Công Nghệ Bể UASB Kỵ Khí: Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Bể UASB là gì?

 

Bể UASB là viết tắt của cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanket, có nghĩa là “bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí”. Đây là một quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải được bơm ngược từ dưới lên và được điều khiển vận tốc thích hợp (dưới 1m/h). Bể kỵ khí UASB hoạt động dựa trên nguyên tắc phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thông qua các vi sinh vật kỵ khí, tạo ra khí sinh học (chủ yếu là methane) và bùn thải. Để hiểu rõ hơn về thiết kế của bể kỵ khí UASB, bạn có thể tham khảo ảnh dưới đây:

 

Cấu tạo bể UASB

 

Một bể UASB thông thường bao gồm ba phần chính: Hệ thống phân phối nước đáy, tầng xử lý và hệ thống tách pha. Thực tế, bể kỵ khí UASB được thiết kế để xử lý nước thải có đặc tính nồng độ chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp.

 

Nồng độ COD tối thiểu yêu cầu để sử dụng bể kỵ khí UASB là 100mg/l. Nếu nồng độ chất rắn (SS) lớn hơn 3.000 mg/l, thì không thích hợp để xử lý bằng UASB. Ngoài ra, việc sử dụng bể kỵ khí UASB còn có một số vấn đề cần lưu ý, bao gồm:

 

• Lượng bùn nuôi cấy ban đầu tối thiểu là 10 kg VSS/m3. Lượng bùn tiếp tục cho vào không vượt quá 60% thể tích bể.

 

• Nếu hàm lượng chất hữu cơ COD vượt quá 50.000 mg/l, cần thực hiện pha loãng hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra.

 

• Tỉ lệ COD : N : P = 350 : 5 : 1.

 

• Không thích hợp sử dụng Bể kỵ khí UASB cho nước thải có nồng độ amonia lớn hơn 2.000 mg/l hoặc sulphate lớn hơn 500 mg/l.

 

Điều kiện áp dụng bể kỵ khí UASB

 

 

Bể UASB có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải khác nhau, đặc biệt là nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao (COD > 1000 mg/l). Một số điều kiện cần lưu ý khi áp dụng bể kỵ khí là:

 

• Nồng độ chất hữu cơ: Bể UASB hoạt động hiệu quả nhất khi nồng độ COD trong nước thải từ 1000 đến 5000 mg/l.

 

• Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật kỵ khí trong bể là từ 20 đến 35°C.

 

• Độ PH: Thích hợp cho bể UASB là từ 6,5 đến 7,5.

 

• Tỷ lệ BOD/COD: Tỷ lệ chỉ số BOD/COD nên cao hơn 0,3 để đảm bảo vi sinh vật kỵ khí hoạt động hiệu quả.

 

Ngoài ra, cần lưu ý đến các yếu tố khác như thời gian lưu thủy, tải trọng chất hữu cơ, chất dinh dưỡng,… để thiết kế và vận hành bể kỵ khí UASB hiệu quả.

 

Nguyên lý hoạt động của bể uasb kỵ khí

 

Để vận hành bể UASB , bạn cần phải hiểu nguyên lý hoạt động của bể, UASB vận hành bằng cách cho nước thải chảy ngược qua lớp bùn kỵ khí, khi đó vi sinh vật phân hủy chất ô nhiễm thành khí methane và carbon dioxide. Hệ thống tách ba pha được sử dụng để tách bùn, nước và khí ra khỏi nhau, và nước thải sau đó được chuyển tiếp đến bể xử lý tiếp theo, cụ thể quá trình như sau:

 

1. Dòng nước thải được phân phối từ dưới lên thông qua lớp bùn kỵ khí. Điều này đảm bảo tạo áp suất và dòng chảy ngược, giúp nước thải tiếp xúc với tầng bùn sinh học.

 

2. Nồng độ PH trong nước thải được điều chỉnh trong khoảng từ 6,6 đến 7,6 để tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật kỵ khí phát triển.

 

3. Tại tầng xử lý sinh học, vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất ô nhiễm trong nước thải thành sinh khối, khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2). Bùn vi sinh bám vào các khí này và nổi lên trên bề mặt.

 

 4. Hệ thống tách ba pha được sử dụng để tách bùn, nước và khí ra khỏi nhau, đảm bảo vi sinh vật trong tầng xử lý được giữ lại. Khí và nước thoát ra khỏi bể phản ứng, trong khi bùn vi sinh lắng trở lại vùng xử lý. Quá trình lắng trở lại này tăng khả năng tiếp xúc của bùn vi sinh với chất ô nhiễm, đồng thời thúc đẩy sự chuyển khối trong hệ thống.

   

5. Nước thải được đưa đi tiếp qua bể xử lý tiếp theo thông qua màng tràn răng cưa.

 

Những giai đoạn trong quá trình kỵ khí

 

Quá trình kỵ khí là một quá trình phức tạp bao gồm 3 giai đoạn chính: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; Axít hóa các chất hữu cơ đã tạo thành bởi giai đoạn 1; cuối cùng là Metan hóa. Sau đây là những nội dung chi tiết cho từng giai đoạn trong quá trình kỵ khí.

