Bài giảng Xử lý nước thải: Chương 7

Chia sẻ: Cuong Quoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

219
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Xử lý nước thải - Chương 7: Phương pháp sinh học kỵ khí trình bày quá trình phân hủy kỵ khí, các giai đoạn phân hủy kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình kỵ khí, ưu - khuyết điểm của kỵ khí, cơ sở lý thuyết quá trình tạo bùn hạt,... Đây là tài liệu học tập và tham khảo dành cho sinh viên ngành Môi trường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Xử lý nước thải: Chương 7

Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 KHÁI NIỆM CHUNG SẢN PHẨMCHÍNH PHÂN HUỶ KỴ KHÍ Quá trình phân huỷ kị khí là qt phân huỷ các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong điều kiện không có oxy phân tử thông qua hoạt động sống của vi sinh vật kị khí. Sản phẩm của quá trình là các hợp chất ổn định và hỗn hợp các khí CH4, CO2, N2, H2,… Quá trình phân huỷ kị khí có thể biểu diễn theo phương trình Buswell như sau: CnHaObNd + (n-a/4-b/2-3d/4)H2O (n/2 + a/8 - b/4 -3d/8)CH4 + (n/2 - a/8 + b/4 + 3d/8)CO2 + dNH3 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 3 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 4 SINH HỌC KỴ KHÍ
CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 HUỶ KỴ KHÍ Biogas CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HUỶ KỴ KHÍ Phân hủy hủy kị kị khí khí Lên men axit: Organics H2O CO2 CH3COOH H2 Lên men Methane: CH3COOH CH4 H2O CO2 OH- H2O HCO3- H2 CH4 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 5 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 6 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 GIAI ĐOẠN THUỶ PHÂN GIAI ĐOẠN THUỶ PHÂN Enzyme ngoại bào thuỷ phân các HCHC Mức độ và tốc độ thuỷ phân chịu ảnh mạch dài (carbonhydrates, proteins, nucleic hưởng bởi: acids và lipid) thành các HCHC mạch ngắn Nhiệt độ, pH và thời gian lưu trong hệ hơn, đơn giản hơn và có trọng lượng nhẹ thống. như monosacarit,amin, peptit… Thành phần và kích thước phân tử của cơ VSV thuỷ phân (hydrolytic bacteria) thực chất. hiện Nồng độ NH4+-N và nồng độ của sp thuỷ GĐ này xảy ra chậm do cấu trúc bền vững phân của cơ chất. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 7 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 8 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 GIAI ĐOẠN AXIT HOÁ PHẢN ỨNG SINH ACETAT Những chất đơn giản được giải phóng từ gđ thuỷ CH3CHOHCOO- + 2H2O CH3COO- + HCO3- + H+ + 2H2 phân bị lên men, chuyển hoá thành các hợp chất Lactate béo hữu cơ mạch dài như lactate, succinate, CH3CH2OH + H2O CH3COO- + H+ + 2H2 pyruvate, butyrate, propionate và rượu. Tiếp đó Ethanol các HCHC này lại được các VK sinh axít chuyển CH3CH2CH2COO- + 2H2O 2CH3COO- + H+ + 2H2 Butyrate hoá tiếp tục thành acetate, hydrogen, formate, CO2,… CH3CH2COO- + 3H2O CH3COO- + HCO3- + H+ + 3H2 Propionate Sản phẩm của giai đoạn này phụ thuộc vào sự 4CH3OH + 2CO2 3CH3COOH + 2H2O hiện diện của hệ vsv và các yếu tố môi trường. Methanol pH môi trường giảm (< 4) do sự hình thành các 2HCO3- + 4H 2 + H+ CH3COO- + 4H2O axít. