Nguyên tắc hoạt động của bể UASB trong Xử lý nước thải

Bể UASB (tên tiếng anh là Upflow anaerobic sludge blanket) hay còn được gọi là bể xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí, (xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí). Đây là bể xử lý sinh học không sử dụng không khí hoặc oxy, loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải và bùn. Trong bài viết bên dưới sẽ cung cấp một số thông tin chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể UASB.

1. Cấu tạo bể xử lý nước thải UASB

Bể UASB được cấu tạo từ 3 cụm bể chính là:

• Hệ thống phân phối nước/cấp nước vào đáy bể.
• Hệ thống xử lý.
• Hệ thống tách pha, thu khí.

Với khả năng xử lý COD lên đến 80 – 90%, bể UASB thường được ứng dụng trong xử lý nước thải nhà máy bia, nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy giấy, tinh bột, chất thải bột giấy.

2. Quy trình hoạt động của bể UASB

- Hệ thống phân phối nước thải: Cấp nước vào đáy bể theo chiều từ dưới lên với vận tốc <1m/h. (Nước được điều chỉnh độ pH ở mức 6,6 – 7,6), nước thải sẽ được dẫn qua lớp bùn kỵ khí nhằm đảm bảo tốt nhất cho quá trình phát triển của VSV kỵ khí.

- Tầng xử lý: Hỗn hợp bùn hoạt tính và các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với nhau. Vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm, phát triển thành sinh khối và tổng hợp thành CH4 và CO2. Lượng khí này bám dính vài bùn và nổi tự do trên bề mặt nước thải.

Trong bể, người ta đặt các tấm vách nghiêng, có góc nghiêng >-35 độ so với phương ngang nhằm dễ dàng tách lượng khí ra khỏi nước thải.

- Hệ thống tách pha: Ở tầng xử lý, lượng khí vẫn còn dính trong bùn, vì vậy cần tách pha, chất lỏng sẽ được chia ra thành 3 phần là chất rắn - lỏng - khí. Sau đó, hỗn hợp khí sẽ được dẫn qua dung dịch NaOH nhằm để hấp thu triệt để lượng chất khí.

Bùn sẽ lắng xuống, nước thải tràn qua màng răng cưa và được dẫn đến bể xử lý tiếp theo.

3. Bể UASB có những giai đoạn xử lý nào?

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch: Quá trình phát triển của sinh khối và vi sinh vật kỵ khí đã tạo ra enzyme, chúng sẽ chuyển các hợp chất có công thức phân tử phức tạp thành các chất hữu cơ có cấu tạo đơn giản.

- Giai đoạn 2: Axit hóa các hợp chất hữu cơ: Vi khuẩn lên men, chuyển các chất hòa tan thành các chất đơn giản hơn như CO2, H2O, NH3, axit lactic, v.v…

- Giai đoạn 3: Metan hóa: Với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí, chuyển sản phẩm ở giai đoạn 2 thành khí CH4 và CO2.

4. Ưu và nhược điểm của bể UASB

4.1. Ưu điểm của bể UASB

• Giảm hàm lượng BOD trong nước thải
• Sức tải lớn, chịu được tốc độ tải hữu cơ và thủy lực cao.
• Không cần hệ thống sục khí.
• Tiết kiệm chi phí xử lý do lượng bùn sinh học giảm, sản lượng bùn tương đối thấp.
• Một lượng lớn khí CH4 được sản sinh từ bể, có thể tận dụng nguồn năng lượng này để mang lại lợi ích kinh tế.

4.2. Nhược điểm của bể UASB

• Cần có nguồn điện liên tục.
• Thời gian khởi động lâu.
• Cần có không gian, diện tích lớn để xây dựng.
• Mất nhiều thời gian cho quá trình tạo bùn.
• Bể UASB không thích hợp với các vùng lạnh, không thích hợp với những nơi có diện tích nhỏ.

5. Lưu ý khi vận hành hệ thống UASB

Bể sinh học kỵ khí UASB cần phải được vận hành đúng quy trình phù hợp với những tiêu chí thiết kế ban đầu. Vì vậy: cần lưu ý một số yêu cầu cơ bản dưới đây để bể kỵ khí UASB hoạt động hiệu quả:

- Không để lượng bùn có trong bể vượt quá 60% thể tích bể.

- Bùn nuôi cấy trong bể phải đạt tối thiểu 10kg VSS/m3.

- Nước thải cần phải được phân tích thông tin đầy đủ về các chỉ tiêu như: nhiệt độ, chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học.

- Bể UASB chỉ được dùng khi hàm lượng COD > 50.000 mg/l.

- Hạn chế tối đa sự tồn tại của các chất cặn lơ lửng bởi vì chúng rất khó phân hủy trong bể UASB.

- Bể kỵ khí UASB không xử lý được nguồn thải có chứa hàm lượng muối và lượng độc tố quá cao.

Công ty môi trường Hợp Nhất vừa chia sẻ một số thông tin về "Bể UASB trong xử lý nước thải", hy vọng sẽ cung cấp một số kiến thức hữu ích cho bạn. Mọi góp ý hoặc cần hỗ trợ, bạn có thể để lại bình luận tại Form bên dưới. Xin cảm ơn.

Nguồn: Tổng hợp

Tìm hiểu thêm: Thiết kế và vận hành bể UASB