Phân hủy kỵ khí là quá trình vi sinh phân giải chất hữu cơ trong môi trường không có oxi, đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải. Việc kiểm soát tốt các yếu tố ảnh hưởng giúp nâng cao hiệu suất xử lý và ổn định hệ thống. Để nắm rõ thông tin, bài viết này của BIOGENCY sẽ phân tích 6 yếu tố then chốt chi phối quá trình này và đề xuất các giải pháp tối ưu hiệu quả vận hành.
Oxy
Khi phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện phân hủy kỵ khí thì oxi được coi là độc tố đối với các loại vi sinh vật. Chính vì thế, khi thiết kế hệ thống xử lý nước thải phải có những biện pháp để điều kiện kỵ khí bên trong bể là 100% không được có oxi hòa tan trong nước thải. Điều này có nghĩa là chỉ số DO phải bằng không.
Độ pH
Độ pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ hoạt động của hệ vi sinh trong bể và là chỉ số để xác định môi trường đang trong tính kiềm hay tính axit. Độ pH của môi trường phải nằm trong khoảng 6,7 – 7,4, tốt nhất là trong khoảng 7,0 tới 7,2 thì các vi sinh vật hoạt động được. Quá trình phân hủy kỵ khí sẽ không được diễn ra nếu độ pH nhỏ hơn 6, lúc này cần phải bổ sung thêm CaCO3, NaOH, NaHCO3.
Bên cạnh các yếu tố khác thì độ pH cũng đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí metan. Vi khuẩn sinh khí metan hoạt động tốt trong độ pH từ 6,5 – 7,5. Nếu pH > 8 hoặc pH < 6 thì khả năng hoạt động của nhóm vi khuẩn sẽ giảm nhanh chóng.
Nhiệt độ
Các vi sinh vật kỵ khí có thể phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ khác nhau ở vùng nhiệt độ khác nhau:
- Nhiệt độ cao: 45 – 65 độ C
- Nhiệt độ trung bình: 20 – 45 độ C
- Nhiệt độ thấp: dưới 20 độ C
Ở hai vùng nhiệt độ đầu, rất thích hợp cho hoạt động lên men metan của các nhóm vi sinh vật. Nhiệt độ tối ưu của quá trình yếm khí là 35 độ C, vì vậy quá trình yếm khí có thể thực hiện ở điều kiện trong khoảng 30 – 55 độ C, nếu nhiệt độ xuống dưới 10 độ C, vi khuẩn tạo metan sẽ không hoạt động.
Chất dinh dưỡng
Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ trong nước thải phụ thuộc vào vi sinh vật, vì vậy cần cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng như cacbon, nitơ, phốt pho và vi lượng với tỷ lệ hợp lý. Tỷ lệ C/N tối ưu là 25/1 – 30/1.
Thiếu hoặc thừa dinh dưỡng đều ảnh hưởng đến khả năng tạo enzyme và sinh trưởng của vi sinh, từ đó làm giảm hiệu quả xử lý. Cung cấp đúng và đủ giúp bùn có khả năng lắng tốt, hoạt tính cao và tăng hiệu suất phân hủy kỵ khí.
Thời gian lưu nước trong hệ thống
Để vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy kỵ khí hiệu quả, nước thải cần có thời gian lưu đủ lâu trong bể phản ứng. Thời gian này – gọi là HRT (Hydraulic Retention Time) – phụ thuộc vào loại nước thải và điều kiện môi trường. Trong hệ thống kỵ khí, HRT phải đủ dài để vi sinh vật trải qua các giai đoạn phân hủy như thủy phân, axit hóa, acetate hóa và tạo khí metan.
Nếu HRT quá ngắn, vi sinh vật không đủ thời gian trao đổi chất, dẫn đến hiệu suất xử lý thấp hoặc trôi bùn. Ngược lại, HRT quá dài gây lãng phí không gian, giảm công suất và tăng chi phí. Do đó, thời gian lưu nước cần được thiết kế tối ưu theo đặc tính nước thải và công nghệ xử lý áp dụng.
Sự cạnh tranh của vi khuẩn metan và vi khuẩn lưu huỳnh
Trong quá trình xử lý kỵ khí, vi khuẩn metan và vi khuẩn lưu huỳnh (SRB) cạnh tranh trực tiếp về nguồn cơ chất như hydrogen và acetate. Sự cạnh tranh này phụ thuộc vào tỷ lệ COD/SO₄. Khi tỷ lệ COD/SO₄ thấp (1,7–2,7 trở xuống), SRB chiếm ưu thế, khử sulfate thành sulfide (S²⁻), tạo ra khí H₂S gây mùi hôi, ăn mòn thiết bị và làm giảm sản lượng metan. Ngược lại, khi tỷ lệ COD/SO₄ cao hơn, vi khuẩn metan phát triển mạnh, thúc đẩy quá trình sinh khí CH₄ và cải thiện hiệu quả thu hồi năng lượng.
Tuy nhiên, hiệu suất phân hủy kỵ khí không chỉ bị chi phối bởi sự cạnh tranh này mà còn chịu tác động từ các chất độc như amoni, hydrocarbon chứa clo, hợp chất thơm vòng,… Những chất này có thể ức chế hoạt động vi sinh vật, làm giảm sản lượng metan và tăng tích lũy axit bay hơi trong hệ thống, ảnh hưởng đến tính ổn định và hiệu quả xử lý.
Nâng cao hiệu suất xử lý với chế phẩm Microbe-Lift BIOGAS
Microbe-Lift BIOGAS là chế phẩm vi sinh kỵ khí chuyên dụng cho hệ thống xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao như bể UASB, hầm Biogas trong chăn nuôi, chế biến thực phẩm, tinh bột, cao su… Sản phẩm chứa các chủng vi sinh vật kỵ khí chọn lọc như Methanosarcina bakeri, Clostridium butyricum, Desulfovibrio vulgaris, giúp phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ, khử sulfate và tạo khí metan (CH4).
Vi sinh hoạt động hiệu quả trong dải pH 4-9, nhiệt độ 4-40°C. Bên cạnh đó, sản phẩm phù hợp cho xử lý kỵ khí trong các ngành chăn nuôi, chế biến nông sản, thực phẩm, thủy sản, dệt nhuộm, giấy,… Những điểm nổi bật của Microbe-Lift BIOGAS có thể kể đến như:
- Tăng 30–50% sản lượng khí Biogas
- Giảm H2S, mùi hôi và ăn mòn thiết bị
- Phân hủy tốt các hợp chất khó xử lý (BTX, protein, lipid…)
- Giảm BOD, COD, bùn thải và chi phí vận hành
- Phục hồi nhanh sau sốc tải, dễ sử dụng (dạng lỏng, không cần ngâm ủ)
Phân hủy kỵ khí là giải pháp xử lý nước thải hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Để tối ưu quá trình này, việc lựa chọn đúng chế phẩm vi sinh là yếu tố then chốt. Microbe-Lift BIOGAS là lựa chọn đáng tin cậy, phù hợp cho nhiều loại hình hệ thống kỵ khí. Để được tư vấn chi tiết và nhận hỗ trợ kỹ thuật, vui lòng liên hệ BIOGENCY qua Hotline 0909 538 514 – chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trong mọi dự án xử lý nước thải.
>>> Xem thêm: Tại sao xử lý sinh học kỵ khí tạo ra năng lượng?
