Ảnh hưởng của độ muối đến hệ thống xử lý nước thải

Đây là cuốn sách đề tài có mọi kỹ năng mà tất cả mọi người đều cần có cho một năm thành công và hạnh phúc, chiến lược kinh doanh và tất cả các thứ khác, kể cả kinh doanh và cuộc sống . đây là người bạn có thể liên hệ để học được kỹ năng kinh doanh mà tất cả mọi người đều cần có cho một năm thành công và hạnh phúc, chiến lược kinh doanh và tất cả các thứ khác : https:www.facebook.comtairichloc các bạn có thể mua nhiều tài liệu với giá rẻ hơn, chi tiết liên hệ nick fb ở trên nha Các đồng chí có cần tìm và thêm tải tài liệu thì nhấp zô link này nhá : Tài Liệu Trần Thu Thảo – 123doc http:bit.ly2nsmI3T Các bợn giải trí thì zô kênh youtube này nhá : Tài Rich Entertaiment YouTube http:bit.ly2lPU1S0 Nếu các bạn cần tư vấn về tập gym , chăm sóc sức khỏe thì liên hệ : Tài – 0969 78 10 18 Chân thành cảm ơn, Have a nice day.

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ

MUỐI ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

BẰNG CÔNG NGHỆ UASB

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT i

DANH SÁCH CÁC BẢNG ii

DANH SÁCH CÁC HÌNH iii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 2

1.2 MỤC TIÊU - NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.2.1 Mục tiêu 2

1.2.2 Nội dung 3

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu 3

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 3

1.5 NHU CẦU KINH TẾ XÃ HỘI 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG 5

2.1 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG TẠI VIỆT NAM 6

2.1.1 Hiện trạng sản xuất 6

2.1.2 Hiện trạng môi trường 11

2.1.2.1

Môi trường không khí 11

2.1.2.2 Chất thải rắn 11

2.1.2.3 Môi trường nước 12

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN

XUẤT NƯỚC TƯƠNG 12

2.2.1 Thành phần 12

2.2.2 Tính chất 13

2.3 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT NHẰM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG 13

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG MÔ HÌNH UASB 15

3.1 QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỊ KHÍ 16

3.1.1 Tổng quan 16

3.1.2 Các công nghệ xử lý kị khí 19

3.1.2.1 Quá trình phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn 19

3.1.2.2 Quá trình tiếp xúc kị khí 20

3.1.2.3 UASB 20

3.1.2.4 Lọc kị khí (Giá thể cố định dòng chảy ngược dòng) 21

3.1.2.5 Quá trình kị khí bám dính xuôi dòng (Vách ngăn) 21

3.1.2.6 Quá trình kị khí tầng giá thể lơ lửng 22

3.2 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ UASB 22

3.2.1 Tổng quan về UASB 22

3.2.1.1 BỂ UASB 22

3.2.1.2 Sử dụng biogas 24

3.2.1.3 Điều kiện để UASB hoạt động tốt 26

3.2.2 Quá trình phát triển công nghệ UASB 26

3.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của việc xử lý nước thải bằng công nghệ

UASB 27

3.2.4

Khởi động mô hình UASB 28

3.2.4.1 Bùn nuôi cấy ban đầu 28

3.2.4.2 Nhiệt độ 30

3.2.4.3 pH 30

3.2.4.4 Nước thải 30

3.2.4.5 Hàm lượng chất hữu cơ 30

3.2.4.6 Khả năng phân huỷ sinh học của nước thải 31

3.2.4.7 Chất dinh dưỡng 31

3.2.4.8 Hàm lượng cặn lơ lửng 31

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP UASB 32

4.1 CƠ SỞ THỰC NGHIỆM ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 33

4.1.1

Một số nghiên cứu xử lý nước thải của các ngành thực phẩm ứng dụng mô hình UASB 33

4.1.1.1 Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm giàu protein và chất béo bằng bể phản ứng kị khí dòng ngược UASB đa giai đoạn ưa nhiệt .33

4.1.1.2

Xử lý nước thải từ quy trình chế biến tinh bột sắn bằng công nghệ UASB .36

4.1.1.3

Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn thu Biogas bằng hệ thống UASB .38

4.1.2

Lựa chọn các thông số 41

4.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 41

4.2.1

Đối tượng nghiên cứu 41

4.2.2

Lấy mẫu 41

4.2.3

Mô hình thí nghiệm cột UASB 42

4.2.4 Hoá chất phân tích định lượng 43

4.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 43

4.4 VẬN HÀNH MÔ HÌNH 44

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT .46

5.1 PHẦN THỨ NHẤT 48

5.1.1

Giai đoạn 1: 48

5.1.2 Giai đoạn 2: 51

5.1.3

Giai đoạn 3: 54

5.1.4

Kết quả .56

5.1.5 Kết luận

58 5.2 PHẦN THỨ HAI 59

5.2.1

Giai đoạn 1 59

5.2.2

Giai đoạn 2 62

5.2.3

Giai đoạn 3 64

5.2.4

Kết quả .66

5.2.5

Kết luận 68

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO

i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1) BOD (Biochemical Oxygen Demand) – Nhu cầu oxy sinh hoá

2) COD (Chemical Oxygen Demand) – Nhu cầu oxy hoá học

3) EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) – Lớp bùn mở rộng

4) GSS (Gas Solids Separator ) – Tách khí rắn

5) HRT (Hydraulic Retention Times) – Thời gian lưu nước

6) IC (Interal Circulation) - Lưu thông tuần hoàn bên trong

7) MS – UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket Multi Stage) - Bể sinh học

kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn nhiều bậc

8) SS – Solid Suspension – Chất rắn lơ lửng

9) SMA – Hoạt tính methane

10) TSS – Total Solid Suspension – Chất rắn lơ lửng tổng cộng

11) UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket)- Bể sinh học kị khí dòng chảy

ngược qua lớp bùn

12) VSS – Vaporize Solid Suspension – Chất rắn lơ lửng bay hơi

13) VSV – Vi sinh vật

DANH SÁCH CÁC BẢNG

ii

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1 Khả năng hòa tan của CO2 trong nước 25