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 9 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 10 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 GIAI ĐOẠN METAN HOÁ GIAI ĐOẠN METAN HOÁ Các SP của gđ axt hoá được sử dụng trực tiếp Vk sinh methane sử dụng axit acetic, methanol bởi các VK sinh methane, tạo ra sản phẩm cuối hay CO2, H2,… để sản xuất CH4. Trong đó, axit cùng của qúa trình phân huỷ kị khí là khí acetic là chất nền sản sinh CH4 quan trọng nhất methane và CO2,… (70%), kế đến là H2 và CO2. Axit formic, methanol cũng tham gia tạo CH4 nhưng không nhiều vì Tốc độ phát triển của vi khuẩn sinh methane chúng không thường xuyên xuất hiện. chậm hơn các loài vi khuẩn ở giai đoạn thuỷ phân và axit hoá. Các p/ứ của giai đoạn này chuyển pH của môi trường sang kiềm TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 11 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 12 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 GIAI ĐOẠN METAN HOÁ PHẢN ỨNG SINH METAN Quá trình khử sulfate: CH3COO- + H2O CH4 + HCO3- Trong quá trình phân huỷ kị khí, khi có sự hiện HCO3- + 4H2 + H+ CH4 + 3H2O diện của các hợp chất lưu huỳnh thì vi sinh vật khử sulfate (sulfate reducing bacteria) sẽ cạnh 4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O tranh với vi khuẩn methane đối với cơ chất H2. Vi khuẩn khử sulfate có ái lực với H2 cao hơn nên 4HCOO- + 2H+ CH4 + CO2 + 2HCO-3 sẽ dùng H2 làm cơ chất để tăng trưởng và tạo ra CH3OH + H2 CH4 + H2O sản phẩm khí có mùi trứng thối, H2S. 4CH3COCOOH + 2H2O 5CH4 + 7CO2 2(CH3)2S + 3H2O 3CH4 + HCO3- + 2H2S + H+ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 13 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 14 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 PHẢN ỨNG KHỬ SUNFAT VI SINH VẬT KỴ KHÍ 4H2 + SO42- + H+ HS- + 4H2O QT phân huỷ kỵ khí các HCHC qua nhiều giai đoạn phức tạp với sự tham gia của vsv kỵ khí Acetate- + SO42- 2HCO3- + HS- khác nhau bao gồm: động vật nguyên sinh, nấm, tảo và vi khuẩn. Propionate- + ¾ SO42- Acetate- + HCO3- + ¾ HS- + ¼ H+ Ở giai đoạn bắt đầu từ lên men, axít hoá, methane Butyrate- + ½ SO42- 2Acetate-+ ½ HS- + ½ H+ hoá, vai trò chủ đạo thuộc về các vk. Lactate- + ½ SO42- Các VK kỵ khí được chia ra làm 3 nhóm chính: 2Acetate- + HCO3- + ½ HS- + ½ H+ Các VK sinh acetate (acetogenic bacteria) Ethanol + ½ SO4 2- 2 Acetate- +½ HS- +½ H+ + H2O Các VK sinh methane (methanogenic bacteria) Các VK khử sulfate (sulfate reducing bacteria) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 15 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 16 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 VI KHUẨN SINH ACETAT VI KHUẨN SINH ACETAT Quá trình dehydro hoá tạo acetat Quá trình hydro hoá tạo acetate: là quá trình lên men hình thành acetat, là sản phẩm duy nhất của Các VK khử proton bắt buộc. qtr. Trong qtr này, xảy ra 2 phản ứng: Các VK lên men (khử proton tuỳ tiện): hoạt động như các chất khử proton thông qua cơ chế tách hydro ra khỏi cơ chất và chuyển đến chất nhận C6H12O6 + H2O CH3COCOOH + CH3COOH + CO2 + 6H cuối cùng là chất hữu cơ. SP của phản ứng gồm: CH3COCOOH + CO2 + 6H CH3COOH + H 2O H2,và các sp oxh khác. Quá trình này tạo ra năng lượng đáng kể. C6H12O6 3CH 3COOH Hai nhóm VK này được phân biệt dựa trên cơ chất được sử dụng và năng lượng tạo ra. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 17 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 18 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 VI KHUẨN SINH ACETAT CÁC VI KHUẨN SINH METAN Qúa trình hydro hoá tạo acetate giữa cơ chất Hoạt động trong môi trường kị khí: các loài vi ngoại sinh: khuẩn trong quần thể vi sinh vật duy trì một thế 2CO2 + 4H2 = CH3COOH + 2H2O năng oxy hoá khử thấp và sản xuất ra các cơ chất sinh methane cũng như các thành phần VK sinh acetat gồm: dinh dưỡng khác. – acetobacterium wieringae; Hình dạng: hình cầu, sợi xoắn, que và nhiều cách – acetobacterium woodii; sắp xếp các tế bào tạo thành các mạch hay các – acetogenium kivui; cấu kết dài hơn, lớn. – lostridium aceticum; Các họ VK sinh methane: Methanobacteriales, – clostridium thermoaceticum,… Methanococcales, Methanomicrobiales, Methanopyrales, Methanosarcinales. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 19 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 20 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 VI KHUẨN KHỬ SUNFAT Sử dụng các cơ chất hữu cơ khác nhau trong qúa trình trao đổi chất với tư cách là các chất cho điện tử để chuyển hoá SO42- thành S2-. Là nhóm kỵ khí bắt buộc, tham gia qúa trình khử sulfate, sulfite, thiosulfate. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 21 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 pH NHIỆT ĐỘ Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình biến Ảnh hưởng mạnh đến quá trình sinh học đổi sinh học và bản thân vsv. của vsv cũng như đặc tính nhiệt động học – pH thấp (< 5): gây kết tủa protid, lipid Ftuổi và của các phản ứng trong môi trường kỵ khí. hoạt tính của bùn giảm Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ tăng – Kiểm soát và giữ pH ở giá trị tối ưu (6,8 – 7,5) trưởng của vsv được mô tả theo phương bằng cách bổ sung và duy trì một lượng trình Arrhenius: bicacbonat nhất định nhằm tạo pH đệm cho môi trường, giúp trung hoà các axit sinh ra k1 = 0,84; k2 = 0,09; a1 = 0,11, a2 = 0,3 ; Xt trong quá trình phân huỷ kị khí = 58,7 kmax = k1.e a1 (T − X T ) − k2ea2 (T − X T ) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 23 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 24 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NHIỆT ĐỘ CHẤT DINH DƯỠNG a1 - Hằng số năng lượng cho qt sinh tổng hợp (1/K) Để vi khuẩn tăng trưởng và gia tăng hoạt tính của a 2 - Hằng số năng lượng phân huỷ (1/K) bùn, nước thải phải chứa đầy đủ các chất dinh µ max - Tốc độ tăng trưởng lớn nhất (ngày-1) dưỡng cần thiết bao gồm đa lượng (N,P) và vi lượng. k1 - Hằng số hoạt động (ngày-1) Nhu cầu N và P tối thiểu cung cấp cho vsv được k 2 - Hằng số phân huỷ (ngày-1) tính toán dựa vào tốc độ tăng trưởng và thành T - Nhiệt độ tuyệt đối (K) phần của các nguyên tố này trong TB vsv: C :N : X T - Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (K) P = 50 : 14 : 3 Trong khoảng nhiệt độ thích hợp, Pt Arrhenius mô tả tốc độ tăng trưởng của vsv gia tăng với nhiệt độ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 25 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 26 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 CHẤT DINH DƯỠNG THẾ OXY HOÁ KHỬ Công thức tính lượng dinh dưỡng tối thiểu cần Điện thế oxi hoá – khử cho biết hệ thống có khả thiết: NUTRCT = COD0*Y*NUTRTB*1,14 năng nhận hay cho điện tử. Sự thay đổi các phản COD0 - Gía trị COD đầu vào (g/l) ứng oxi hoá – khử xảy ra đồng thời với sự thay đổi điện thế oxi hoá – khử. Quá trình methane Y - Hệ số năng suất sinh khối (g/g) xảy ra tốt ở điện thế oxi hoá – khử là EH < NUTRTB - Nồng độ chất dd trong tế bào VK (g/g) 260mV. NUTRCT - Nồng độ dd tối thiểu cần thiết trong đầu vào. Trong hệ thống kỵ khí, giá trị của thế oxi hoá – 1,14 - Hệ số giả định của tỷ lệ TSS/VSS. khử thường ổn định và thay đổi theo khối lượng Thông thường, lượng chất dd đầu vào thường bùn sử dụng: lấy gấp 2 lần so với tính toán để bù trừ cho các 15 giờ đ/v bùn chứa 13,4 g VSS/l phản ứng kết tủa,… 40 giờ đ/v bùn chứa 2,2 g VSS/l. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 27 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 28 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 THẾ OXY HOÁ KHỬ ĐỘC TÍNH CỦA H2S Trong hệ thống kị khí, giá trị của thế oxi hoá – Lưu huỳnh là ngtố cấn thiết cho vsv ở 1mM khử thường ổn định và thay đổi theo: Ở nồng độ cao, gây ra độc tính đối với vsv. Thành phần của dung dịch chứa cơ chất, đặc Thứ tự độc tính: biệt là sự hiện diện của oxi sẽ làm điện thế oxi hoá – khử được giữ ở mức cao không thuận lợi sulfate < thiosulfate < sulfite < H2S cho quá trình phân huỷ kị khí Trong mt nước Hoạt tính của bùn: bùn có hoạt tính cao sẽ nhanh H2S ⇌ HS- + H+ (pK = 6.83) chóng có điện thế oxi hoá – khử ổn định hơn bùn có hoạt tính thấp H2S ⇌ S2- + H + (pK = 12.3) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 29 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 30 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ĐỘC TÍNH CỦA H2S ĐỘC TÍNH CỦA NH3 VÀ NH4+ Sự phân bố H2S giữa pha khí và lỏng phụ Trong mt nước, tuỳ vào pH mà ammonia thuộc vào nhiệt độ, tại 300C ta có: có thể tồn tại ở dạng ion ammonium NH4+ hoặc khí NH3 [H2S]khí = 0.4325 [H2S]lỏng NH4+ ⇌ NH3 + H+ (pK = 9.2) H2S tự do thấm qua màng tế bào, ảnh hưởng đến pH nội bào, làm biến tính NH3 gây độc tính cao đối với vsv protein bởi sự hình thành các liên kết NH4+ gây ức chế đối với vi khuẩn sinh sulfide trong TB methane TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 31 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 32 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ẢNH HƯỞNG CỦA Ca2+ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG Ca là nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và Ni, Co, Fe, Mo,… ở nồng độ vi lượng (0,01- phát triển của vsv 5mg/l) giúp cho VK kỵ khí phát triển tốt. Nước thải chứa hàm lượng Ca cao (trên 250 Ở nồng độ cao hơn, là chất ức chế cho sự phát mg/L), có hiện tượng tạo muối CaCO3 hay triển của vsv, đặc biệt là vk sinh methane. Ca3(PO4)2 kết tủa. Nồng độ ức chế của: Sự tạo thành kết tủa trong thiết bị kỵ khí dẫn đến: – Đóng cặn trên thành bể pứ và đường ống Cr3+ : 350µg/L Pb2+: 30 mg/L – Làm mất tính đệm của mtr sinh hoá trong bể kỵ khí Cr6+ : 0,30µg/L Cd2+: 80 mg/L – Giảm hiệu quả do bùn bị rửa trôi – Làm mất hoạt tính methane hoá đặc thù của sinh khối Ni2+ : 200 mg/L Zn2+ : 90 mg/L kỵ khí. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 33 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 34 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ƯU ĐIỂM Tiêu thụ năng lượng ít: 25 – 350C: 0,05 – 0,1Kwh/1m 3 nước thải Khí methane sinh ra được sử dụng làm nhiên liệu F tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành xử lý. Yêu cầu dinh dưỡng (N, P) thấp. Hiệu suất xử lý cao, có thể đạt 80 – 90%COD khi tải trọng COD đầu vào: COD0 = 30g /L.ngày ở 300C COD0 = 50g/L.ngày ở 400C TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 35 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 36 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ƯU ĐIỂM ƯU ĐIỂM Lượng bùn tạo ra ít, ổn định, dễ loại bỏ nước F Bùn kị khí có thể bảo quản hơn 1 năm trong môi chi phí xử lý bùn thải thấp. trường không có dưỡng chất mà hoạt tính của bùn vẫn giữ nguyên ở 150C F Giảm tgian khởi động hệ thống mới. Vốn đầu tư không cao, diện tích đất sử dụng nhỏ hơn hệ thống hiếu khí. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 37 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 38 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NHƯỢC ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM VK tạo khí methane nhạy cảm với môi trường. Khi nước thải có chứa hợp chất lưu huỳnh, xử lý kỵ khí làm phát sinh khí H2S F gây mùi khó chịu. VK kỵ khí tăng trưởng chậm nên giai đoạn khởi động của hệ thống kỵ khí khá lâu (6 – 12 tuần). Bản chất hoá học và vi sinh học phức tạp. Vận hành hệ thống phức tạp F đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 39 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 40 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 ÑAËC TÍNH CUÛA BUØN HAÏT KÒ KHÍ Ñaëc tính Moâ taû Hoaït ñoäng sinh Hoaït tính taïo khí methane coù theå ñaït hoïc 2kgCOD/kg VSS.ngaøy Toác ñoä laéng Ñeå duy trì sinh khoái, toác ñoä laéng cuûa buøn haït caàn ñaït 60 m/h Ñoä beàn cô hoïc Haït buøn phaûi oån ñònh vaø chòu ñöôïc caùc löïc tñ do söï hình thaønh doøng khí sinh hoïc Phaùt trieån Söï PT cuûa buøn haït döïa treân qtrình töï oån ñònh lieân tuïc cuûa vsv TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 42 SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØN Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 KHAÛ NAÊNG LAÉNG CUÛA BUØN HAÏT Cô sôû lyù thuyeát Teân lyù thuyeát Vaät lyù Aùp suaát choïn Söï phaùt trieån cuûa nhöõng haït raén lô löûng coá ñònh Vi sinh - sinh lyù - Lyù thuyeát “cap town” - Phaùt trieån - Lyù thuyeát “spaghetti” - Sinh thaùi - Lyù thuyeát keát noái cuoän nhoû - Lyù thuyeát boù methanothrix - Lyù thuyeát 3 loaïi axit beùo bay hôi Nhieät ñoäng hoïc -Lyù thuyeát nhaân keát tinh So saùnh khaû naêng laéng cuûa buøn haït (granular), boâng buøn - Lyù thuyeát söùc caêng beà maët (flocculent) vaø buøn phaân taùn (disperse) trong 5 phuùt. - Lyù thuyeát hoaùn vò proton TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 43 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 44 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØN CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØN v Laø moät quaù trình töï nhieân trong taát caû caùc ht XLNT coù doøng vaøo töø döôùi leân. v Nhöõng haït voâ cô vaø höõu cô hieän dieän trong NT taïo beà maët cho Vk baùm vaøo, taêng tröôûng sinh khoái. v Khí sinh hoïc sinh ra vaø doøng NT laøm troâi nhöõng chaát mang nheï ra ngoaøi moâ hình, taïo ñ/k cho söï hình thaønh maøng vaø khoái buøn vöõng chaéc. v Khi gia taêng ñeán moät kthöùôc nhaát ñònh, haït/maøng seõ bò phaù vôõ vaø hình thaønh caùc haït buøn nhoû hôn. v Caùc haït buøn seõ daàn “giaø coãi” hoaëc “tröôûng thaønh” TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 45 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 46 SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØN Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NHÖÕNG YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN QUAÙ TRÌNH TAÏO HAÏT CUÛA BUØN Ñeå qtr taïo haït cuûa buøn thuaän lôïi, caàn: v Nhöõng haït raén hay nhöõng vaät laøm nhaân ñeå vsv baùm dính vaø phaùt trieån. Nhöõng haït naøy phaûi ñuû naëng. v Loaïi boû lieân tuïc vaø hoaøn toaøn nhöõng phaàn töû nheï trong buøn laøm nhaân ban ñaàu. v Loaïi boû SS trong doøng vaøo sao cho SS < 200 mg/l vì SS cao, qtr taïo haït khoù xaûy ra. v Giaûm noàng ñoä muoái canxi vì CaCO3 keát tuûa treân buøn seõ laøm chaäm qtr taïo haït vaø laøm giaûm hoaït tính buøn. v Nhieät ñoä thích