào bể phân hủy cần phải được chuẩn hóa. Điều này giúp duy trì sự đồng đều trong tốc độ xử lý của vi khuẩn. Hơn nữa, việc dùng máy khuấy trộn hoặc bơm tuần hoàn là cần thiết để ngăn chặn sự phân tầng bùn làm ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
Bổ sung thêm vi sinh kỵ khí là sự lựa chọn nếu nguồn bùn hạt không có sẵn. Vi sinh kỵ khí dạng bột ADT sẽ được kích hoạt trước trong môi trường dinh dưỡng C:N:P 250:5:1. Sau đó được bơm bổ sung vào đầu nguồn.
Duy trì lượng vi sinh bổ sung 2-5 gram/m3/tuần để ổn định lượng vi khuẩn trong bể kỵ khí.
Xử lý sinh học khị khí – Bùn vi sinh kỵ khí là : sự phân hủy kỵ khí là một loạt quá trình vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ thành khí Metan – CH4.
Ưu và nhược điểm của quá trình xử lý sinh học kỵ khí so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí khí
Ưu điểm
- Không cần xử dụng Oxy ⇒ làm giảm chi phí điện năng cho quá trình cấp khí.
- Quá trình kỵ khí tạo ra ít bùn hơn so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí từ 3 – 20 lần. Quá trình xử lý sinh học kỵ khí tạo ra từ 20 – 150 kg bùn/1 tấn COD so với quá trình hiếu khí là 400 – 600 kg bùn/ 1 tấn COD.
- Quá trình xử lý kỵ khí tạo ra lượng khí Metan lớn, khí metan có mức năng lượng phát sinh 9000 kcal/m3. Có thể được dùng để cấp khí cho lò hơi.
- Nhu cầu năng lượng cho quá trình được giảm nhiều.
- Thích hợp cho loại nước thải ô nhiễm nặng (với tỷ lệ BOD/COD > 0.5)
- Có thể được thiết kế để hoạt động dưới tỉ trọng cao.
- Hệ thống xử lý kỵ khí có thể phân hủy được các chất tổng hợp như các hydrocacbon béo có chlor như trichloroethylen, trihalomethan) và một số chất thiên nhiên khó phân hủy như ligin.
Nhược điểm
- Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn quá tình hiếu khí.
- Nhạy cảm trong việc phân hủy các chất độc.
- Quá trình phân hủy cần nhiều thời gian hơn.
- Quá trình khởi động cần lượng bùn lớn hơn (nồng độ bùn yêu cầu cao hơn).
Các dạng bể phản ứng xử lý sinh học kỵ khí – bùn vi sinh kỵ khí là gì?
Bể phân hủy một giai đoạn: là những bể lên men kích thước lớn trong đó xảy ra quá trình khuấy trộn cơ học, gia nhiệt, thu khí, thu bùn và quá trình tách pha, thu nước (bể UASB).
Bể phân hủy hai giai đoạn: Quá trình này gồm hai bể, 1 bể liên tục được khuấy trộn và gia nhiệt để ổn định bùn. Trong khi bể còn lại có tác dụng nén bùn, tách pha, thu khí và lắng nước trong.
Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra theo ba giai đoạn.
Giai đoạn đầu tiên liên quan đến hóa lỏng chất rắn trong bùn
Quá trình này được gọi là thủy phân.
Giai đoạn thứ hai là phân hủy các chất rắn hòa tan được tạo ra từ giai đoạn trước
Quá trình này được thực hiện ở cấp độ phân tử bởi axit (chủ yếu là axit axetic, propionic và axit butyric, v.v.). Các vi khuẩn tham gia vào giai đoạn này là các anaerobes dị dưỡng. Chúng thuộc nhiều chi khác nhau như Escherichia, Flavobacterium, Alcaligenes, Aerobacter, Pseudomonas v.v. và có thể hoạt động trong phạm vi pH lớn.
Ở giai đoạn cuối được gọi là giai đoạn khí hóa
Giai đoạn này khí metan và carbon dioxide được tạo ra. Các vi khuẩn tham gia vào quá trình này cũng là kỵ khí. Và thuộc về các chi Methanococcus, Methanobacterium và Methanosarcina.
Các nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình sinh học kỵ khí
Trong quá trình xử lý sinh học kỵ khí có nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình sinh học kỵ khí. Phản ứng chung của quá trình như sau:
Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH2 + H2S
Nhóm 1 : Vi khuẩn thủy phân
Nhóm vi sinh vât này phân hủy các chất hữu cơ phức tạp (Protein, cellulose, lignin, lipids) thành những đơn phân tử hòa tan như acid ami, glucose, acid béo và glycerol. Các đơn phân tử này lại được nhóm vi khuân thứ 2 xử dụng làm cơ chất. Quá trình này được xúc tác bởi các emzinm ngoại bào như cellulase, protease và lipase. Tuy nhiên quá trình thủy phân diên ra tương đối chậm . Và có thể làm giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí của một số chất thải nguồn gốc cellulose, có chứa lignin.