Bảng 2: Các loại bùn nuôi cấy ban đầu cho bể xử lý kị khí 29

Bảng 3 Thành phần đặc trưng của nước thải từ quy trình sản xuất bánh đậu 34

Bảng 4 Thành phần đặc trưng của nước thải từ quy trình sản tinh bột sắn.36 Bảng 5 Đặc tính của hạt bùn sử dụng trong cột UASB 37

Bảng 6 Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả xử lý 39

Bảng 7 Ảnh hưởng của thời gian lưu tới hiệu quả xử lý 40

Bảng 8 Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ CODvào= 1000 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) 49

Bảng 9 Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ CODvào= 1500 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) 52

Bảng 10 Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ CODvào= 2000 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) 55

Bảng 11 Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu quả xử lý 57

Bảng 12 Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ muối 0,5 % 60

Bảng 13 Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ muối 0,7 % 63

Bảng 14 Kết quả phân tích trong giai đoạn 3 ở nồng độ muối 0,9 % 65

Bảng 15 Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý 67

DANH SÁCH CÁC HÌNH

iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương pháp

lên men 8

Hình 2 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ bánh đậu bằng phương pháp hoá giải 9

Hình 3 Sơ đồ chuyển hoá vật chất trong điều kiện kị khí 18

Hình 4 Các dạng quá trình kị khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế 19

Hình 5 Sơ đồ hầm ủ UASB 23

Hình 6 Mô hình thí nghiệm 42

Hình 7 Hình thái vi sinh trong bùn sử dụng trong cột UASB 44

Hình 8 Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1000 mg/l 50

Hình 9 Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1500 mg/l 53

Hình 10 Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 2000 mg/l 56

Hình 11 Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu quả xử lý 57

Hình 12 Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,5 % 61

Hình 13 Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,7 % 64

Hình 14 Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,9 % 66

Hình 15 Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý 67

CHƯƠNG 1:

MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao

Do đó, các đòi hỏi về những nhu cầu hàng ngày, ngày càng trở nên khắt khe Đặc

biệt là nhu cầu về ẩm thực Chính vì thế, các ngành công nghiệp chế biến và sản

xuất thực phẩm đóng một vai trò rất quan trọng

Chịu ảnh hưởng bởi cách thức ăn uống của người Trung Hoa, người Việt

Nam chúng ta rất thích chế biến cũng như thưởng thức các món ăn có sử dụng

nước tương để làm tăng hương vị đậm đà cho thực phẩm Thêm vào đó, đậu tương

là một loại nông sản có năng suất rất cao và trồng được ở rất nhiều nơi trên đất

nước ta Do đó, các nhà máy sản xuất nước tương được xây dựng rộng rãi trên

khắp đất nước là một điều dễ hiểu Tuy nhiên, việc sản xuất nước tương đã thải ra

một lượng lơn nước thải gây ra không ít lo ngại cho cuộc sống của người dân sống

xung quanh khu vực nhà máy và làm các cấp, các nhà lãnh đạo phải đau đầu bởi

vấn đề ô nhiễm môi trường

Hiện trạng nước thải chứa lượng chất hữu cơ cao được thải trực tiếp ra hệ

thống nước thải chung của khu dân cư gây ô nhiễm nghiêm trọng là thực trạng

chung của các nhà máy sản xuất nước tương Bên cạnh đó, chưa có một phương án

nào được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề bức xúc này Do đó, việc nghiên cứu và

đưa ra các phương pháp xử lý mang tính thiết thực là rất cần thiết

1.2 MỤC TIÊU - NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương

bằng phương pháp UASB và đánh giá hiệu quả

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình xử lý nước thải từ

quá trình sản xuất nước tương bằng phương pháp UASB

1.2.2 Nội dung

Nghiên cứu xử lý nước thải từ quy trình sản xuất nước tương trên môi

trường thử nghiệm trong 3 tháng (từ tháng 5/2006 đến tháng 7/2006) ở các nồng độ

COD trong nước đầu vào tương ứng 1000 – 1500 – 2000 mg/l Phân tích các chỉ

tiêu pH, COD, N – NH4, P – PO4, NaCl và đánh giá hiệu quả xử lý COD

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình xử lý nước thải từ

quy trình sản xuất nước tương trên môi trường thử nghiệm với COD được kiểm

soát ở 2000 mg/l trong 2 tháng (từ tháng 8/2006 đến tháng 9/2006) với các nồng độ

muối trong nước đầu vào tương ứng 0.5 – 0.7 – 0.9 % Phân tích các chỉ tiêu pH,

COD, N – NH4, P – PO4, NaCl và đánh giá hiệu quả xử lý COD

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát thành phần, tính chất nước thải từ quá trình sản xuất nước tương

Xây dựng và vận hành mô hình thí nghiệm

Phân tích, đánh giá hiệu quả xử lý COD trên môi trường thử nghiệm

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đề tài chú trọng nghiên cứu trong phạm vi sau:

