Nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải ngày càng phức tạp và và nhiều hơn tại các khu công nghiệp thì nhiều biện pháp xử lý nước thải công nghệ cao đã ra đời. Trong đó việc xây dựng, hệ thống xử lý nước thải UASB ra đời và là phương pháp xử lý nước thải hiệu quả nhất được nhiều doanh nghiệp lựa chọn. Vậy bể UASB có cấu tạo và nguyên lý vận hành như thế nào?
Bể xử lý nước thải UASB là gì?
Bể xử lý nước thải UASB là một dạng bể xử lý sinh học kỵ khí trong quá trình xử lý nước thải và được sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp lớn.
Bể áp dụng phương pháp xử lý nước thải sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn có chất vi sinh vật kỵ khí nhằm xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao và các thành phần chất rắn thấp.
Cấu tạo bể xử lý nước thải UASB
Bể xử lý nước thải UASB có cấu tạo phức tạp được xây dựng theo mô hình chữ nhật và sử dụng các vật liệu bê tông cốt thép để tạo hình khối. Tấm chắn có độ nghiêng 35 độ trong bể giống như công cụ tách bể triệt để lượng khí lẫn trong nước ra ngoài. Bể UASB được cấu tạo chính với 3 bộ phận sau:
Hệ thống cấp nước thải vào bể xử lý nhằm loại bỏ bớt tạp chất trong nước để tránh gây tắc nghẽn với hệ thống dẫn nước.
Hệ thống các máng thu gom nước sau khi đã được xử lý sơ bộ.
Hệ thống tách khí trong nước để vi sinh vật kỵ khí có thể hoạt động hiệu quả.
Cơ chế vận hành của bể UASB trong xử lý nước thải
Cách vận hành của bể xử lý nước thải UASB được chia làm 3 giai đoạn chính gồm có:
Giai đoạn 1: Xảy ra quá trình thủy phân và cắt mạch các hợp chất cao phân tử trong nước thải.
Tại giai đoạn này các chất thải phức tạp không tan được trong nước như polysaccharides, proteins, lipids sẽ được chuyển hóa thành các hợp chất đơn giản hơn nhờ các loại enzym do vi khuẩn sinh học tiết ra trong quá trình vận hành.
Giai đoạn 2: Quá trình axit hóa các chất hữu cơ
Trong quá trình xử lý nước thải này được diễn ra trong bể kỵ khí với hoạt động lên men, chuyển hóa các chất đã được hòa tan thành các hợp chất đơn giản như axit béo, lcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và hợp chất sinh khối mới.
Độ pH trong trong bể có thể được xử lý giảm xuống 4.0 do sự hình thành các axit béo.
Giai đoạn 3: Quá trình Methane hóa
Trong giai đoạn 3 thì các hợp chất đã được methane hóa thành khí CH4 và CO2, phản ứng hóa học ở giai đoạn này là: CH3COOH = CH4 + CO2, 2C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH, CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
Quá trình phân hủy protein hình thành NH3 + HOH = NH4- + OH-. Khi OH- được sinh ra từ đây sẽ có phản ứng với CO2 tạo thành từ các hợp chất ion bicacbonat
Đánh giá ưu nhược điểm của bể xử lý nước thải UASB
Với mỗi công đoạn xử lý nước thải sẽ có từng ưu nhược điểm và phù hợp với từng dạng nước thải khác nhau. Với bể xử lý nước thải UASB có những ưu, nhược điểm sau:
Ưu điểm của bể xử lý nước thải UASB
Bể xử lý nước thải UASB có thể xử lý nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao, COD từ 15.000 mg/l
Hiệu suất xử lý nước thải COD có thể lên đến 80% mang đến hiệu quả xử lý chất ô nhiễm tốt nhất.
Do quá trình tăng trưởng, sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn so với vi sinh vật hiếu khí, vì thế đòi hỏi về yêu cầu dinh dưỡng với hàm lượng N, P của hệ thống xử lý sinh học kỵ khí cũng thấp hơn so với một hệ thống xử lý sinh học hiếu khí.
Trong quá trình vận hành có thu hồi nguồn khí được sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải.
Hệ thống xử lý nước thải kỵ khí khi vận hành cần rất ít năng lượng để có thể vận hành được.
Ứng dụng của hệ thống rộng rãi được sử dụng trong hầu hết các loại nước thải từ nước thải công nghiệp đến nước thải chăn nuôi có nồng độ COD từ trung bình đến cao như nước thải dệt nhuộm, nước thải chăn nuôi, nước thải chế biến thực phẩm….
Nhược điểm của bể xử lý nước thải UASB
Bể xử lý nước thải UASB cần một diện tích lớn, không gian lớn để xử lý được khối lượng nước thải.
Quá trình tạo bùn hạt cần nhiều thời gian và gây khó khăn hơn để kiểm soát lượng khí cũng như quá trình vận hành.
Những lưu ý khi sử dụng công nghệ xử lý nước thải UASB
Nhằm giúp bể xử lý nước thải bằng công nghệ UASB ổn định và phát huy hiệu quả cao nhất trong xử lý nước thải thì người vận hành cần lưu ý một số vấn đề dưới đây:
Hàm lượng chất hữu cơ trong bể UASB: Nếu hàm lượng COD trong nước thải <100mg/l thì không sử dụng được công nghệ UASB. Trong khi đó hàm lượng COD> 50000mg/l thì cần phải tuần hoàn nước thải liên tục hoặc pha loãng nước thải trước khi đưa vào bể xử lý nước thải UASB
Bùn nuôi cấy vi sinh vật kỵ khí ban đầu: Bùn nuôi cấy ban đầu trong bể UASB có nồng độ tối thiểu là 10kg vi sinh vật/m3. Đặc biệt là lượng bùn trong bể không vượt quá 60% thể tích bể UASB.
Lượng nước thải: Để có thể ứng dụng được công nghệ xử lý nước thải UASB cần xem thành phần cũng như lượng nước thải trong bể. Khả năng phân hủy sinh học, lượng chất hữu cơ trong bể và nhiệt độ trong nước thải, tính đệm…
Hàm lượng chất dinh dưỡng cho vi sinh vật trong nước: Lượng thức ăn được cấp cho hệ vi sinh trong nước được tính theo công thức (COD/Y): N:S = (50/Y):5:1:1 trong đó nước thải khó thể acid hóa Y = 0.15. Nước thải dễ acid hóa Y= 0.03 với Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc nhiều vào thành phần trong nước thải.
Trong thành phần nước thải có độc tố: Một lượng nước thải có nhiều chất độc, muối cao không thích hợp sử dụng công nghệ UASB.
Hàm lượng các chất cặn lơ lửng trong nước: Bạn cần lưu ý rằng trong bể xử lý nước UASB với hàm lượng lơ lửng trong nước không được quá lớn. Nếu hàm lượng chất cặn lơ lửng trong nước vượt quá 3000mg/l thì rất khó phân hủy và không đạt được hiệu quả xử lý nước.
Trên đây là một số thông tin cơ bản về bể xử lý nước thải UASB đang được ứng dụng phổ biến hiện nay. Hy vọng rằng qua bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu hơn về hoạt động cũng như lưu ý vận hành bể để giúp bể UASB đạt hiệu quả cao nhất trong xử lý nước thải của bể.