hôïp: laø nhieät ñoä TB vaø nhieät ñoä cao v Nguyeân toá dd ña löôïng vaø vi löôïng caàn ñöôïc cung caáp TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 47 SINH HỌC KỴ KHÍ ñuû cho vsv phaùt trieån, qtr taïo 48 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU haït deã daøng hôn. SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỴ KHÍ COÂNG NGHEÄ XÖÛ LÍ KÒ KHÍ SINH TRÖÔÛNG SINH TRÖÔÛNG LÔ LÖÕNG BAÙM DÍNH XAÙO TROÄN TIEÁP XUÙC UASB LOÏC KÒ KHÍ TAÀNG LÔ LÖÕNG VAÙCH NGAÊN HOAØN TOAØN KÒ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 50 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 ĐẶC ĐIỂM Quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn. Xáo trộn liên tục, không có tuần hoàn bùn. Thích hợp xử lý NT có hàm lượng CHC hòa tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ. Thiết bị xáo trộn có thể dùng hệ thống cánh khuấy cơ khí hoặc tuần hoàn khí biogas (đòi hỏi có máy nén khí biogas và dàn phân phối khí nén). TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 52 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ĐẶC ĐIỂM SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Trong quá trình phân hủy lượng sinh khối mới sinh ra và phân bố đều trong toàn bộ thể tích bể. Do không có biện pháp nào để lưu giữ sinh khối bùn, nên SRT chính là HRT. SRT = 12-30 ngày. Tải trọng đặc trưng cho bể này là 0.5-6.0 kgVS/m 3.ngày. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 53 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 54 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 CẤU TẠO GAZ Khí tắc trong các cục vón BỂ PHẢN ỨNG LOẠI BỎ KHÍ LẮNG Bùn tuần hoàn Bùn dư TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 56 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ĐẶC ĐIỂM SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Gồm hai giai đoạn: Biogas 1. Phân hủy kị khí; Vaøo khử khí 2. Lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và NT sau XL. Ra Hàm lượng VSS trong bể = 4.000 – 6.000 Buøn tuaàn hoaøn mg/L. lắng II Tải trọng chất hữu cơ từ 0.5 đến 10kgCOD/m3/ngày với thời gian lưu nước từ 12h cho đến 5 ngày. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 57 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 58 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 ƯU ĐIỂM Ít bị ảnh hưởng lưu lượng Chuyển từ bể này sang bể khác dễ dàng, quá trình bảo dưỡng và khởi động lại đơn giản. Loại bỏ đượng 80 – 95% BOD5 và 65 – 90% COD UASB UASB Bùn dư ít (UPWARD-FLOW (UPWARD-FLOW ANAEROBIC ANAEROBIC SLUDGE SLUDGE BLANKET) BLANKET) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 59 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BỂ UASB SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BỂ UASB Khí biogas Biogas Ra Chụp Dòng ra Tách pha thu khí UASB Hướng dòng Khí taàng buøn Bùn hạt vaøo Dòng vào TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 61 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 62 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Dòng nước thải hướng lên qua lớp bùn gồm các hạt hình thành Effluent từ quá trình sinh học. biogas Việc xử lý diễn ra khi nước chảy tới và tiếp xúc ngay với các hạt bùn lơ lửng. Influent TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 63 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 64 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Khí tạo thành sẽ tạo thành dòng tuần hòan cục Các hạt nổi lên sẽ chạm vào màng ngăn khử bọt bộ, giúp việc hình thành các hạt sinh học và giữ khí, làm khí bám vào hạt bung ra và giải phóng cho chúng ổn định. khỏi hạt. Một ít khí tạo ra sẽ bám vào bùn, nổi lên trên Khí tự do và khí bung ra giải phóng khỏi hạt được cùng với khí tự do. thu hồi vào mái vòm. Nước thải chứa một ít bùn lơ lửng và bùn sinh học sẽ qua ngăn lắng và tách ra khỏi nước. