Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một dạng bể kỵ khí được sử dụng nhiều trong xử lý nước thải (còn được gọi là bể sinh học kỵ khí UASB). Bể UASB có cấu tạo như thế nào? Và nó có ưu điểm, nhược điểm gì? Hãy cùng Biogency tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Giới thiệu về Bể sinh học kỵ khí – UASB
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, được dùng với mục đích loại bỏ ô nhiễm chất hữu cơ trong nước thải và bùn. Các vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi chất ô nhiễm hữu cơ thành “khí sinh học” có chứa Metan và Carbon Dioxide.
Hình 1. Hệ thống xử lý nước thải kỵ khí chuyển hóa các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học nhờ vi sinh vật kỵ khí.
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một dạng bể kỵ khí được sử dụng nhiều trong xử lý nước thải, nó còn được gọi với tên Bể sinh học kỵ khí UASB. Bể UASB sử dụng quy trình kỵ khí để phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí Mêtan, hình thành một lớp bùn dạng hạt và được xử lý bởi các vi sinh vật kỵ khí.
Hình 2. Bể sinh học kỵ khí UASB và cấu tạo của bể.
Bể UASB là thiết bị phân tách ba pha, cho phép bể có thể tách hỗn hợp khí, nước và bùn trong điều kiện xáo trộn cao, giúp tiết kiệm diện tích thiết kế bể, từ đó tiết kiệm chi phí đầu tư.
Bể sinh học kỵ khí UASB có nhiều nắp khí để tách khí sinh học. Lượng khí / nước cực lớn được tạo ra làm giảm đáng kể sự hỗn loạn trong bể, tốc độ tải của bể tương đối cao (10 – 15 kg/m3.ngày), sự phân tách khí này chỉ yêu cầu độ cao khí 1.0m, góp phần làm giảm hiện tượng bùn nổi trong bể.
Bể sinh học kỵ khí UASB có cấu tạo như thế nào?
Chiều cao và diện tích bể UASB
Để giảm diện tích quy hoạch và giảm chi phí đầu tư đất, thiết bị phân tách GLS cũng như cách bố trí phân phối dòng chảy của bể sinh học kỵ khí UASB phải càng cao càng tốt. Chiều cao của lớp bùn phải đủ để giảm thiểu sự chuyển dòng và đảm bảo tốc độ dòng chảy lên của chất lỏng trong giới hạn tối đa cho phép (1,2 – 1,5 m / h). Do đó, chiều cao của đáy bùn ít nhất phải từ 1.5 – 2.5m, chiều cao của bể phản ứng nên được giới hạn ở 4m để tạo chỗ ở thuận tiện cho lớp bùn và thiết bị tách 3 pha.
Như tiêu chuẩn đã đề cập, chiều cao tối đa của bể sinh học kỵ khí UASB là khoảng 8m, nhưng trong thực tế, chiều cao phổ biến được áp dụng trong khoảng từ 4.5 – 6m.
Ngoài ra, đáy bùn chiếm 30 – 60% tổng thể tích bể phản ứng, 20 – 30% tổng thể tích được cung cấp cho bể bùn và bể tách GLS chiếm 15 – 30% tổng thể tích.
Bộ phân tách Khí-Lỏng-Rắn (GLS)
Mục tiêu chính của bộ phân tách Khí-Lỏng-Rắn (GLS) là tạo điều kiện thuận lợi cho bùn quay trở lại mà không cần sự hỗ trợ của bất kỳ thiết bị kiểm soát và năng lượng bên ngoài nào.
Chức năng của thiết bị tách GLS là cung cấp đủ giao diện khí-nước bên trong vòm khí, đủ diện tích lắng ra bên ngoài vòm để kiểm soát tốc độ tràn bề mặt; và mở đủ lỗ ở đáy để tránh nhiễu loạn do vận tốc đầu vào của chất lỏng trong thiết bị lắng cao, để cho phép chất rắn trở lại bể một cách thích hợp.
Cần phải chú ý đến hình dạng thiết bị và hệ thống thủy lực của bể để đảm bảo bộ tách GLS hoạt động tốt.
Hình 3. Các chi tiết của bộ phân tách khí-lỏng-rắn (GLS).
