Quá trình phân hủy kỵ khí nước thải là một quá trình trong đó xảy ra một loạt các phản ứng sinh hóa rất phức tạp. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy kỵ khí hầu hết tồn tại trong chất thải hữu cơ, nhưng số lượng ít, khả năng thích ứng với môi trường hạn chế. Do đó để quá trình kỵ phân hủy khí được diễn ra hiệu quả, chúng ta cần phải chú ý đến những yếu tố nào?
Các nội dung chính
Yếu tố Oxy
Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện kỵ khí thì yếu tố Oxy được xem là yếu tố ảnh hưởng đối với các vi sinh vật. Do đó người quản lý hệ thống phải có giải pháp để hỗ trợ điều kiện kỵ khí diễn ra tối đa, không được oxy hóa hoà tan trong nước thải (DO=0)
Chất dinh dưỡng
Chất dinh dưỡng có ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển của vi sinh vật, liên quan mật thiết đến quá trình phân hủy các chất hữu cơ chứa trong chất thải. Do việc cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật trong quá trình phân hủy là thực sự cần thiết.
Cũng như đối với các vi sinh vật khác, vi sinh vật phân hủy kỵ khí sẽ đòi hỏi các yếu tố trong chất dinh dưỡng như: Cacbon, nitơ, photpho và một số nguyên tố vi lượng với tỷ lệ thích hợp. Nếu không cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phân giải các chất trong nước thải.
Chẳng hạn nếu không đủ Nitơ thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành các enzyme thực hiện quá trình phân giải. Mặt khác nếu cung cấp quá nhiều nitơ sẽ làm hạn chế quá trình phát triển của vi sinh vật kỵ khí trong nước thải. Ngoài ra việc cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết sẽ giúp cho bùn dễ lắng và có độ hoạt tính cao hơn.
Nhiệt độ
Nhiệt độ và sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày và các mùa trong năm sẽ ảnh hưởng khá nhiều đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ trong quá trình phân hủy kỵ khí.
Nhóm vi sinh vật kỵ khí có 3 vùng nhiệt độ thích hợp cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, và ở mỗi vùng nhiệt độ sẽ thích hợp với mỗi nhóm vi sinh vật kỵ khí khác nhau.
- Vùng nhiệt độ cao: 45 độ C (Thermophilic)
- Vùng nhiệt độ trung bình: 20 độ C – 45 độ C (Mesophilic)
- Vùng nhiệt độ thấp: dưới 20 độ C (Psychrophilic)
Hai vùng nhiệt độ đầu thích hợp cho hoạt động của nhóm vi sinh vật lên men metan, ở vùng nhiệt độ này lượng khí metan tạo thành nhiều hơn. Đối với vùng nhiệt độ cao (45 – 65 độ C), để duy trì nhiệt độ này cần thiết phải cung cấp thêm lượng nhiệt, điều này sẽ gây tốn kém cho công trình, tính kinh tế sẽ bị hạn chế.
Tại Việt Nam, nhiệt độ trung bình từ 20 – 33 độ C, sẽ phù hợp cho nhóm vi sinh vật ở vùng nhiệt độ trung bình phát triển.
Độ pH
Trị số pH cao (môi trường mang tính kiềm) hay quá thấp (môi trường mang tính axit) sẽ gây ra sự ức chế cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Như vậy hiệu quả tiêu thụ chất gây ô nhiễm bằng vi khuẩn sẽ bị giảm xuống, hoặc gây chết vi khuẩn sẽ làm ngưng hoàn toàn quá trình xử lý chất ô nhiễm.
Trong quá trình phân hủy kỵ khí, pH của môi trường có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy các chất hữu cơ, đặc biệt là ảnh hưởng trực tiếp đến 4 quá trình chuyển hóa của sự phân hủy kỵ khí.