Nghiên cứu, phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý COD trong nước thải sản

xuất nước tương trên môi trường nhân tạo bằng phương pháp sinh học kị khí ứng

dụng cột UASB

Nghiên cứu được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với mô hình có dung

tích 10 lít

1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Nước thải từ quá trình sản xuất nước tương chứa lượng chất hữu cơ lớn và có

mùi rất khó chịu vì thế khi thải trực tiếp vào hệ thống nước thải chung của khu dân

cư sẽ cản trở quá trình xử lý nước thải sinh hoạt của khu dân cư, chưa kể đến việc

nếu nước thải sinh hoạt của khu dân cư không được xử lý thì lượng nước thải hỗn

hợp này sẽ gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường đất và môi trường nước

nơi nó bị thải ra Vì vậy đề tài này sẽ góp phần tìm ra giải pháp làm giảm sự ô

nhiễm cho môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng

Bên cạnh đó, đề tài này sẽ đưa ra một số thông số có thể ứng dụng trong quá

trình xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương

1.5 NHU CẦU KINH TẾ XÃ HỘI

Nghiên cứu này sẽ đáp ứng nhu cầu hiện nay của xã hội Việt Nam đó là đưa

ra một phương pháp xử lý nước thải từ quá trình sản xuất nước tương hiệu quả về

công nghệ cũng như về kinh tế

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 6 -

Nguyên liệu để sản xuất nước tương là hạt đậu tương Đậu tương là cây công

nghiệp và là cây thực phẩm ngắn ngày có giá trị dinh dưỡng cao Đậu tương được

dùng làm thực phẩm cho người và thức ăn cho chăn nuôi Đồng thời, đậu tương

còn là cây cải tạo đất tốt và là mặt hàng nông sản suất khẩu quan trọng đem lại lợi

nhuận cao Chính vì vậy, cây đậu tương đang là một trong 10 chương trình ưu tiên

phát triển của nước ta (TS.VS Trần Đình Long – Viện Khoa học Kỹ thuật Nông

nghiệp Việt Nam)

Từ năm 1990 trở lại đây diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương

đã không ngừng tăng lên (Cũng theo TS.VS Trần Đình Long – Viện Khoa

học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam, diện tích tăng 11,2%, năng suất tăng

46,8% và sản lượng tăng 63,9%) Cũng từ đó, các cơ sở sản xuất nước

tương ra đời ngày càng nhiều và phát triển càng rộng

2.1 HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG TẠI VIỆT NAM

2.1.1 Hiện trạng sản xuất

Nước tương hay còn gọi là xì dầu đang được sử dụng rộng rãi ở Đông Á

Riêng ở Việt Nam, lượng nước tương tiêu thụ hàng tháng ngày càng tăng bởi

không chỉ vì hương vị đậm đà thơm ngon của nó mà vì khả năng khắc phục những

hư tổn tế bào ở người của nước tương

Người ta phát hiện thấy nước tương - được làm từ đậu tương lên men - có khả

năng chống ôxy hoá mạnh gấp khoảng 10 lần rượu vang đỏ và 150 lần so với

vitamin C

"Thứ nước chấm này còn thể hiện tiềm năng trong việc làm chậm tốc độ phát

triển các căn bệnh tim mạch và suy thoái thần kinh", trưởng nhóm nghiên cứu

Barry Halliwell cho biết

Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore cũng tìm thấy nước tương cải

thiện tới 50% lưu lượng máu chỉ trong vài giờ sau khi sử dụng

Có thể thấy rằng nhu cầu tiêu thụ nước tương ngày càng tăng, tại Tp Hồ Chí

Minh hiện nay có khoảng 28 cơ sở sản xuất và phân phối nước tương với chất

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 7 -

lượng được phân làm nhiều loại Trên cả nước hiện nay có khoảng trên 40 nhà

máy sản xuất nước tương có quy mô tương đối lớn và rất nhiều cơ sở sản xuất nước

tương vừa và nhỏ khác

Trước đây, sản xuất nước tương được thực hiện bằng phương pháp lên men

theo quy trình sau: (Hình 1.)

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 9 -

Hiện nay, hầu hết các cơ sở sản xuất nước tương theo phương pháp hoá giải

theo quy trình sau: (Hình 2.)

Hình 2 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ bánh đậu bằng phương pháp

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 10 -

Trong sơ đồ quy trình sản xuất nước tương bằng phương pháp hoá giải ở

Hình 2, nguyên liệu chính để sản xuất nước tương là bánh dầu (đậu tương bị ép

hết dầu và viên thành từng bánh) với hàm lượng protein đạt từ 40% trở lên

Hóa chất dùng trong sản xuất nước tương gồm :

 Acid clohydric: phân giải bánh dầu thành đạm acid amin

 Soda: để trung hòa acid sau khi phân giải xong

 Muối: là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất nước tương vì nó

điều chỉnh vị và bảo quản sản phẩm

 Nước: là thành phần chính trong sản xuất nước chấm

 Caramen: để điều chỉnh màu cho thích hợp

Quá trình sản xuất nước tương gồm các giai đoạn sau:

 Xử lý nguyên liệu: Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất nước tương là bánh

dầu có nhiều protein Tại khâu này, bánh dầu được xay nhỏ để tăng khả năng tiếp

xúc của bánh dầu với hoá chất Hoá chất dụng để phân giải là acid clohydric và

dung dịch để trung hoà sau quá trình phân giải là cacbonat natri

 Phân giải: Quá trình thuỷ phân xảy ra với điều kiện khắt khe về nhiệt độ,

nồng độ acid và thời gian thuỷ phân Lượng acid sử dụng phải được tính toán chính

xác dựa vào phần trăm khối lượng đạm toàn phần

 Trung hoà: Dung dịch thu được sau khi thuỷ phân được trung hoà bằng

soda

 Lọc: Dung dịch sau khi trung hoà được dẫn vào thiết bị lọc Tại đây, chất

lượng đạm sẽ được kiểm tra để pha chế ra nước tương theo yêu cầu

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 11 -

 Thanh trùng: Dầu sống sau khi lọc sẽ đem đi thanh trùng, tuỳ thuộc vào

lượng muối ban đầu mà tính toán lượng muối thêm vào để đạt nồng độ muối mong

muốn

 Lắng trong: Dầu chính sau khi thanh trùng được bơm qua bồn lắng Sau

thời gian lắng, dầu được bơm qua hệ thống lọc tinh Qua kiểm tra nếu dầu đạt yêu

cầu sẽ chuyển qua giai đoạn pha chế

 Pha chế: Tuỳ thuộc vào độ đạm của mỗi loại sản phẩm khi ra chai, nhân

viên kỹ thuật sẽ tính toán khối lượng phối chế và pha phụ gia để điều chỉnh vị phù

