Giới thiệu
Xử lý sinh học kỵ khí là một quá trình xử lý nước thải nhằm phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Nó dựa vào các vi sinh vật kỵ khí để chuyển đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn, chủ yếu là metan (CH₄) và carbon dioxide (CO₂). Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để ổn định bùn và nước thải công nghiệp-có cường độ cao do hiệu quả sử dụng năng lượng và lượng bùn tạo ra thấp.
Ưu điểm của xử lý kỵ khí so với xử lý hiếu khí
1. Khả năng tải hữu cơ cao hơn
- Tải lượng bùn điển hình (F/M) để xử lý kỵ khí nước thải công nghiệp là0,5–1,0 kg BOD₅/(kg MLVSS·d), gấp hơn hai lần so với quá trình hiếu khí (0,1–0,5 kg BOD₅/(kg MLVSS·d)).
- Do không có giới hạn vận chuyển oxy,MLVSS (Hỗn hợp chất rắn lơ lửng dễ bay hơi trong rượu)trong hệ thống kỵ khí có thể đạt tới5–10 lầncủa hệ thống hiếu khí.
- Tốc độ tải thể tích hữu cơ để xử lý kỵ khí là5–10 kg BOD₅/(m³·d), so với chỉ0,5–1,0 kg BOD₅/(m³·d)để xử lý hiếu khí-achênh lệch gấp 10 lần.
2. Sản lượng bùn thấp hơn và chất lượng bùn tốt hơn
- Xử lý kỵ khí chỉ tạo ra5%–20%sinh khối được tạo ra trong quá trình hiếu khí.
- Phương pháp hiếu khí tạo ra0,25–0,6 kg bùn trên mỗi kg COD được loại bỏ, trong khi phương pháp kỵ khí chỉ mang lại0,02–0,18 kg, với khả năng khử nước tốt hơn.
- Quá trình phân hủy kỵ khí cũnggiết chết trứng ký sinh trùngtrong bùn, cải thiện độ ổn định vệ sinh và hóa học, giảm chi phí xử lý bùn.
3. Yêu cầu dinh dưỡng thấp hơn và tính linh hoạt trong vận hành
- Vi khuẩn kỵ khí cầnchỉ 5%–20%chất dinh dưỡng (N, P) cần thiết cho quá trình hiếu khí, khiến chúng phù hợp với nước thải thiếu chất dinh dưỡng.
- Vi sinh vật kỵ khí vẫn hoạt động trongtháng hoặc thậm chí nhiều nămkhông bị suy giảm đáng kể và có thể khởi động lại nhanh chóng sau khi tắt máy, cho phéphoạt động không liên tục(lý tưởng cho nước thải theo mùa).
4. Tiết kiệm năng lượng và sản xuất khí mê-tan
- Xử lý hiếu khí tiêu tốn0,5–1,0 kWhđiện năng cho mỗi kg COD được loại bỏ để sục khí, trong khi hệ thống kỵ khíloại bỏ chi phí sục khí.
- Tiêu hóa kỵ khítạo ra khí mê-tan, mang lại over 12.000 kJ năng lượng cho mỗi kg COD được loại bỏ.
- Không có vấn đề về bọt (không giống như xử lý hiếu khí đối với chất hoạt động bề mặt{0}}có chứa nước thải).
5. Giảm ô nhiễm không khí và khả năng phân hủy rộng hơn
- Có thể sục khí hiếu khílàm bay hơi các hợp chất hữu cơ, gây ô nhiễm không khí, trong khi hệ thống kỵ khí tránh được vấn đề này.
- Vi khuẩn kỵ khí có thểlàm suy giảm một số hợp chất khó phân hủy(ví dụ, hydrocacbon clo hóa) mà vi khuẩn hiếu khí không thể làm được.
6. Sự phối hợp phức hợp của vi sinh vật để tăng cường sự phân hủy
- Quá trình phân hủy kỵ khí bao gồm các cộng đồng vi sinh vật đa dạng hoạt động phối hợp với nhau, cho phép phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy mà quá trình xử lý hiếu khí không thể xử lý hoàn toàn.
Nhược điểm của xử lý kỵ khí
1. Vi khuẩn phát triển chậm và thời gian khởi động lâu hơn
- Vi khuẩn kỵ khí phát triển chậm, đòi hỏithời gian khởi động và thời gian lưu thủy lực (HRT) dài hơnhơn hệ thống hiếu khí.
2. Nước thải cần được xử lý thêm
- Nước thải kỵ khí thườngkhông đáp ứng tiêu chuẩn xả thảivà phải làđánh bóng bằng xử lý hiếu khí.
3. Cần bổ sung độ kiềm cho nước thải-C/N thấp
- Nước thải có nồng độ-thấp hoặc-C/N thấp có thể thiếu độ kiềm, đòi hỏibổ sung độ kiềm bên ngoài.
4. Cần sưởi ấm cho nước thải có cường độ-thấp
- Nếu sản xuất khí mêtan không đủ để duy trì nhiệt độ tối ưu(30–38 độ), sưởi ấm bên ngoàilà cần thiết.
5. Nguy cơ nổ do khí mê-tan
- Khí sinh học (CH₄ + CO₂ + H₂S) làdễ cháy và nổ, yêu cầuthiết kế lò phản ứng chống cháy nổ-.
6. Nhạy cảm với các hợp chất độc hại
- Chất béo clo hóa và các chất độc khácức chế metanogennghiêm trọng hơn sinh vật dị dưỡng hiếu khí; hoạt động không đúng cách có thể làm mất ổn định hệ thống.
7. Cần kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt
- Nhiệt độ thấplàm giảm đáng kể hiệu quảvà quản lý vận hành làphức tạp hơnhơn trong hệ thống hiếu khí.
8. Các vấn đề về mùi và ăn mòn của H₂S
- Sunfat (SO₄²⁻) trong nước thải tạo raH₂S, gây ramùi hôiVàăn mòn trong đường ống, động cơ và nồi hơi.
- Giảm sunfat cũngtiêu thụ chất hữu cơ,giảm sản lượng khí mêtan.
9. Không nitrat hóa
- Hệ thống kỵ khíkhông thể nitrat hóa amoniac; hoạt động tối ưu của vi sinh vật đòi hỏiNH₃-N mức 40–70 mg/L.