Ở quá trình phân hủy kỵ khí, người ta nhận thấy các quá trình cơ bản chịu ảnh hưởng trực tiếp lẫn nhau, khi một trong những quá trình này bị cản trở hoặc thúc đẩy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý tiếp theo, đây cũng là nguyên nhân khiến tốc độ phân hủy các chất bị chậm lại hoặc nhanh hơn. Ví dụ khi nhiệt độ hoặc thành phần nước thải thay đổi (do nạp nước thải mới vào công trình) thì nhóm vi sinh vật axit hóa thích nghi tốt hơn so với nhóm vi sinh vật metan.
Khi pH giảm mạnh (ví dụ như pH<6) sẽ làm giảm quá trình sinh khí CH4. Còn khi pH giảm, các axit trung gian sẽ tích lũy nhiều khiến phản ứng phân hủy khó diễn ra và làm cho quá trình acetat hóa ngừng hoạt động.
- pH hoạt động: 6,7 – 7,4
- pH tối ưu: 7,0 – 7,2
Quá trình phân hủy kỵ khí sẽ không có hiệu quả nếu pH < 6, nếu gặp phải cần bổ sung CaCO3, NaOH, NaHCO3.
Thời gian lưu nước trong hệ thống xử lý nước thải
Tùy thuộc vào loại nước thải, điều kiện môi trường và thời gian lưu nước đủ lâu để hoạt động kỵ khí có thể diễn ra.
Sự cạnh tranh giữa vi khuẩn metan và vi khuẩn khử sunfat
Vi khuẩn metan và vi khuẩn khử sunfat trong nước thải có tính cạnh tranh nhau rất mạnh, thông thường dựa vào chỉ số COD/SO4 có trong nước thải để khống chế vi khuẩn sunfat, do cần phải duy trì tỷ số này nằm trong khoảng từ 1,7 – 2,7. Bởi tỷ số này còn có lợi cho vi khuẩn metan hoạt động hiệu quả
Các yếu tố gây độc
Các yếu tố gây độc gồm: Amoni, axit bay hơi, axit beo mạch dài, hợp chất có vòng benzen, formaldehyde, kim loại nặng, cyanic, tanin, độ mặn, chất sát khuẩn, chất khử trùng,…
Qua tìm hiểu đặc điểm sinh lý các vi sinh vật tham gia xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí, người ta nhận thấy:
- Một số các hợp chất như CCl4 ; CHCl3, CH2Cl2,…. và các ion tự do của các kim loại nặng có nồng độ 1mg/l sẽ thể hiện tính độc đối với các vi sinh vật kỵ khí.
- Các hợp chất như formaldehyde, SO2, H2S, với nồng độ từ 50 – 400 mg/l sẽ gây độc hại với vi sinh vật kỵ khí trong công trình xử lý.
- S2- được xem là tác nhân gây ức chế quá trình metan, nguyên nhân là do S2- gây kết tủa với các nguyên tố vi lượng như Fe, Ni, Co, Mo, … do đó làm hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời các electron giải phóng ra từ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ sử dụng cho quá trình sunfat hóa và giảm quá trình sinh khi CH4.
- Các hợp chất NH4+ ở nồng độ 1,5 – 2 mg/l gây ức chế quá trình lên men kỵ khí
- Duy trì độ kiềm khoảng 1000-1500 mg/l để ngăn chặn pH giảm xuống dưới 6,2
- Cần đầy đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = 350:5:1
Xem thêm: Các quá trình chuyển quá trong phân hủy kỵ khí
_________ _______________
Việc ổn định và hạn chế các yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí, tạo điều kiện tối đa cho nước thải đầu ra đạt chuẩn theo quy định. Mong rằng bài viết trên có thể giúp bạn ứng dụng vào thực tiễn, tháo gỡ được các yếu tố gây ảnh hưởng đến quá trình xử lý tại cơ sở của mình. Để được tư vấn chi tiết hơn về các phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency theo Hotline: 0909 538 514
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