hợp với yêu cầu của khách hàng

2.1.2 Hiện trạng môi trường

2.1.2.1 Môi trường không khí

Ngày nay, sản xuất nước tương theo phương pháp hiện đại, dùng acid để

phân giải bánh dầu chiết xuất dịch tương, cùng với việc chưa có một công nghệ xử

lý khí thải hoàn chỉnh đã dẫn đến việc để cho một lượng hơi acid thừa thoát vào

không khí làm cho môi trường tại các nhà máy sản xuất và chế biến nước tương bị

ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người lao động

Hơi acid thừa có tác hại đến đường hô hấp và niêm mạc mắt Hít phải hơi

acid có thể bị nhiễm độc gây co thắt thanh quản, nặng hơn là viêm phế quản, đặc

biệt về lâu dài có thể bị phù phổi Triệu chứng thường thấy ở người làm việc trong

môi trường acid tại các nhà máy sản xuất nước tương là ho

Mặc dù vậy, hiện nay vẫn chưa có biện pháp nào hữu hiệu cho vấn đề này

nhất là tại các cơ sở vừa và nhỏ

2.1.2.2 Chất thải rắn

Chất thải rắn từ quá trình sản xuất nước tương chủ yếu là bả thải Bả thải

chính là bánh đậu đã qua phân giải chỉ còn lại xác đậu

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 12 -

Bên cạnh đó, nguồn phát sinh chất thải rắn do quá trình sản xuất nước tương

còn tập trung ở giai đoạn đóng gói Rác chủ yếu là các loại bao bì, nilon,

carton…Ngoài ra, rác thải sinh hoạt cũng góp phần đáng kể gây ô nhiễm

Lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất nước tương hiện nay đang trở

thành vấn nạn của các nhà sản xuất cũng như nhà quản lý môi trường bởi tính chất

gây ô nhiễm cao và khó xử lý của nó Chính vì thế, cần xúc tiến tìm ra biện pháp

thu gom và xử lý thích hợp để loại bỏ những mầm bệnh, giữ cho môi trường trong

sạch

2.1.2.3 Môi trường nước

Hầu hết các nhà máy, cơ sở sản xuất nước tương nói riêng và nước chấm nói

chung đều gây ô nhiễm môi trường nước bởi nước thải của quá trình sản xuất

Hiện tượng nước thải chứa lượng hợp chất hữu cơ cao được thải trực tiếp ra

hệ thống nước thải chung của khu dân cư hoặc trực tiếp vào các thuỷ vực gây ô

nhiễm nghiêm trọng là thực trạng chung của các nhà máy sản xuất nước tương

Bên cạnh đó, nước thải của các quá trình sản xuất này cũng tác động trực

tiếp đến môi trường bởi yếu tố tạo mùi của nó

Cho đến nay ở hầu hết các nhà máy, cơ sở sản xuất nước tương chưa có hệ

thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, nếu có cũng chỉ là rất sơ sài và không đạt tiêu

chuẩn

2.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH

SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

2.2.1 Thành phần

Cũng giống như các ngành chế biến thực phẩm khác, nước thải của các nhà

máy sản xuất nước tương chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy chủ yếu là các

hydratecarbon, protein và xelluloza

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 13 -

Ngoài ra, trong nước thải của các nhà máy sản xuất nước tương còn chứa một

lượng các hoá chất để xúc rửa chai và vệ sinh thiết bị có dính các loại dầu mỡ

trong quá trình bảo trì máy móc

2.2.2 Tính chất

Nước thải do quá trình sản xuất nước tương có độ ô nhiễm rất cao:

COD = 6000 – 11000 mg/l; pH thấp: 4.0 – 5.4; chất rắn lơ lửng (SS) rất cao Chính

vì vậy, việc xử lý cũng gặp nhiều trở ngại và khó khăn Đặc biệt, việc xử lý màu

trong nước thải cũng là một vấn đề cần quan tâm

2.3 MỘT SỐ ĐỀ XUẤT NHẰM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪ QUY TRÌNH

SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, chỉ có phương

pháp sinh học để xử lý loại nước thải này là tốt nhất Cơ sở của phương pháp sinh

học nhằm xử lý nước thải dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hoà

tan và không hoà tan của vi sinh vật Chúng xử dụng các liên kết đó và một số

chất khoáng như là nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh

dưỡng, vi sinh vật nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và

sinh sản từ đó tăng trưởng về sinh khối

Người ta phân loại các phương pháp sinh học bao gồm ba loại chính: phương

pháp thiếu khí, phương pháp hiếu khí, phương pháp kị khí

Phương pháp thiếu khí ít được quan tâm do thời gian xử lý kéo dài, chỉ thích

hợp với những nơi có diện tích hồ ao rộng

Phương pháp hiếu khí được áp dụng nhiều hơn, chủ yếu là hiếu khí tăng

cường (aeroten) Phương pháp này sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí Để đảm

bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong

khoảng 20 đến 40 oC Phương pháp này có ưu điểm là hiệu suất xử lý cao, thời

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

- 14 -

gian xử lý ngắn Những phương pháp hiếu khí tăng cường cũng có nhược điểm là

kinh phí xử lý cao do phải dùng điện cho các máy bơm và máy thổi khí, không có

khả năng xử lý nước thải bị ô nhiễm cao, tạo ra lượng bùn thải lớn và tính ổn định

của hệ thống thường không cao

Phương pháp xử lý kị khí được áp dụng khá rộng rãi, chủ yếu là phương

pháp UASB và UASB cải tiến Vi sinh vật được sử dụng trong phương pháp này là

các nhóm vi sinh vật kị khí Phương pháp này có ưu điểm vượt trội so với phương

pháp hiếu khí tăng cường là chi phí thấp, có khả năng xử lý được nước thải có mức

