Bài thuyết trình Xử lý kỵ khí

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

VIỆN KHCN & QLMT

Mô n : KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

XỬ LÝ KỴ KHÍ

NỘI DUNG

Cơ sở lý thuyết.

1

Phân loại.

2

Các công trình xử lý

kỵ khí sinh học.

3

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

❖ Ưu và nhược điểm của quá trình sinh học kỵ khí so với

quá sinh học hiếu khí.

❑ Ưu điểm :

• Không tốn chi phí năng lượng.

• Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí metan, là nguồn năng

lượng dùng để đốt hoặc cung cấp nhiệt.

• Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm

cao.

• Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động ở chế độ tải

trọng cao.

• Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.

• Không tốn chi phí năng lượng.

• Quá trình kỵ khí sản sinh ra khí

metan, là nguồn năng lượng dùng để

đốt hoặc cung cấp nhiệt.

• Quá trình kỵ khí xử lý nước thải có

nồng độ ô nhiễm cao.

• Bể phản ứng kỵ khí có thể hoạt động

ở chế độ tải trọng cao.

• Lượng bùn sinh ra ít hơn bể hiếu khí.

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

❑ Nhược điểm:

• Quá trình kỵ khí diễn ra chậm hơn hiếu khí.

• Nhạy cảm hơn trong việc phân hủy các chất

độc.

• Quá trình khởi động cần nhiều thời gian.

• Xem xét khía cạnh phân hủy sinh học thì quá

trình kỵ khí đòi hỏi nồng độ cơ chất ban đầu

tương đối cao.

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

❖ Cơ sở lý thuyết :

◼ Sự phân hủy kỵ khí là một loạt quá trình

vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu

cơ thành khí metan (CH₄).

◼ Bản chất vi sinh học của quá trình tạo

metan đã được khám phá từ thế kỉ trước.

Trong quá trình hiếu khí chỉ liên quan

đến một số loài vi sinh vật, quá trình kỵ

khí lại lôi kéo hầu hết các loài vi khuẩn.

◼ Bản chất vi sinh học của quá trình

tạo metan đã được khám phá từ thế

kỉ trước. Trong quá trình hiếu khí chỉ

liên quan đến một số loài vi sinh vật,

quá trình kỵ khí lại lôi kéo hầu hết

các loài vi khuẩn.

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

Quá trình sinh học kỵ khí để xử lý nước

thải ô nhiễm nặng với hàm lượng COD

và BOD hàng ngàn mg/l. Có nhiều

chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm

việc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu

cơ thành khí sinh học.

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

❖ Quá trình sinh học kỵ khí :

❑ Quá trình phân hủy kị khí là quá trình sinh hóa

phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian

và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình

phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể

biểu diễn đơn giản sau:

Chất hữu cơ → CH₄+ CO₂+ NH₃+ H₂S +TB mới

❑ Một cách tổng quát quá trình này xảy ra theo 4

giai đoạn:

2.QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ.

Giai đoạn 3

Giai đoạn 4

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Acid hó a: vi

khuẩn lên

Thủy phân :

Acetic hó a: vk Metan hóa:đây

acetic chuyển là gđ của quá

hóa các sản trình phân hủy

phẩm của giai kỵ khí sản

đoạn acid hóa phẩm của 3 gđ

thành acetat, đầu thành

giai đoạn

phân hủy các

hợp chất

hữu cơ phức

tạp thành

những đơn

phâ n hò a

tan.

men chuyển

hóa các hợp

chất hòa tan

thành chất

đơn giản

CO₂, H₂

CO₂, CH₄và

acid béo dễ

bay hơi.

sinh khối mới.

◼ Thủy phân : giai đoạn phân hủy các

hợp chất hữu cơ phức tạp thành

những đơn phân hòa tan.

◼ Acid hóa: vi khuẩn lên men chuyển

hóa các hợp chất hòa tan thành chất

đơn giản acid béo dễ bay hơi

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

◼ Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

4H₂+ CO₂→ CH₄+ 2H₂O

4HCOOH → CH₄+3CO₂+2H₂O

CH₃COOH → CH₄+ CO₂

4CH₃OH → 3CH₄+CO₂+2H₂O

4(CH₃)₃N + H₂O → 9CH₄+ 3CO₂+6H₂O + 4NH₃

1.Cơ sở lý thuyết của quá trình

sinh học kỵ khí:

Quá trình phân hủy kị khí

2.Phân loại:

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá

trình kỵ khí thành :

Phân loại

Quá trình xử lý

kỵ khí lơ lửng :

như quá trình

tiếp xúc kỵ khí,

bể UASB.