Quá trình xử lý trong bể sinh học kỵ khí UASB
Trong bể sinh học kỵ khí UASB, đầu tiên nước thải đi qua một lớp bùn có chứa nồng độ sinh khối cao, sau đó phần còn lại của chất nền đi qua lớp bùn có ít sinh khối hơn.
Hình 4. Sơ đồ di chuyển của nước thải trong bể UASB.
Nước thải được bơm từ dưới đáy và di chuyển lên phía trên của bể, tiếp xúc với sinh khối trong lớp bùn, sau đó tiếp tục di chuyển lên trên, các chất nền còn lại tác động ngược lại với sinh khối trong lớp bùn có nồng độ sinh khối ít hơn so với lớp bùn bên dưới.
Thể tích của lớp bùn cần có đủ để xử lý tiếp khi nước thải đi qua lớp dưới của lớp bùn bằng kênh dẫn, đồng thời giúp đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra luôn ổn định. Một bộ tách 3 pha (Khí-Lỏng-Rắn hoặc GLS) nằm phía trên lớp bùn để tách các phần tử rắn ra khỏi hỗn hợp (khí, lỏng và rắn) sau khi xử lý, cho phép chất lỏng và khí ra khỏi bể UASB.
Sau khi nước thải được xử lý sẽ được thu gom bởi hệ thống thu gom nước thải thông qua số bể rửa được phân bổ trên toàn bộ khu vực xả thải đến bể rửa chính, khí được tạo ra sẽ được thu gom làm nhiên liệu để sử dụng.
So sánh hiệu quả giữa quá trình xử lý kỵ khí và xử lý hiếu khí
Bảng so sánh dựa trên yêu cầu xử lý 1000 kg COD / ngày:
| Thông số | Đơn vị | Kỵ khí | Hiếu khí |
| Tiêu thụ năng lượng | kw | 1.5 | 65 |
| Lượng bùn sinh học sản xuất | Kg TS/d | 15-100 | 200-600 |
| Năng lượng sản xuất | kw | 140 |
Theo bảng trên, quá trình xử lý sinh học kỵ khí tiêu thụ ít năng lượng hơn và lượng bùn sinh học sản xuất cũng ít hơn so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Thêm vào đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí còn tạo ra năng lượng có thể tái sử dụng trong khí quá trình hiếu khí thì không.
Ưu và nhược điểm của bể sinh học kỵ khí UASB
– Ưu điểm của bể UASB:
- Trong quá trình xử lý, một lượng năng lượng khí sinh học có ích sẽ được tạo ra, có thể được thu gom để tái sử dụng cho mục đích khác.
- Chất thải rắn sinh học được tạo ra ít hơn nhiều so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí vì phần lớn năng lượng trong nước thải được chuyển thành dạng khí, dẫn đến năng lượng còn lại rất ít cho sự phát triển của tế bào mới.
- Yêu cầu năng lượng thấp cho quá trình xử lý.
- Ít chất dinh dưỡng cần thiết.
- Hệ thống có thể được không hoạt động trong thời gian dài mà không bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
– Nhược điểm của bể UASB:
- Xử lý kỵ khí không thể đạt được chất lượng xả nước mặt nếu không có quá trình xử lý sau.
- Các hợp chất lưu huỳnh khử được tạo ra cần được xử lý về tính ăn mòn và mùi.
- Thời gian khởi động dài hơn.
- Cần nhiệt độ thích hợp để thực hiện quá trình kỵ khí (15°C đến 35°C), do đó bể kỵ khí không được áp dụng cho một số vùng có nhiệt độ thấp.
- Cần có thiết bị (máy đo pH, nhiệt kế…) và nhân viên giàu kinh nghiệm để vận hành và theo dõi tình trạng bể.
—-
Bể sinh học kỵ khí UASB đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý những loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao. Để vận hành bể UASB một cách có hiệu quả cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học kỵ khí xảy ra tại bể. Hãy liên hệ Biogency qua Hotline 0909 538 514 để được tư vấn chi tiết.
Biogency – Đi đầu về giải pháp xử lý Nitơ và Amonia tại Việt Nam
>>> Xem thêm: Bể UASB & Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của bể UASB