độ ô nhiễm cao, tạo ít bùn thải và tạo khí sinh học là nguồn năng lượng tương đối

sạch và tiện dụng

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 15 -

CHƯƠNG 3:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG

CÔNG NGHỆ UASB

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 16 -

3.1 QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỊ KHÍ

3.1.1 Tổng quan

Quá trình phân huỷ kị khí là quá trình phân huỷ sinh học chất hữu cơ trong

điều kiện không có Oxy

Phân huỷ kị khí có thể chia làm 6 quá trình:

1 Thuỷ phân Polymer:

 Thuỷ phân các protein

 Thuỷ phân Polysaccharide

 Thuỷ phân chất béo

2 Lên men các amino acid và đường

3 Phân huỷ kị khí các acid béo mạch dài và rượu

4 Phân huỷ kị khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic)

5 Hình thành khí methane từ acid acetic

6 Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2

Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá

trình phân huỷ kị khí chất hữu cơ

1) Thuỷ phân

Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức

chất và chất không tan (polysaccharide, proteins, lipids) chuyển hóa thành các

phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo)

Giai đoạn này thường xảy ra chậm Tốc độ thuỷ phân phụ thuộc vào pH, kích

thước hạt bùn, đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất Chất béo thuỷ phân rất chậm

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 17 -

2) Acid hóa

Trong giai đoạn này, vi khuẩn len men chuyển hóa các chất hòa tan thành

các chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2,

NH3, H2S và sinh khối mới Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống

đến 4.0

3) Acetic hóa

Vi khuẩn tạo khí H2 chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành

acetate, CO2, H2, và sinh khối mới

4) Methane hóa

Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kị khí Acid acetic, CO2, H2,

acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới

Phản ứng chính tạo thành methane có thể xảy ra như sau:

Trong đó, H2A là chất hữu cơ chứa hydro

Cũng có thể xảy ra các phản ứng khác (khi có và khi không có hydro)

Ngoài ra, trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp chứa SO42-, ở điều kiện

kị khí, vi khuẩn khử sunfat sẽ khử SO42- thành H2S như sau:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

Hình 3 Sơ đồ chuyển hoá vật chất trong điều kiện kị khí

Trong 3 giai đoạn thủy phân, acid hóa và acetic hóa COD trong dung dịch

hầu như không giảm COD chỉ giảm trong giai đoạn methane hóa

Ngược với quá trình hiếu khí, trong sử lý nước thải bằng phân hủy kị khí, tải

trọng tối đa không bị hạn chế bởi không cần cung cấp oxy Nhưng trong công nghệ

xử lý kị khí, cần lưu ý 2 yếu tố sau:

Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt

Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi khuẩn

VẬT CHẤT HƯU CƠ

PROTEINS HYDROCARBON LIPIDS

ACID AMIN / ĐƯỜNG ACID BÉO ACETATE / H 2

Vi khuẩn lên men

Vi khuẩn tạo khí H 2

Vi khuẩn methane hóa

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 19 -

3.1.2 Các công nghệ xử lý kị khí

Sơ đồ các dạng quá trình kị khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế:

Hình 4 Các dạng quá trình kị khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế

3.1.2.1 Quá trình phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn

Quá trình phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn thích hợp để xử lý nước thải có

hàm lượng hữu cơ hoà tan dễ phân huỷ nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ

Bể phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn là bể xáo trộn liên tục, không có tuần

hoàn bùn Bùn và nước thải được trộn đều bằng hệ thống cánh khuấy cơ khí hoặc

tuần hoàn khí biogas thông qua máy nén khí biogas và dàn phân phối khí nén

Trong quá trình phân hủy lượng sinh khối mới được sinh ra và phân bố đều trong

toàn bộ thể tích bể

Bể phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn không giữ sinh khối bùn, do đo,ù thời

gian lưu nước chính là thời gian lưu bùn Thời gian lưu giữ bùn thông thường từ 12

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 20 -

đến 30 ngày Chính vì vậy, thể tích bể phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn yêu cầu

lớn hơn nhiều so với các công nghệ xử lý kị khí khác

Tuy nhiên, bể kị khí xáo trộn hoàn toàn có thể chịu dựng tốt trong trường hợp

nước thải có chứa độc tố hoặc khi tải trọng tăng đột ngột do hàm lượng sinh khối

trong bể thấp và thời gian lưu nước lớn

3.1.2.2 Quá trình tiếp xúc kị khí

Quá trình tiếp xúc kị khí gồm hai giai đoạn:

Phân huỷ kị khí xáo trộn hoàn toàn

Lắng hoặc tuyển nổi tách riêng phần cặn sinh học và nước thải sau xử

lý Bùn sinh học sau khi tách được tuần hoàn trở lại bể phân huỷ kị khí

Trong quá trình tiếp xúc kị khí, ta có thể kiểm soát được lượng sinh khối,

không phụ thuộc vào lưu lượng nước thải, vì vậy thời gian lưu bùn cũng có thể

khống chế được và không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Từ đó có thể chọn thời

gian lưu bùn thích hợp cho phát triển sinh khối, khi đó tăng tải trọng, giảm thời

gian lưu nước đồng thời giảm chi phí cho việc xây dựng công trình xử lý

Trong giai đoạn thứ hai của quá trình tiếp xúc kị khí, khi sử dụng hệ thống

lắng trọng lực, để tăng cường khả năng lắng của bông bùn, trước khi lắng, hỗn hợp