Quá trình xử lý

kỵ khí dính

bám : như quá

trình lọc kỵ khí

3.Các công trình xử lý sinh học kị

khí :

◼ Quá trình tiếp xúc kỵ khí:

Một số loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

có thể xử lý rất hiệu quả bằng quá trình tiếp xúc kỵ khí.

Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần

hoàn. Hỗn hợp bùn và nước thải trong bể được khuấy

trộn hoàn toàn. Sau khi phân hủy, hỗn hợp được đưa

sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và

nước. Bùn được tuần hoàn trở lại bể kỵ khí. Lượng

bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của

vi sinh vật khá chậm.

◼ Quá trình phân hủy xảy ra trong bể

kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn

và nước thải trong bể được khuấy

trộn hoàn toàn. Sau khi phân hủy,

hỗn hợp được đưa sang bể lắng

hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn

và nước

3.Các công trình xử lý sinh học kị

khí :

SƠ ĐỒ THIẾT BỊ XỬ LÝ SINH HỌC TIẾP XÚC KỊ KHÍ

3.Các công trình xử lý sinh học kị

khí .

Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc

Bể lắng

Đầu vào

Đầu ra

Bùn hoạt tính tuần hoàn

Bùn hoạt tính dư

Bể sinh học tiếp xúc :kết hợp với quá trình sinh trưởng lơ

lửng( bùn hoạt tính) và dính bám (màng sinh học).

Vi sinh vật sinh trưởng và phát triển thành bông bùn và màng

vi sinh → lắng tốt → tách khỏi nước bằng trọng lực.

Bùn tuần hoàn : duy trì mật độ sinh khối cao

Bùn dư : được đưa đến hệ thống xử lý bùn và thải bỏ.

3.Các công trình xử lý sinh học kị

khí( bể UASB):

Cấu tạo

Nguyên tắc hoạt động

Ưu nhược điểm bể UASB

Cấu tạo của bể UASB :

◼ Bể có thể xây bằng gạch hoặc bằng bê

tông cốt thép thường có mặt bằng hình

chữ nhật. Để tách khí khỏi nước thải,

trong bể gá thêm tấm phẳng đặt nghiêng

so với phương ngang ≥ 35⁰. Thể tích ngăn

lắng tính theo thời gian lưu nước ≥ 1 giờ.

Tổng chiều cao ngăn lắng khoảng 2m,

chiều cao phần lắng ≥ 1m.

◼ Để tách khí khỏi nước thải, trong bể

gá thêm tấm phẳng đặt nghiêng so

với phương ngang ≥ 35⁰. Thể tích

ngăn lắng tính theo thời gian lưu

nước ≥ 1 giờ. Tổng chiều cao ngăn

lắng khoảng 2m, chiều cao phần lắng

≥ 1m.

Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng kị khí UASB

Nguyên tắc hoạt động:

◼ Nước thải sau khi điều chỉnh pH theo ống dẫn

vào hệ thống phân phối điều trên diện tích đáy

bể. Nước thải từ dưới lên với vận tốc v = 0,6-0,9

m/h.

◼ Bùn trong bể lắng được hình thành hai vùng rõ

rệt :ở chiều cao ¼ tính từ dáy bể lên, lớp bùn

này hình thành do các hạt cặn keo tụ có nồng

độ 5-7% phía trên lớp này là lớp bùn lơ lửng có

nồng độ 1000-3000 mg/l gồm các bông cặn

chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần

hoàn từ ngăn lắng rơi xuống.

◼ Bùn trong bể lắng được hình thành

hai vùng rõ rệt :ở chiều cao ¼ tính từ

dáy bể lên, lớp bùn này hình thành

do các hạt cặn keo tụ có nồng độ 5-

7% phía trên lớp này là lớp bùn lơ

lửng có nồng độ 1000-3000 mg/l gồm

các bông cặn chuyển động giữa lớp

bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn

lắng rơi xuống.

Nguyên tắc hoạt động:

◼ Để hình thành khối bùn hoạt tính đủ nồng

độ, làm việc có hiệu quả đòi hỏi thời gian

vận hành khởi động từ 3- 4 tháng. Nếu

cấy vi khuẩn tạo axit và vi khuẩn tạo

metan trước với nồng độ thích hợp vận

hành với chế độ thủy lực ≤ ½ công suất

thiết kế, thời gian khởi động còn 2-3 tuần.

Bể UASB

Sơ đồ bể UASB

Bể UASB