Các giai đoạn kỵ khí trong một hệ thống

Trên thế giới có nhiều nước đã nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải từ rất sớm. Và đa phần tập trung chủ yếu vào quá trình kỵ khí, hiếu khí, thực vật, hồ nuôi tảo và quá trình hóa lý – hóa học – sinh học. Đặc biệt, việc xây dựng hệ thống có ứng dụng phương pháp kỵ khí đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu đối với bất kỳ quy trình XLNT nào.

Kỵ khí thực chất là quá trình phân hủy sinh học mà không có sự tham gia của oxy được thực hiện bởi các VSV qua nhiều giai đoạn khác nhau. Và sản phẩm cuối cùng là khí sinh học, chủ yếu là khí CH4 và CO2, phần nhỏ chứa hơi nước, khí hydro, nito, sunfua. Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí được chia thành 4 giai đoạn như Thủy phân, Lên men (axit hóa), Axetat hóa và Metan hóa.

Các giai đoạn kỵ khí trong xử lý nước thải

Đối với giai đoạn thủy phân

Các chất hữu cơ như protein, lipit, cacbonhydrat được vsv chuyển hóa và phân hủy thành chất hữu cơ đơn giản tan trong nước như axit amin, axit béo, đường,… Chúng có khả năng tiết các enzym ngoại bào như xenllulaza, proteaza, lipaza làm chất xúc tác để phân hủy chất hữu cơ.

Trong khi các hợp chất gluxit phân hủy nhanh thì hợp chất chứa nito và hợp chất hữu cơ có phân tử lớn thường phân hủy chậm hơn, nhất là xenlulozo và lignoxenlulo. Vì thế mà nước thải có nồng độ chất rắn lơ lửng cao thì quá trình thủy phân thường diễn ra chậm và nó bị chi phối bởi các yếu tố như nhiệt độ, pH và nồng độ chất hữu cơ.

Đối với giai đoạn axit hóa hoặc lên men kỵ khí

Tại bể xử lý nước thải, các vi khuẩn lên men sẽ hấp thu và chuyển hóa thành axit hữu cơ, rượu, CO2 và H2O,…. Để chuyển hóa các giai đoạn này thì hầu hết các sản phẩm lên men phụ thuộc vào bản chất của chất ô nhiễm, tác nhân sinh học và điều kiện môi trường. Các vi khuẩn xử lý nước thải tham gia quá trình này gồm Bacillus, Clostridium, Micrococcus Pseudomonas,….

Đối với giai đoạn axetat hóa

Trong khi lên mên thì chỉ có axit acetat bị vi khuẩn tạo metan sử dụng trực tiếp, các chất khác cần thời gian để phân hủy thành nhiều hợp chất đơn giản hơn. Ở giai đoạn này, sản phẩm tạo thành gồm khí hydro, CO2,… Thế nhưng lượng khí hydro quá lớn sẽ cản trở và ức chế quá trình sinh trưởng và phát triển của nhóm VSV axetat hóa.

Bởi lẽ nhóm VSV thường rất nhạy cảm với những sự thay đổi của môi trường, chúng chỉ sinh sống trong điều kiện áp suất khí hydro thấp trong các bể kỵ khí. Do đó mà quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng khí hydro của VSV. Vì thế mà khi việc tiêu thụ khí hydro chậm lại thì chúng sẽ tích lũy nhiều trong bể phản ứng làm áp suất riêng của nó tăng lên khiến quá trình axetat bị giảm mạnh.

Đối với giai đoạn metan hóa

Đây là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình kỵ khí và nó chỉ đạt hiệu quả cao khi các sản phẩm trung gian được xử lý hoàn toàn. Đây là quá trình hình thành khí CH4 dựa trên vai trò của 3 nhóm VSV chính như VSV metan hóa sử dụng khí hydro, VSV metan hóa sử dụng axetat và VSV metan hóa sử dụng methanol.

Cơ chế của giai đoạn này gồm VSV sử dụng khí hydro trong giai đoạn lên men để khử CO2 và sản sinh ra khí CH4 (chiếm 30%). Các VSV phổ biến gồm methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus, methanomicrobium, Methanopirillum.

Mặc dù lượng khí CH4 không cao nhưng các VSV thực hiện chức năng duy trì áp suất cục bộ của khí hydro trong các thiết bị xử lý nước thải nhằm duy trì sự thuận lợi cho quá trình axetat hóa.

• VSV metan hóa sử dụng axetat: VSV chuyển hóa axetat thành CH4, CO2 và giải phóng khử CH4 bằng nhóm VSV Hydrogenotrophic.
• VSV metan sử dụng methanol: VSV phân giải hợp chất chứa metyl thành CH4. Nhưng lượng khí CH4 sinh ra trong quá trình lại không đáng kẻ.

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí

• Nhiệt độ: khoảng nhiệt độ lý tưởng nhất có thể dao động từ 5 – 70 độ C. Trong đó sẽ được chia thành 3 khoảng quan trọng gồm ưa lạnh (15 – 20 độ C), ưa ấm (30 – 35 độ C) và ưa nóng (45 – 70 độ C).
• Nồng độ pH: đây là yếu tố hầu như không thể thiếu trong quá trình phân hủy kỵ khí. Ở giai đoạn thủy phân và axit hóa thì khoảng pH thích hợp từ 5,5 – 6,5, ở giai đoạn axetat hóa và metan hóa là 6,5 – 8,2. Nếu ở giai đoạn metan hóa khi pH giảm xuống dưới 6,5 sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý và khi pH < 6,2 có thể gây ức chế và gây độc cho VSV.
• Amoni: là sản phẩm của phân hủy kỵ khí chứa hợp chất nito, chủ yếu tồn tại trong protein và ure. Theo đó, khi hàm lượng amoni cao chúng sẽ ức chế  và gây độc cho quần thể VSV.

Nếu Quý Khách hàng cần đơn vị tư vấn thiết kế hệ thống XLNT hãy liên hệ ngay với công ty chuyên xử lý môi trường Hợp Nhất theo Hotline 0938.857.768 để được tư vấn miễn phí nhé!