nước và bùn đi qua bộ phận tách khí như thùng quạt gió, khuấy cơ khí hoặc tách

khí chân không

Hệ thống tiếp xúc kị khí có thể hoạt động ở tải trọng chất hữu cơ từ 0,5 đến

10kgCOD/m3/ngày với thời gian lưu nước từ 12 giờ cho đến 5 ngày

3.1.2.3 UASB

Quá trình UASB được thực hiện theo nguyên lý dòng chảy ngược qua lớp

bùn Bể UASB là bể xử lý sinh học kị khí hoạt động theo nguyên tắc nước thải

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 21 -

phân phối vào từ đáy bể và đi ngược qua lớp bùn sinh học có mật độ vi khuẩn cao,

phát triển mạnh ở Hà Lan

Công nghệ xử lý kị khí ứng dụng quá trình UASB sẽ được trình bày rõ ở

phần sau

3.1.2.4 Lọc kị khí (Giá thể cố định dòng chảy ngược dòng)

Bể lọc kị khí là cột chứa đầy vật liệu trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật kị

khí sống bám dính trên bề mặt Giá thể có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng

hợp, tấm nhựa, vòng sứ…

Dòng nước thải được phân bố đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh

bám dính trên bề mặt giá thể Màng vi sinh có khả năng bám dính tốt do đó lượng

sinh khối tăng lên trong bể được lưu giữ trong thời gian dài nhờ đó giảm thời gian

lưu nước đồng thời có thể vận hành ở tải trọng rất cao

Tuy nhiên, khi ứng dụng công nghệ này cũng có thể gặp một số trỏ ngại sau:

 Khi sử dụng giá thể là đá hoặc sỏi thường bị tắc do các chất lơ lửng

hoặc màng vi sinh không bám dính giữ lại ở các khe rỗng giữ các viên đá hoặc sỏi

 Trong bể lọc kị khí, dòng chảy quanh co và tích luỹ sinh khối do đó dễ

dàng tạo ra các vùng chết Khi các vùng chết ngày càng tăng làm cản trở dòng

chảy, các dòng chảy ngắn hình thành dẫn đến giảm hiệu quả xử lý

Để khắc phục những nhược điểm này, người ta dùng vật liệu nhựa tổng hợp

có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao (95%) làm giá thể thay cho sỏi đá kết hợp với lắp

đặt hệ thống phân phối khí dưới lớp vật liệu nhằm tạo ra sự xáo trộn, tránh hình

thành các vùng chết Bên cạnh đó, kiểm tra định kì và loại bỏ chất rắn không bám

dính bằng cách xã đáy bể và rửa ngược

3.1.2.5 Quá trình kị khí bám dính xuôi dòng (Vách ngăn)

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 22 -

Quá trình này thích hợp cho xử lý nước thải có hàm lượng SS cao Trong quá

trình này, nước thải vào chảy từ trên xuống qua lớp giá thể module Giá thể này

tạo nên các dòng chảy nhỏ tương đối thẳng theo hướng từ trên xuống Đường kính

dòng chảy nhỏ khoảng 4 cm

Với cấu trúc như trên, quá trình kị khí bám dính xuôi dòng tránh được hiện

tượng bít tắc và tích luỹ chất rắn không bám dính mà quá tình lọc kị khí thường

gặp phải

3.1.2.6 Quá trình kị khí tầng giá thể lơ lửng

Quá trình này thích hợp để xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ thấp như nước

thải sinh hoạt Trong quá trình này, vật liệu sử dụng làm giá thể cho vi sinh bám

dính có dạng hạt nhỏ như cát, than hoạt tính… Vật liệu hạt có đường kính nhỏ nên

tỷ lệ diện tích bề mặt / thể tích rất lớn tạo sinh khối bám dính lớn Người ta thường

lắp đặt thêm hệ thống sục khí nhằm tạo ra sự xáo trộn đủ lớn để giữ lớp vật liệu ở

trạng thái lơ lửng Hàm lượng sinh khối trong bể rất lớn có thể lên đến 40 000

mg/l

3.2 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ UASB

3.2.1 Tổng quan về UASB

Bể UASB là bể sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn (Upflow

anaerobic sludge blanket) được gọi với nhiều tên tuỳ theo quy mô xử lý như, lò

phản ứng UASB, bể UASB, ở quy mô phòng thí nghiệm thường được gọi là cột

UASB

3.2.1.1 Bể UASB

Loại bể UASB này được thiết kế bởi Lettinga và các cộng sự viên vào 1983

ở Netherlands Loại bể UASB này thích hợp cho việc xử lý các chất thải có hàm

lượng chất hữu cơ cao và thành phần vật chất rắn thấp Bể UASB gồm 2 khu vực:

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 23 -

khu vực phân hủy và khu vực lắng Trong khu vực phân huỷ chia thành hai lớp: lớp

bùn đặc ở dưới đáy cột và một lớp thảm bùn ở giửa hầm, khu vực lắng chứa dung

dịch lỏng ở phía trên Nước thải được nạp vào bể UASB từ đáy hầm, nó đi xuyên

qua lớp thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài Các chất rắn trong nước thải được

tách ra bởi thiết bị tách chất khí và chất rắn trong hầm Các chất rắn sẽ lắng xuống

lớp thảm bùn do đó nó có thời gian lưu trữ trong cột cao và hàm lượng chất rắn

trong hầm tăng Lúc bể UASB mới bắt đầu hoạt động khả năng lắng của các chất

rắn rất thấp nhưng khi nó đã được tích trữ nhiều và tạo thành các hạt bùn thì khả

năng lắng tăng lên và sẽ góp phần giữ lại các VSV hoạt động Khoảng 80 đến

90% quá trình phân hủy diễn ra ở thảm bùn này Thảm bùn này chiếm khoảng 30

đến 60% thể tích của bể UASB

Hình 5 Sơ đồ bể UASB Trong đó: 1 Đầu vào

2 Đầu ra

3 Biogas

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 24 -

4 Thiết bị giữ bùn (VSV)

5 Khu vực lắng

3.2.1.2 Sử dụng biogas

Dựa trên cơ sở nhiệt trị của Biogas (4500 – 6300 Kcal/m3), Hesse (1982) ước

tính rằng 1m3 Biogas đủ để:

Chạy một động cơ 1 ngựa trong 2 giờ

Cung cấp một điện năng khoảng 1.25 KWh

Cung cấp năng lượng để nấu ăn ngày 3 buổi cho gia đình 5 người

Thắp sáng trong vòng 6 giờ (độ sáng tương đương đèn 60 W)