 

Giai đoạn 1: Thủy phân và cắt mạch hợp chất cao phân tử.

 

Trong giai đoạn này, các hợp chất hữu cơ phức tạp trong nước thải được thủy phân và cắt mạch thành các hợp chất nhỏ hơn. Quá trình thủy phân diễn ra trong môi trường không oxy, do đó gọi là quá trình kỵ khí anaerobic. Các chất hữu cơ như protein, tinh bột, lipid và các chất hữu cơ khác bị phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản hơn.

 

 

Giai đoạn 2: Axít hóa các chất hữu cơ đã được tạo thành ở giai đoạn 1

 

Trong giai đoạn này, các chất hữu cơ đơn giản từ giai đoạn 1 tiếp tục được biến đổi bởi vi khuẩn axit-producing (tạo axit). Các vi khuẩn này chuyển đổi các chất hữu cơ thành axit hữu cơ như axetic acid, propionic acid và butyric acid. Quá trình axit hóa diễn ra trong môi trường không ôxy và tạo ra các axit hữu cơ là sản phẩm chính.

 

Giai đoạn 3: Metan hóa

 

Ở đây, các axit hữu cơ từ giai đoạn 2 được chuyển hóa bởi vi khuẩn metanogenic (tạo khí methane). Các vi khuẩn này chuyển đổi axit hữu cơ thành khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2). Khí methane có thể được thu thập và sử dụng làm nguồn năng lượng tái tạo. Quá trình metan hóa diễn ra trong môi trường không oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí methane và carbon dioxide.

 

Tác dụng bể UASB trong xử lý nước thải

 

 

Bể UASB là một công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống, sau đây là những tác dụng của việc sử dụng bể UASB trong công tác xử lý nước thải bẩn:

 

• Phân hủy chất hữu cơ: Công nghệ xử lý nước thải UASB giúp phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải như chất béo, protein, tinh bột và đường. Trong quá trình xử lý, các vi khuẩn kỵ khí trong tầng bùn sinh học phân hủy chất hữu cơ thành khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2), giảm nồng độ chất hữu cơ trong nước thải.

 

• Giảm lượng chất rắn: Bể kỵ khí UASB cũng đóng vai trò trong việc giảm lượng chất rắn có trong nước thải. Các tế bào vi sinh sống trong tầng bùn sinh học hấp thụ và tiêu hủy chất rắn có trong nước thải, làm giảm lượng chất rắn còn lại trong quá trình xử lý.

 

• Sản xuất khí methane: Một trong những tác dụng đáng chú ý của bể UASB là sản xuất khí methane. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong bể UASB tạo ra khí methane, có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng tái tạo.

 

• Tiết kiệm năng lượng: Bể kỵ khí tiêu thụ ít năng lượng so với các phương pháp xử lý nước thải khác như xử lý bằng vi sinh kỵ khí hoặc xử lý sinh học thông thường. Điều này giúp tiết kiệm chi phí vận hành và năng lượng trong quá trình xử lý nước thải.

Ưu nhược điểm của bể kỵ khí UASB

 

Bể UASB là một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm với nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, bể kỵ khí  UASB cũng có một số nhược điểm cần lưu ý khi sử dụng. Dưới đây là một số ưu điểm và nhược điểm của loại bể này:

 

 

Ưu điểm

 

Trong vô số những ưu điểm của bể UASB, đây là những điểm nổi bật nhất của dạng bể xử lý nước thải này:

 

• Hiệu quả xử lý cao: Bể kỵ khí UASB có thể xử lý hiệu quả các loại nước thải có nồng độ COD cao (COD lên đến 15.000 mg/l), đạt hiệu suất xử lý COD từ 80% đến 90%.

 

• Tiết kiệm chi phí: Vi sinh vật kỵ khí tăng trưởng chậm, nhu cầu dinh dưỡng thấp, giúp vận hành đơn giản và tiết kiệm chi phí vận hành. Đồng thời, khí sinh học sinh ra có thể thu hồi và sử dụng làm nhiên liệu, giúp tiết kiệm chi phí năng lượng.

 

• Ít phát sinh bùn: Bể kỵ khí UASB ít phát sinh bùn thải hơn so với các hệ thống xử lý sinh học hiếu khí, giúp giảm chi phí xử lý bùn.

 

• Khả năng ứng dụng rộng rãi: Bể kỵ khí có thể xử lý hiệu quả nhiều loại nước thải khác nhau, từ nước thải sinh hoạt đến nước thải công nghiệp.

 

Nhược điểm

 

Bên cạnh các ưu điểm vượt trội, bể UASB cũng không thiếu những nhược điểm đáng lưu ý như sau:

 

• Diện tích lớn: Bể kỵ khí UASB cần diện tích lớn để xây dựng hệ thống xử lý đạt chuẩn.

