Phương pháp sinh học kỵ khí

3Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ KHÁI NIỆM CHUNG 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 4 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ SẢN PHẨMCHÍNH PHÂN HUỶ KỴ KHÍ 5Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CO2Organics H2O CH3COOH H2 CH3COOH H2O CO2 CH4 HCO3- H2 CH4 H2OOH- Lên men axit: Lên men Methane: Biogas Phân hủy kị ̣ khí́ CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HUỶ KỴ KHÍ 6 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÁC GIAI ĐOẠN PHÂN HUỶ KỴ KHÍ 7 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN THUỶ PHÂN Enzyme ngoại bào thuỷ phân các HCHC mạch dài (carbonhydrates, proteins, nucleic acids và lipid) thành các HCHC mạch ngắn hơn, đơn giản hơn và có trọng lượng nhẹ như monosacarit,amin, peptit… VSV thuỷ phân (hydrolytic bacteria) thực hiện GĐ này xảy ra chậm do cấu trúc bền vững của cơ chất. 8 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN THUỶ PHÂN Mức độ và tốc độ thuỷ phân chịu ảnh hưởng bởi: Nhiệt độ, pH và thời gian lưu trong hệ thống. Thành phần và kích thước phân tử của cơ chất. Nồng độ NH4+-N và nồng độ của sp thuỷ phân 9Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN AXIT HOÁ Những chất đơn giản được giải phóng từ gđ thuỷ phân bị lên men, chuyển hoá thành các hợp chất béo hữu cơ mạch dài như lactate, succinate, pyruvate, butyrate, propionate và rượu. Tiếp đó các HCHC này lại được các VK sinh axít chuyển hoá tiếp tục thành acetate, hydrogen, formate, CO2,… Sản phẩm của giai đoạn này phụ thuộc vào sự hiện diện của hệ vsv và các yếu tố môi trường. pH môi trường giảm (< 4) do sự hình thành các axít. 10 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ PHẢN ỨNG SINH ACETAT CH3CHOHCOO- + 2H2O CH3COO- + HCO3- + H+ + 2H2 CH3CH2OH + H2O CH3COO- + H+ + 2H2 CH3CH2CH2COO- + 2H2O 2CH3COO- + H+ + 2H2 CH3CH2COO- + 3H2O CH3COO- + HCO3- + H+ + 3H2 4CH3OH + 2CO2 3CH3COOH + 2H2O 2HCO3- + 4H2 + H+ CH3COO- + 4H2O Lactate Ethanol Butyrate Propionate Methanol 11 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN METAN HOÁ Các SP của gđ axt hoá được sử dụng trực tiếp bởi các VK sinh methane, tạo ra sản phẩm cuối cùng của qúa trình phân huỷ kị khí là khí methane và CO2,… Tốc độ phát triển của vi khuẩn sinh methane chậm hơn các loài vi khuẩn ở giai đoạn thuỷ phân và axit hoá. 12 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN METAN HOÁ Vk sinh methane sử dụng axit acetic, methanol hay CO2, H2,… để sản xuất CH4. Trong đó, axit acetic là chất nền sản sinh CH4 quan trọng nhất (70%), kế đến là H2 và CO2. Axit formic, methanol cũng tham gia tạo CH4 nhưng không nhiều vì chúng không thường xuyên xuất hiện. Các p/ứ của giai đoạn này chuyển pH của môi trường sang kiềm 13 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ GIAI ĐOẠN METAN HOÁ Quá trình khử sulfate: Trong quá trình phân huỷ kị khí, khi có sự hiện diện của các hợp chất lưu huỳnh thì vi sinh vật khử sulfate (sulfate reducing bacteria) sẽ cạnh tranh với vi khuẩn methane đối với cơ chất H2. Vi khuẩn khử sulfate có ái lực với H2 cao hơn nên sẽ dùng H2 làm cơ chất để tăng trưởng và tạo ra sản phẩm khí có mùi trứng thối, H2S. 14 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ PHẢN ỨNG SINH METAN CH3COO- + H2O