Chạy 1 tủ lạnh 1m3 trong 1 giờ

Chạy một lò úm 1m3 trong nửa giờ

Như vậy 1m3 Biogas tương đương với 0,4 kg dầu diesel, 0,6 kg dầu hỏa,

0,8kg than

Sử dụng Biogas để chạy động cơ Diesel: trong các hệ thống xử lý kết hợp

yếm khí và hiếu khí người ta cần sử dụng điện năng để chạy máy bơm, máy nén

khí do đó Biogas được sử dụng để chạy động cơ diesel, chúng ta nên loại bỏ CO2

và H2S để đạt hiệu quả cao và giảm độ ăn mòn máy doH2S

 Cách lọc CO2

Vì CO2 có thể hòa tan trong nước do đó việc sục Biogas qua nước được coi

là phương pháp đơn giản nhất để loại CO2 Ngoài ra CO2 còn có thể bị hấp thu bởi

những dung dịch kiềm, do đó ta cũng có thể dùng dung dịch NaOH, Ca(OH)2 và

KOH để loại CO2 Các phương trình phản ứng như sau:

2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (q)

Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 25 -

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

1 kg vôi nung hòa tan trong 1m3 nước đủ để loại 300 L CO2

Khả năng hòa tan của CO2 trong nước được thể hiện trong bảng Bảng 1

Áp suất Nhiệt độ (oC) atm kg/cm2 0 10 20 30 40

 Loại H2S

NaCO3 ở phương trình (q) có thể dùng để loại H2S trong Biogas qua phản

ứng sau:

H2S + Na2CO3 NaHS + NaHCO3

Một cách đơn giản khác là cho Biogas đi qua mạt sắt trộn lẫn với dăm sắt

phay Phản ứng loại H2S như sau:

Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2O

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 26 -

Sau khi sử dụng oxyt sắt được tái sinh bằng cách đem Fe2S3 phơi nắng, ta

có:

2Fe2S3 + 3O2 2Fe2O3 + 3S2

3.2.1.3 Điều kiện để UASB hoạt động tốt

UASB hoạt động tốt với các điều kiện sau:

 Bùn kị khí có tính lắng tốt

 Có bộ phận tách khí - rắn nhằm tránh rửa trôi bùn khỏi bể Phần lắng

phía trên có thời gian lưu nước đủ lớn, phân phối và thu nước hợp lý sẽ hạn chế

dòng chảy rối Khi đó hạt bùn đã tách khí đến vùng lắng có thể lắng xuống và trở

lại ngăn phản ứng

 Hệ thống phân phối nước đầu vào đảm bảo tiếp xúc tốt giữa nước thải

vào với bùn sinh học Mặt khác, khí biogas sinh ra sẽ tăng cường sự xáo trộn giữa

nước thải và bùn, vì vậy không cần khuấy cơ khí

3.2.2 Quá trình phát triển công nghệ UASB

Công nghệ UASB đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước thải

công nghiệp từ trước năm 1997 Lò phản ứng UASB thông thường thích hợp xử lý

các loại nước thải có nồng độ COD khá cao với tải trọng từ khoảng 10 đến 15 Kg

COD/m3/ngày Vì thế, công nghệ UASB được đánh giá là công nghệ khá hoàn

chỉnh

Tuy nhiên, với mục tiêu hướng đến việc đạt được hiệu xuất xử lý cao hơn

đã làm xuất hiện mô hình UASB thứ hai với lớp bùn kị khí trong lò phản ứng dày

hơn gọi tắt là EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) và có quá trình lưu thông

tuần hoàn bên trong gọi là IC (Interal Circulation) Đây cũng được xem là một

thành công lớn trong việc cải tiến lò phản ứng UASB Sau khi ra đời, lò phản ứng

UASB cải tiến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều năm qua

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 27 -

Mặt khác, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực xử lý nước thải,

lò phản ứng UASB lại được cải tiến lên một bậc Chính nhờ sự cải tiến này mà ta

có thể kiểm soát được nhiệt độ trong lò phản ứng Từ đó, tạo điều kiện nhiệt độ

thích hợp cho quá trình phát triển của vi sinh vật, nâng cao hiệu quả xử lý Tuy

nhiên, cùng với việc có thể xử lý một lượng nước thải lớn hơn, lượng biogas sinh ra

cũng nhiều hơn, điều này dẫn đến khuynh hướng gây ra hiện tượng trào bùn từ lò

phản ứng UASB

Để giải quyết vấn đề trên, một dạng lò phản ứng UASB lại được nghiên

cứu Kết quả, người ta đã đưa ra một dạng lò phản ứng UASB có chia ngăn bên

trong và có gắn thiết bị tách khí rắn (Gas Solids Separator - GSS) Với dạng lò

phản ứng UASB này, lượng bùn được duy trì cao, đồng thời vẫn đảm bảo hiệu suất

xử lý và lượng biogas thu được

Ngày nay, sự phát triển của công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp thực phẩm

dẫn đến việc tạo ra một lượng nước thải hỗn tạp khổng lồ Chính vì vậy, việc xử lý

nước thải cũng ngày càng gặp nhiều khó khăn Có rất nhiều phát minh và nghiên

cứu đã đưa ra rất nhiều công nghệ cũng như kỹ thuật nhằm đem lại hiệu quả xử lý

ngày càng cao cho vấn đề nước thải Và công nghệ UASB được xem là khá hoàn

chỉnh và được ứng dụng rộng rãi không chỉ bởi hiệu quả xử lý cao mà còn bởi

những ưu điểm về kinh tế và kỹ thuật vận hành của nó

3.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của việc xử lý nước thải bằng

công nghệ UASB

 Ưu điểm

 Lượng bùn sinh ra ít

 Lò phản ứng tương đối đơn giản và chi phí xây dựng thấp

 Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 28 -

 Không đòi hỏi cung cấp oxy

 Sản xuất năng lượng hữu ích ví dụ như khí methane

 Có thể ứng dụng cho cả hệ thống xử lý lớn và nhỏ

 Lượng chất dinh dưỡng vi lượng đòi hỏi thấp

 Có khả năng hoạt động ở nhiệt độ thấp (10 oC)