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước lên khỏang 0,6 – 0,9m/h. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 65 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 66 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG MÔ HÌNH UASB TRONG PTN Bùn trong hệ thống UASB được lưu giữ dựa trên khả năng lắng tốt của bùn kỵ khí. Lượng bùn được giữ lại trong hệ thống dựa trên sự tích tụ và hình thành bùn cuộn hoặc bùn hạt. F có thể nâng cao tốc độ dòng lên mà không sợ bùn trôi ra khỏi hệ thống. Hoạt động ở tải trọng cao TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 67 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 68 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 HẠT BÙN TỪ BỂ UASB HẠT BÙN TỪ BỂ UASB Acetate as Substrate Sucrose as Substrate (mixed (Methanosaeta) culture) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 69 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 70 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 ĐẶC ĐIỂM Là một biến thể của UASB với điểm khác biệt cơ bản là EGSB sử dụng bùn hạt hoàn toàn và tốc độ dòng hướng lên lớn để phân bố bùn hạt đều khắp trong toàn không gian thiết bị. Vận hành với tốc độ dòng hướng lên: 5 – 10m/h. EGSB EGSB (EXPANDED Vận hành với tải trong hữu cơ cao. (EXPANDED GRANULAR GRANULAR SLUDGE SLUDGE BED) BED) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 72 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ƯU ĐIỂM EGSB (Expanded Bùn hạt lắng tốt, hệ thống có thể hoạt động với Granular Sludge tốc độ dòng lên lớn hơn 6m/h (UASB: 0,5 - Bed): Xử lý kỵ khí 1,5m/h). với lớp bùn hạt giãn Tải trọng hữu cơ thể tích cao gấp 3 – 6 lần so với nở. UASB. Xử lý nước thải ở các nồng độ khác nhau: nước thải có chứa nồng độ chất hoà tan thấp, nước thải chứa sulfate, nước thải chứa lipid. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 73 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 74 SINH HỌC KỴ KHÍ Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 ƯU ĐIỂM KHUYẾT ĐIỂM Xử lý nước thải ở những điều kiện nhiệt độ khác Bùn hạt có thể bị vỡ do dòng lên ở tốc độ cao, nhau: thấp, trung bình và cao. làm bùn có thể trôi ra ngoài hệ thống. Một phần dòng ra được bơm trở lại ht nên tốc độ dòng lên đạt được 5 – 6m/h, đem lại sự tiếp xúc tốt hơn giữa nước thải và quần thể vsv trong lớp bùn Thời gian lưu nước ngắn: 1 – 2 giờ Hiệu suất xử lý cao 90 – 95% TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 75 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 76 SINH HỌC KỴ KHÍ
Friday, 16 July, 2010 Friday, 16 July, 2010 LỌC KỴ KHÍ XUÔI DÒNG LỌC KỴ KHÍ NGƯỢC DÒNG Biogas Nước thải vào chảy từ trên xuống qua lớp giá thể module. Giá thể này tạo nên các dòng chảy nhỏ tương đối thẳng theo hướng từ trên xuống. ra Đường kính dòng chảy nhỏ có đường kính xấp xỉ 4cm. doøng tuaàn hoaøn Với cấu trúc này tránh được hiện tượng bít tắc và tích lũy chất rắn không bám dính và thích hợp lý vaøo nước thải có SS cao. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 79 SINH HỌC KỴ KHÍ TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 80 SINH HỌC KỴ KHÍ