CH4 + HCO3- HCO3- + 4H2 + H+ CH4 + 3H2O 4CH3OH 3CH4 + CO2 + 2H2O 4HCOO- + 2H+ CH4 + CO2 + 2HCO-3 CH3OH + H2 CH4 + H2O 4CH3COCOOH + 2H2O 5CH4 + 7CO2 2(CH3)2S + 3H2O 3CH4 + HCO3- + 2H2S + H+ 15 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ PHẢN ỨNG KHỬ SUNFAT 4H2 + SO42- + H+ HS- + 4H2O Acetate- + SO42- 2HCO3- + HS- Propionate- + ¾ SO42- Acetate- + HCO3- + ¾ HS- + ¼ H+ Butyrate- + ½ SO42- 2Acetate-+ ½ HS- + ½ H+ Lactate- + ½ SO42- 2Acetate- + HCO3- + ½ HS- + ½ H+ Ethanol + ½ SO42- 2 Acetate- + ½ HS- + ½ H+ + H2O 16 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ VI SINH VẬT KỴ KHÍ QT phân huỷ kỵ khí các HCHC qua nhiều giai đoạn phức tạp với sự tham gia của vsv kỵ khí khác nhau bao gồm: động vật nguyên sinh, nấm, tảo và vi khuẩn. Ở giai đoạn bắt đầu từ lên men, axít hoá, methane hoá, vai trò chủ đạo thuộc về các vk. Các VK kỵ khí được chia ra làm 3 nhóm chính: Các VK sinh acetate (acetogenic bacteria) Các VK sinh methane (methanogenic bacteria) Các VK khử sulfate (sulfate reducing bacteria) 17 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ VI KHUẨN SINH ACETAT Quá trình dehydro hoá tạo acetat Các VK khử proton bắt buộc. 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 cuối cùng là chất hữu cơ. SP của phản ứng gồm: H2,và các sp oxh khác. Quá trình này tạo ra năng lượng đáng kể. Hai nhóm VK này được phân biệt dựa trên cơ chất được sử dụng và năng lượng tạo ra. 18 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ VI KHUẨN SINH ACETAT Quá trình hydro hoá tạo acetate: là quá trình lên men hình thành acetat, là sản phẩm duy nhất của qtr. Trong qtr này, xảy ra 2 phản ứng: C6H12O6 + H2O CH3COCOOH + CH3COOH + CO2 + 6H CH3COCOOH + CO2 + 6H CH3COOH + H2O C6H12O6 3CH3COOH 19 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ VI KHUẨN SINH ACETAT Qúa trình hydro hoá tạo acetate giữa cơ chất ngoại sinh: 2CO2 + 4H2 = CH3COOH + 2H2O VK sinh acetat gồm: – acetobacterium wieringae; – acetobacterium woodii; – acetogenium kivui; – lostridium aceticum; – clostridium thermoaceticum,… 20 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÁC VI KHUẨN SINH METAN Hoạt động trong môi trường kị khí: các loài vi khuẩn trong quần thể vi sinh vật duy trì một thế năng oxy hoá khử thấp và sản xuất ra các cơ chất sinh methane cũng như các thành phần dinh dưỡng khác. Hình dạng: hình cầu, sợi xoắn, que và nhiều cách sắp xếp các tế bào tạo thành các mạch hay các cấu kết dài hơn, lớn. Các họ VK sinh methane: Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Methanopyrales, Methanosarcinales. 21 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ 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. 23 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ pH Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình biến đổi sinh học và bản thân vsv. – pH thấp (< 5): gây kết tủa protid, lipid Ftuổi và hoạt tính của bùn giảm – Kiểm soát và giữ pH ở giá trị tối ưu (6,8 – 7,5) bằng cách bổ sung và duy trì một lượng bicacbonat nhất định nhằm tạo pH đệm cho môi trường, giúp trung hoà các axit sinh ra trong quá trình phân huỷ kị khí 24 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NHIỆT ĐỘ Ảnh hưởng mạnh đến quá trình sinh học của vsv cũng như đặc tính nhiệt động học của các phản ứng trong môi trường kỵ khí. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ tăng trưởng của vsv được mô tả theo phương trình Arrhenius: k1 = 0,84; k2 = 0,09; a1 = 0,11, a2 = 0,3 ; Xt = 58,7 )( 2 )( .1max 21 TT XTaXTa ekekk -- -= 25 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NHIỆT ĐỘ 1a - Hằng số năng lượng cho qt sinh tổng hợp (1/K) 2a - Hằng số năng lượng phân huỷ (1/K) maxm - Tốc độ tăng trưởng lớn nhất (ngày-1) 1k 2k T TX - Hằng số hoạt động (ngày-1) - Hằng số phân huỷ (ngày-1) - Nhiệt độ tuyệt đối (K) - Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ (K) Trong khoảng nhiệt độ thích hợp, Pt Arrhenius mô tả tốc độ tăng trưởng của vsv gia tăng với nhiệt độ 26 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CHẤT DINH DƯỠNG Để vi khuẩn tăng trưởng và gia tăng hoạt tính của bùn, nước thải phải chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết bao gồm đa lượng (N,P) và vi lượng. Nhu cầu N và P tối thiểu cung cấp cho vsv được tính toán dựa vào tốc độ tăng trưởng và thành phần của các nguyên tố này trong TB vsv: C :N : P = 50 : 14 : 3 27 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CHẤT DINH DƯỠNG Công thức tính lượng dinh dưỡng tối thiểu cần thiết: NUTRCT = COD0*Y*NUTRTB*1,14 COD0 - Gía trị COD đầu vào (g/l) Y - Hệ số năng suất sinh khối (g/g) NUTRTB - Nồng độ chất dd trong tế bào VK (g/g) NUTRCT - Nồng độ dd tối thiểu cần thiết trong đầu vào. 1,14 - Hệ số giả định của tỷ lệ TSS/VSS. Thông thường, lượng chất dd đầu vào thường lấy gấp 2 lần so với tính toán để bù trừ cho các phản ứng kết tủa,… 28 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ THẾ OXY HOÁ KHỬ Điện thế oxi hoá – khử cho biết hệ thống có khả năng nhận hay cho điện tử. Sự thay đổi các phản ứng oxi hoá – khử xảy ra đồng thời với sự thay đổi điện thế oxi hoá – khử. Quá trình methane xảy ra tốt ở điện thế oxi hoá – khử là EH < 260mV. Trong hệ thống kỵ khí, giá trị của thế oxi hoá – khử thường ổn định và thay đổi theo khối lượng bùn sử dụng: 15 giờ đ/v bùn chứa 13,4 g VSS/l 40 giờ đ/v bùn chứa 2,2 g VSS/l. 29 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ THẾ OXY HOÁ KHỬ Trong hệ thống kị khí, giá trị của thế oxi hoá – khử thường ổn định và thay đổi theo: Thành phần của dung dịch chứa cơ chất, đặc biệt là sự hiện diện của oxi sẽ làm điện thế oxi hoá – khử được giữ ở mức cao không thuận lợi cho quá trình phân huỷ kị khí Hoạt tính của bùn: bùn có hoạt tính cao sẽ nhanh chóng có điện thế oxi hoá – khử ổn định hơn bùn có hoạt tính thấp 30 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ĐỘC TÍNH CỦA H2S Lưu huỳnh là ngtố cấn thiết cho vsv ở 1mM Ở nồng độ cao, gây ra độc tính đối với vsv. Thứ tự độc tính: sulfate < thiosulfate < sulfite < H2S Trong mt nước H2S ⇌ HS- + H+ (pK = 6.83) H2S ⇌ S2- + H+ (pK = 12.3) 31 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ĐỘC TÍNH CỦA H2S Sự phân bố H2S giữa pha khí và lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ, tại 300C ta có: [H2S]khí = 0.4325 [H2S]lỏng H2S tự do thấm qua màng tế bào, ảnh hưởng đến pH nội bào, làm biến tính protein bởi sự hình thành các liên kết sulfide trong TB 32 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ĐỘC TÍNH CỦA NH3 VÀ NH4+ Trong mt nước, tuỳ vào pH mà ammonia có thể tồn tại ở dạng ion ammonium NH4+ hoặc khí NH3 NH4+ ⇌ NH3 + H+ (pK = 9.2) NH3 gây độc tính cao đối với vsv NH4+ gây ức chế đối với vi khuẩn sinh methane 33 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ẢNH HƯỞNG CỦA Ca2+ Ca là nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vsv Nước thải chứa hàm lượng Ca cao (trên 250 mg/L), có hiện tượng tạo muối CaCO3 hay Ca3(PO4)2 kết tủa. Sự tạo thành kết tủa trong thiết bị kỵ khí dẫn đến: – Đóng cặn trên thành bể pứ và đường ống – Làm mất tính đệm của mtr sinh hoá trong bể kỵ khí – Giảm hiệu quả do bùn bị rửa trôi – Làm mất hoạt tính methane hoá đặc thù của sinh khối kỵ khí. 34 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ẢNH HƯỞNG CỦA KIM LOẠI NẶNG Ni, Co, Fe, Mo,… ở nồng độ vi lượng (0,01- 5mg/l) giúp cho VK kỵ khí phát triển tốt. Ở nồng độ cao hơn, là chất ức chế cho sự phát triển của vsv, đặc biệt là vk sinh methane. Nồng độ ức chế của: Pb2+: 30 mg/L Cd2+: 80 mg/L Zn2+ : 90 mg/L Cr3+ : 350µg/L Cr6+ : 0,30µg/L Ni2+ : 200 mg/L 35 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ 36 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ƯU ĐIỂM Tiêu thụ năng lượng ít: 25 – 350C: 0,05 – 0,1Kwh/1m3 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 37 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ƯU ĐIỂM Lượng bùn tạo ra ít, ổn định, dễ loại bỏ nước F chi phí xử lý bùn thải thấp. 38 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ƯU ĐIỂM Bùn kị khí có thể bảo quản hơn 1 năm trong môi 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. 39 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NHƯỢC ĐIỂM VK tạo khí methane nhạy cảm với môi trường. VK kỵ khí tăng trưởng chậm nên giai đoạn khởi động của hệ thống kỵ khí khá lâu (6 – 12 tuần). 40 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NHƯỢC ĐIỂM Khi nước thải có chứa hợp chất lưu huỳnh, xử lý kỵ khí làm phát sinh khí H2S F gây mùi khó chịu. Bản chất hoá học và vi sinh học phức tạp. Vận hành hệ thống phức tạp F đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. 42 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ÑAËC TÍNH CUÛA BUØN HAÏT KÒ KHÍË Û Ø Ï Söï PT cuûa buøn haït döïa treân qtrình töï oån ñònh lieân tuïc cuûa vsv Phaùt trieån Haït buøn phaûi oån ñònh vaø chòu ñöôïc caùc löïc tñ do söï hình thaønh doøng khí sinh hoïc Ñoä beàn cô hoïc Ñeå duy trì sinh khoái, toác ñoä laéng cuûa buøn haït caàn ñaït 60 m/h Toác ñoä laéng Hoaït tính taïo khí methane coù theå ñaït 2kgCOD/kg VSS.ngaøy Hoaït ñoäng sinh hoïc Moâ taûÑaëc tính 43 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ KHAÛ NAÊNG LAÉNG CUÛA BUØN HAÏTÛ Ê É Û Ø Ï So saùnh khaû naêng laéng cuûa buøn haït (granular), boâng buøn (flocculent) vaø buøn phaân taùn (disperse) trong 5 phuùt. 44 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØNÁ Ï Ï Û Ø -Lyù thuyeát nhaân keát tinh - Lyù thuyeát söùc caêng beà maët - Lyù thuyeát hoaùn vò proton Nhieät ñoäng hoïc - Lyù thuyeát “cap town” - Lyù thuyeát “spaghetti” - Lyù thuyeát keát noái cuoän nhoû - Lyù thuyeát boù methanothrix - Lyù thuyeát 3 loaïi axit beùo bay hôi Vi sinh - sinh lyù - Phaùt trieån - Sinh thaùi Aùp suaát choïn Söï phaùt trieån cuûa nhöõng haït raén lô löûng coá ñònh Vaät lyù Teân lyù thuyeátCô sôû lyù thuyeát 45 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØNÁ Ï Ï Û Ø 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” 46 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØNÁ Ï Ï Û Ø 47 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CÔ CHEÁ TAÏO HAÏT CUÛA BUØNÁ Ï Ï Û Ø 48 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NHÖÕNG YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN QUAÙ TRÌNH TAÏO HAÏT CUÛA BUØN Õ Á Á Û Û Á Ù Ï Ï Û Ø 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 ñuû cho vsv phaùt trieån, qtr taïo haït deã daøng hôn. 50 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ XAÙO TROÄN HOAØN TOAØN TIEÁP XUÙC KÒ KHÍ UASB SINH TRÖÔÛNG LÔ LÖÕNG LOÏC KÒ KHÍ TAÀNG LÔ LÖÕNG VAÙCH NGAÊN SINH TRÖÔÛNG BAÙM DÍNH COÂNG NGHEÄ XÖÛ LÍ KÒ KHÍ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỴ KHÍ 52 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ 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). 53 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ĐẶC ĐIỂM 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/m3.ngày. 54 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 56 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ CẤU TẠO BỂ PHẢN ỨNG LOẠI BỎ KHÍ LẮNG Bùn tuần hoàn Bùn dư GAZ Khí tắc trong các cục vón 57 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ ĐẶC ĐIỂM Gồm hai giai đoạn: 1. Phân hủy kị khí; 2. Lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và NT sau XL. Hàm lượng VSS trong bể = 4.000 – 6.000 mg/L. Tải trọng chất hữu cơ từ 0.5 đến 10kgCOD/m3/ngày với thời gian lưu nước từ 12h cho đến 5 ngày. 58 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ Vaøo Buøn tuaàn hoaøn Ra khử khí lắng II Biogas SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 59 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ 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 Bùn dư ít UASB (UPWARD-FLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET) ( -FL I L L T) 61 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ Biogas Ra vaøo UASB taàng buøn SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BỂ UASB 62 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BỂ UASB Dòng vào Dòng ra Khí biogas Chụp thu khí Hướng dòng Bùn hạt Khí Tách pha 63 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ Effluent Influent biogas NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 64 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Dòng nước thải hướng lên qua lớp bùn gồm các hạt hình thành từ quá trình sinh học. Việc xử lý diễn ra khi nước chảy tới và tiếp xúc ngay với các hạt bùn lơ lửng. 65 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Khí tạo thành sẽ tạo thành dòng tuần hòan cục bộ, giúp việc hình thành các hạt sinh học và giữ cho chúng ổn định. Một ít khí tạo ra sẽ bám vào bùn, nổi lên trên cùng với khí tự do. 66 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Các hạt nổi lên sẽ chạm vào màng ngăn khử bọt khí, làm khí bám vào hạt bung ra và giải phóng khỏi hạt. Khí tự do và khí bung ra giải phóng khỏi hạt được 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. 67 Friday, 16 July, 2010 TRẦN THỊ NGỌC DIỆU SINH HỌC KỴ KHÍ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 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 68 Friday, 16 July, 2010 TRẦN