 Có thể điều chỉnh nhiệt độ trong lò phản ứng đến nhiệt độ mong

muốn để nâng cao hiệu quả xử lý

 Nhược điểm

 Thời gian khởi động ban đầu phải mất từ 8 – 10 tuần tuỳ theo loại

bùn hoạt tính được sử dụng

 Đòi hỏi phải có kinh nghiệm thực tế về vận hành hệ thống xử lý nước

thải ứng dụng công nghệ UASB

 Vi khuẩn kị khí nhạy cảm với hợp chất hóa học độc như toluen,

axeton, benzen, ngoài ra còn đặc biệt nhạy cảm với có crom (Cr3+/Cr6+) và đồng

3.2.4 Khởi động mô hình UASB

3.2.4.1 Bùn nuôi cấy ban đầu

Bùn nuôi cấy ban đầu phải có độ hoạt tính methane Độ hoạt tính methane

càng cao thì thời gian khởi động càng ngắn Bùn hạt hoặc bùn lấy từ 1 bể kị khí là

tốt nhất Ngoài ra, có thể sử dụng bùn chứa nhiều chất hữu cơ như bùn từ bể tự

hoại, phân gia súc hoặc phân chuồng Một số loại bùn có thể sử dụng trong cột

UASB được trình bày trong Bảng 2

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 29 -

STT Loại bùn Hoạt tính methane

(kgCH4-COD/kgVSS)

Hàm lượng VSS (kg/m3)

2 Bùn từ các bể kị khí khác 0.40 – 1.20 10 – 25

Bảng 2 Các loại bùn nuôi cấy ban đầu cho bể xử lý kị khí

Nồng độ bùn cung cấp ban đầu cho bể UASB tối thiểu là 10kg VSS/m3

Lượng bùn cho vào bể không nên nhiều hơn 60% thể tích bể

Khi không có bùn nuôi cấy tốt, ở giai đoạn khởi động phải hết sức cẩn thận,

đặc biệt lưu ý vận tốc nước đi lên Nếu vận tốc quá lớn, bùn trong bể sẽ bị cuốn

trôi ra ngoài

Bể phải khởi động ở tải trọng thấp hoặc nồng độ COD thấp Khi bể hoạt

động cần theo dõi lượng khí sinh học sinh ra, hiệu quả xử lý hoặc chất lượng nước

đầu ra Chỉ tăng tải trọng khi mọi thứ hoạt động tốt và không có một trở ngại nào

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 30 -

Khi có loại bùn nuôi cấy tốt, bể UASB có thể vận hành ở tải trọng

3kg COD/m3/ngày và thời gian lưu nước khoảng 24 giờ

Ở giai đoạn này cần tạo điều kiện cho vi khuẩn methane phát triển do bùn

nuôi cấy ban đầu thường có rất ít lượng vi khuẩn Vì vậy, giai đoạn khởi động

thường mất rất nhiều thời gian

3.2.4.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình Bể UASB có thể hoạt

động ở nhiệt độ ấm (30 – 35 oC) hoặc nóng (50 – 55 oC) Nhiệt độ tối ưu cho quá

trình hoạt động của bể UASB là 35 oC Khi nhiệt độ dưới 10 oC vi khuẩn tạo

methane hầu như không hoạt động

3.2.4.3 pH

pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB dao động trong phạm vi hẹp,

từ 6,5 đến 7,5 Nếu pH giảm thì ngưng nạp nguyên liệu Vì nếu tiếp tục nạp

nguyên liệu thì hàm lượng acid tăng lên dẫn đến kết quả là làm chết các vi khuẩn

tạo CH4

3.2.4.4 Nước thải

Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước

thải, cần xử lý cụ thể hàm lượng chất hữu cơ, khả năng phân hủy sinh học của

nước thải, tính đệm, hàm lượng vi lượng chất dinh dưỡng, hàm lượng cặn lơ lửng,

các hợp chất độc, nhiệt độ nước thải,…

3.2.4.5 Hàm lượng chất hữu cơ

Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải có thể được xác định theo COD Khi

COD nhỏ hơn 100mg/l, xử lý nước thải này bằng USAB không thích hợp Khi

COD > 50.000mg/l, cần pha loãng nước thải hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ UASB

- 31 -

3.2.4.6 Khả năng phân huỷ sinh học của nước thải

Khả năng phân hủy sinh học của nước thải có thể xác định bằng cách: cho

một lượng COD đã định lượng trước vào trong mô hình tĩnh và theo dõi lượng khí

methane sinh ra hoặc lượng COD còn lại trong thời gian dài khoảng 40 ngày Khi

đó có thể đánh giá dễ dàng khả năng phân hủy sinh học của nước thải

3.2.4.7 Chất dinh dưỡng

Nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn kị khí thường thấp hơn

so với vi khuẩn hiếu khí

Hàm lượng tối thiểu của các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng có thể được tính

theo tỷ lệ (COD/Y) : N : P : S = (50/Y : 5 : 1 : 1) Trong đó Y là hệ số sản lượng tế

bào phụ thuộc vào nước thải Nước thải không dễ acid hóa có Y = 0.15 ; nước thải

dễ acid hóa có Y = 0.03

3.2.4.8 Hàm lượng cặn lơ lửng

Công nghệ UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn

Khi nồng độ cặn lơ lửng lớn hơn 3000mg/l, cặn này khó có thể phân hủy sinh học

được trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể gây trở ngại cho

quá trình phân hủy nước thải Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trôi ra khỏi bể

thì không còn trở ngại gì