 

• Tốn thời gian khởi động: Quá trình tạo bùn hạt trong bể UASB tốn nhiều thời gian (khoảng 3-6 tháng) và khó kiểm soát hơn so với các công nghệ xử lý sinh học khác.

 

• Nồng độ BOD thấp: Bể kỵ khí UASB không hiệu quả trong việc xử lý nước thải có nồng độ BOD thấp.

 

• Nhạy cảm với chất độc: Vi sinh vật kỵ khí trong bể UASB nhạy cảm với các chất độc hại, có thể ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.

 

Nguyên tắc để tăng hiệu quả hoạt động bể kỵ khí UASB

 

 

Để tăng hiệu suất xử lý bể kỵ khí UASB, cần quan tâm đến các yếu tố như nhiệt độ, hàm lượng chất rắn, chất dinh dưỡng và chủng vi khuẩn:

 

• Đảm bảo nhiệt độ tối ưu: Nhiệt độ tối ưu cho quá trình kỵ khí UASB là khoảng 35 độ C. Điều này đảm bảo hoạt động tốt của vi khuẩn kỵ khí và tốc độ phân hủy kỵ khí.

 

• Điều chỉnh hàm lượng chất rắn (TSS): Bể kỵ khí hoạt động tốt khi hàm lượng TSS cao hơn 20% hoặc thấp hơn 15%. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi xây dựng bể phù hợp với yêu cầu về diện tích và năng lượng xử lý.

 

• Cung cấp chất dinh dưỡng bổ sung: Vi khuẩn kỵ khí cần các chất dinh dưỡng như Co, Pe, Ni, S, Se, Mo, W, Ba, Ca, Mg, Na để hoạt động tốt. Đảm bảo tỷ lệ COD:N:P phù hợp trong chất thải để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn.

 

• Cung cấp chủng vi khuẩn kỵ khí: Việc sử dụng chủng vi khuẩn phù hợp và có khả năng phân hủy tốt là quan trọng để tăng hiệu suất xử lý. Chủng vi khuẩn cần có khả năng phân hủy chất hữu cơ và sinh khối lớn.

 

Các lưu ý khi vận hành bể UASB trong thực tế

 

Để sử dụng bể UASB trong thực tế, bạn cần sự hướng dẫn chuyên môn về dạng bể này, dưới đây là một số lưu ý quan trọng khi vận hành bể kỵ khí  đến từ chuyên gia:

 

• Thời gian ổn định: Bể UASB cần thời gian lâu hơn để đạt hiệu suất xử lý ổn định so với bể Aerotank.

 

• Sự ổn định quan trọng: Vi khuẩn kỵ khí phục hồi chậm, vì vậy duy trì sự ổn định trong bể kỵ khí là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống xử lý nước thải.

 

• Kiểm tra và điều chỉnh: Thường xuyên kiểm tra hàm lượng COD/BOD và pH của nước thải vào và ra bể UASB. Bổ sung chất dinh dưỡng (C:N:P = 100:5:1) và men vi sinh kỵ khí theo định kỳ.

 

• Bổ sung men vi sinh kỵ khí: Cần bổ sung men vi sinh kỵ khí định kỳ để duy trì quần thể vi sinh ổn định trong bể.

 

Polygreen – đơn vị thi công bể kỵ khí UASB xử lý nước thải đạt chuẩn

 

 

Polygreen tự hào là một trong những công ty tư vấn môi trường thi công bể UASB đạt chuẩn, mang đến giải pháp xử lý nước thải an toàn, hiệu quả, tiết kiệm chi phí. Nhờ áp dụng công nghệ tiên tiến và đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, Polygreen cam kết xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia QCVN 14:2008/BTNMT.

 

Bể UASB là một trong các loại bể xử lý nước thải hiệu quả và tiết kiệm với nhiều ưu điểm vượt trội, hứa hẹn mang đến giải pháp tối ưu cho các vấn đề về môi trường. Polygreen tự hào là đơn vị cung cấp dịch vụ lắp đặt bể kỵ khí UASB uy tín với đội ngũ nhân sự chuyên môn cao, giàu kinh nghiệm

 

Với dịch vụ chuyên nghiệp và giá thành cạnh tranh, Polygreen là lựa chọn hàng đầu cho các nhà máy, xí nghiệp và khu dân cư. Hãy liên hệ tư vấn môi trường Polygreen ngay hôm nay để được tư vấn giải pháp lắp đặt thi công hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt đối với bể UASB phù hợp nhất với nhu cầu của bạn!

 

Công Ty TNHH Dịch Vụ Môi Trường Polygreen

 

 

• Địa chỉ: 860/12B Huỳnh Tấn Phát, Phường Tân Phú, Quận 7, TP.HCM

 

 

• Hotline: 028 3773 2377 – 0919 086 459 – 0917 630 283

 

 

• Website: dichvumoitruong.vn