Nhóm 2 : Nhóm vi khuẩn lên men acid
Nhóm này sẽ chuyển hóa đường, acid amin, acid béo để tạo thành các acid hữu cơ như acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic. Các alcol và kentons như ethanol, methanol, glycerol, aceton, acetat, CO2 và H2. Acetat là sản phẩm chính của quá trình lên men carbonhydrat. Các sản phẩm được tạo thành rất khác nhau theo loại vi khuẩn. Và các điều kiện nuôi cấy (nhiệt dộ, pH, thế oxy hóa khử).
Nhóm 3 : Vi khuẩn acetic
Nhóm này gồm các vi khuẩn như Syntrobacter wolinii và syntrophomonas wolfei chuyển hóa các acid béo và alcol thành acetat, hydrogen và CO2. Mà chúng sẽ được vi khuẩn Metan sử dụng tiếp theo. Nhóm này đòi hỏi thể Hydro thấp để chuyển hóa các acid béo, do đó cần giám sát nồng độ hydro. Dưới áp suất riêng phần của hydro khá cao. Sự tạo thành acetat sẽ bị giảm và cơ chất sẽ được chuyển hóa thành acid propionic, butyric và ethanol hơn là Metan. Do vậy có một mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn qcetogenic và vi khuẩn metan. Vi khuẩn Metan sẽ giúp đạt được thế hydro thấp mà vi khuẩn acetogenic cần.
Ethanol, acid propionic và butyric được chuyển hóa thành acid acetic bởi nhóm vi khuẩn acetogenic.
Vi khuẩn Acetogenic tăng trưởng nhanh hơn nhiều so với vi khuẩn Metan với mmax = 1 hr-1 và 0.04 hr-1.
Nhóm 4 : Vi khuẩn Metan
Nhóm vi khuẩn metan bao gồm cả vi khuẩn gram âm và gram dương với các hình dạng rất khác nhau. Vi khuẩn metan tăng trưởng chậm trong nước thải và thời gian thế hệ của chúng thay đổi từ 3 ngày ở 35 0C và tăng lên đến 50 ngày ở 10 0C.
Vi khuẩn Metan được chia làm hai nhóm phụ.
1. Nhóm vi khuẩn metan hydrogrnotrophic
Nghĩa là sử dụng hydrogen hóa tự dưỡng : chuyển hóa hydro và CO2 thành metan.
CO2 + H2 —> CH4 + 2 H2O
Nhóm này giúp duy trì áp suất riêng phần thấp cần thiết để chuyển hóa acid bay hơi và alcol hình thành acetat.
2. Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic
Nhóm vi khuẩn này còn gọi là vi khuẩn phân giải acetat, chúng chuyển hóa acetat thành metan và CO2.
CH3COOH —> CH4 + CO2
Cách xác định hoạt động của bùn vi sinh kỵ khí trong bể sinh học kỵ khí
Hoạt động của vi sinh trong bể kỵ khí thường được xác định bằng cách phân tích acid béo bay hơi VFA hoặc metan. Phân tích lipit được dùng để xác định sinh khối, cấu trúc quần thể và trạng thái trao đổi chất, được chỉ thị bằng tổng lipit phosphate, acid phospholipid béo và acid poly-β-hydroxybutyric. Hoạt động vi khuẩn cũng có thể được đo bằng ATP và hoạt tính INT-dehydrogenase.
Phương pháp xác định vi khuẩn Metan
- Kỹ thuật đếm tiêu chuẩn: không thích hợp, khó nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (do khó để nuôi cấy trong đĩa petri do yêu cầu đặc điểm kỹ thuật của vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt)
- Phân tích miễn dịch học, đa dòng, đơn dòng, kháng thể ngày nay được dùng để xác định số lượng và xác định vi khuẩn metan trong bể phân hủy kỵ khí.
Trên đây là toàn bộ thông tin về bùn vi sinh kỵ khí. Nếu bạn có nhu cầu mua bùn vi sinh kỵ khí, hoặc cần tư vấn. Đừng ngần ngại, hãy gọi đến hotline 0963. 313.181 để được tư vấn miễn phí 24/7 nhé.
Chi tiết liên hệ:
Công ty TNHH dịch vụ vệ sinh môi trường số 1 Hà Nội
Địa chỉ: Số 12, ngách 41, ngõ 199 Hồ Tùng Mậu, Quận Từ Liêm, Hà Nội
Số điện thoại: 0963. 313.181
Website : https://xulybenuocthai.vn/