Bể kỵ khí là công trình ứng dụng nhiều trong các hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Là nơi diễn ra các quá trình sinh học kỵ khí. Quá trình này diễn ra cụ thể như thế nào? Mời bạn đón đọc những chia sẻ sau đây từ BIOGENCY.
Phân hủy kỵ khí là gì?
Phân hủy kỵ khí (AD – Anaerobic Digestion) là một quá trình mà qua đó vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Sản phẩm tạo ra bao gồm khí sinh học thu được và các chất khác.
Trong đó, khí sinh học là hỗn hợp gồm khí CH4, CO2 và một lượng nhỏ các loại khí khác: H2S, NH3,… (CH4 chiếm 50% đến 70%; CO2 chiếm 30 – 40%).
Tóm tắt quá trình phân hủy kỵ khí: Chất hữu cơ -> CH4 + CO2 + H2O + NH4 + H2S
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình sinh học kỵ khí hầu hết tồn tại trong chất thải hữu cơ có tải lượng thấp, khả năng thích ứng với môi trường hạn chế và hiệu quả xử lý thấp hơn so với quá trình xử lý hiếu khí.
Tìm hiểu 4 quá trình diễn ra trong bể kỵ khí
Bể kỵ khí là nơi diễn ra quá trình sinh học kỵ khí do vi sinh vật thực hiện qua nhiều giai đoạn khác nhau mà không có sự tham gia của Oxy, cụ thể bao gồm 4 giai đoạn: thủy phân, lên men (axit hóa), axetat hóa và metan hóa.
– Giai đoạn thủy phân:
Ở giai đoạn này, các chất hữu cơ như Protein, Lipid và Carbohydrate bị phân huỷ bởi nước và enzyme ngoại bào (Cellulase, Protease, Lipase) thành các chất hữu cơ đơn giản hòa tan trong nước, chẳng hạn như axit amin, axit béo và đường.
Trong đó, các hợp chất Glucose phân hủy nhanh chóng, các hợp chất chứa Nitơ và các hợp chất hữu cơ lớn thường phân hủy chậm hơn, đặc biệt là Cellulose và Lignocellulose. Chính vì vậy, nếu nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải cao, quá trình thủy phân thường diễn ra chậm và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, pH và nồng độ chất hữu cơ.
– Giai đoạn Acid hóa:
Tại bề mặt xử lý nước thải, vi khuẩn lên men hấp thụ và chuyển hóa thành các axit hữu cơ, rượu, CO2 và H2O,… Để chuyển hóa các giai đoạn này, hầu hết các sản phẩm lên men phụ thuộc vào bản chất của các chất bẩn, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường. Các vi sinh vật xử lý nước thải tham gia vào quá trình xử lý có thể kể đến bao gồm Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Micrococcus,…
– Quá trình Acetate hóa:
Trong quá trình lên men, vi khuẩn hình thành Metan chỉ sử dụng trực tiếp Axit Acetate, các chất khác phải mất thời gian để phân hủy thành nhiều hợp chất đơn giản hơn. Ở giai đoạn này, các sản phẩm được tạo thành bao gồm Hydro, CO2,… Nếu Hydro quá nhiều sẽ cản trở và kìm hãm sự sinh trưởng và phát triển của nhóm vi sinh vật Acetate hóa.
Do vi sinh vật thường rất nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường nên chúng chỉ có thể tồn tại dưới áp suất Hydro thấp trong bể kỵ khí. Từ đó, quá trình phụ thuộc nhiều vào việc sử dụng Hydro của vi sinh vật. Quá trình tiêu thụ Hydro chậm lại, chúng sẽ tích tụ nhiều hơn trong bể phản ứng, làm cho áp suất riêng của nó tăng lên khiến quá trình Acetate giảm hiệu suất tối đa.
– Giai đoạn Methane hóa:
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình kỵ khí và Methane hoá chỉ hiệu quả sau khi các chất trung gian được xử lý hoàn toàn. Đây là quá trình khí CH4 được hình thành dựa trên hoạt động của 3 nhóm vi sinh vật chính là vi sinh Metan sử dụng Hydro, vi sinh Metan dùng Acetate và vi sinh Metan dùng Methanol.
Cơ chế của giai đoạn này bao gồm việc vi sinh vật sử dụng Hydro để khử CO2 và tạo ra khí CH4 (30%) trong giai đoạn lên men. Các vi sinh vật phổ biến bao gồm các chi Methanospirillum, Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, Methanomicrobium. Mặc dù hàm lượng CH4 không cao nhưng vai trò của vi sinh vật là duy trì áp suất riêng phần của Hydro trong quá trình xử lý nước thải để duy trì điểm mạnh đặc trưng của quá trình Axetat.
- Vi sinh vật sử dụng Acid Acetic cho quá trình metan hóa: Vi sinh vật chuyển Acid axetat thành CH4, CO2 và giải phóng và khử CH4 bởi nhóm vi sinh vật dinh dưỡng Hydrogenotrophic.
- Vi sinh vật sử dụng Methanol: Các vi sinh vật phân hủy các hợp chất Metyl thành CH4. Nhưng lượng khí CH4 sinh ra trong quá trình này là không đáng kể.
Trên đây là 4 giai đoạn thuộc quá trình sinh học kỵ khí diễn ra trong bể kỵ khí. Quá trình này được ứng dụng trong các công trình xử lý nước thải như hầm biogas, bể tự hoại, bể bùn kỵ khí, lọc kỵ khí,… Để được tư vấn chi tiết hơn về các phương pháp xử lý nước thải ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí, liên hệ ngay HOTLINE: 0909 538 514 đội ngũ BIOGENCY luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn.
>>> Xem thêm: Làm sao để quá trình xử lý kỵ khí diễn ra hiệu quả?
