Để đảm bảo nguồn nước khi thải ra môi trường không bị ô nhiễm làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người thì việc xử lý nước thải ngày càng quan trọng. Trong những biện pháp được sử dụng thì bể UASB có những ưu điểm vượt trội và được tin dùng trong thời gian qua. Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu rõ hơn nhé!
Bể UASB là gì?
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một dạng bể hoạt động theo nguyên lý kị khí. Khi bể UASB hoạt động trên nguyên lý kị khí thì nước thải sẽ được chuyển từ đấy về hệ thống phân phối riêng.
Nguyên lý này hoạt động với dòng nước thải cấp vào bể và được dẫn từ dưới lên trên thông qua lớp đệm bằng bùn hoạt tính.
Với dòng nước thải cấp vào bể và chuyển động thẳng đứng thì nước được dẫn từ dưới lên trên thông qua lớp đệm bùn hoạt tính. Trong đó bùn hoạt tính gồm các hạt bùn nhỏ hoặc lớn nhằm tăng quá trình tiếp xúc giữa nước thải và bùn. Qua đó làm tăng quá trình phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm có trong nước thải.
Cấu tạo bể UASB
Bể kị khí UASB có cấu tạo gồm 3 phần: Hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và hệ thống tách pha. Cụ thể của từng phần như sau:
- Hệ thống phân phối nước đáy bể
Nạp nước thải từ dưới lên và khống chế nước với vận tốc phù hợp là nhiệm vụ của phần này. Hệ thống có thể khống chế nước với vận tốc nhỏ hơn 1m/h. Từ đó, giúp điều chỉnh các hạt bùn hoạt tính có thể tiếp xúc nhiều nhất với các chất hữu cơ.
- Tầng xử lý
Đây là phần mà các phản ứng sẽ diễn ra để tạo nên khí CH4 và khí CO2. Muốn tách triệt để lượng khí có trong nước thải thì trong bể UASB sẽ được lắp thêm các tấm chắn với độ nghiêng lớn hơn hoặc bằng 350 so với phương ngang. Với thiết kế này nhằm tách khí ra khỏi nước thải một cách dễ dàng hơn. Tuy nhiên, các chất khí này còn bám vào bùn.
- Hệ thống tách pha
Ở tầng xử lý, các chất khí vẫn còn bám vào bùn chưa loại bỏ được, vậy nên cần được đưa vào hệ thống tách pha. Phương thức hoạt động của hệ thống tách pha là chia chất lỏng thành ba thành phần: rắn, lỏng và khí.
Nguyên lý hoạt động của bể UASB
- Với dòng nước thải cấp vào bể và chuyển động thẳng đứng thì nước được dẫn từ dưới lên trên và đi qua lớp bùn kỵ khí. Khi đó, nước sẽ được điều chỉnh pH duy trì ở 6,6 – 7,6 đảm bảo tốt cho quá trình phát triển của vi sinh vật kị khí. Nước thải cấp vào bể UASB với vận tốc từ 0,6 – 0,9m.
- Sau đó, hỗn hợp bùn và nước thải sẽ tiếp xúc nhau và phát triển sinh khối bằng cách các vi sinh vật sử dụng chất ô nhiễm để tạo thành 70% đến 80% CH4. Với lượng khí metan này sẽ bám dính vào bùn, và cùng với khí tự do nổi lên trên bề mặt.
- Người ta đặt các tấm vách nghiêng nhằm tách lượng khí ra khỏi nước thải sau khi đã được xử lý, tại đây sẽ xảy ra hiện tượng tách pha khí – lỏng – rắn.
- Nhằm hấp thụ được triệt để lượng khí trên thì hỗn hợp khí sẽ được dẫn qua bình dung dịch NaOH từ 5 đến 10%.
- Bùn sau đó sẽ được lắng xuống do tách hoàn toàn khí.
- Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến bể xử lý tiếp theo.
Xem thêm: Bể Anoxic: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu điểm và nhược điểm
Giai đoạn xảy ra trong quá trình kỵ khí
Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn.
Dưới tác dụng của enzyme được tạo ra bởi các loại vi khuẩn kị khí thì các hợp chất hữu cơ, phức chất polysaccharides, proteins, lipids sẽ được chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn hoặc các chất hòa tan như đường, các amino acid, acid béo.
Với giai đoạn này, quá trình phản ứng xảy ra khá chậm. Tốc độ thủy phân của phản ứng phụ thuộc vào độ pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất.
Giai đoạn 2: Axit hóa các hợp chất hữu cơ đơn giản
Ở giai đoạn 1, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như các acid béo ở rất dễ bay hơi, CO2, H2, NH3, H2S, acid lactic, methanol, và sinh khối mới.
Sự hình thành các axit này có thể làm độ pH giảm từ 6,6 – 7,6 xuống còn 4.0.
Giai đoạn 3: Metan hóa
Giai đoạn này được chuyển từ các sản phẩm đã meta hóa thành khí (CH4 và CO2) được thực hiện bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí.
Các phương trình phản ứng được tóm tắt như sau:
- CH3COOH = CH4 + CO2
- 2C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH
- CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
Các protein có khả năng phân hủy bị thủy phân với phương trình: NH3 + HOH = NH4- + OH-.
Khi OH- sinh ra sẽ phản ứng với CO2 tạo thành ion bicacbonat.
Ưu và nhược điểm của bể UASB
Ưu điểm:
- Tiết kiệm chi phí khi lượng bùn sinh học giảm nên giá cả xử lý bùn cũng thấp hơn.
- Quá tính phản ứng sản sinh ra lượng khí CH4 tương đối cao, nguồn năng lượng mang lại lợi ích kinh tế cao nếu bạn biết tận dụng nó.
- Có thể xử lý được chất thải có hàm lượng hữu cơ cao với COD (4000 mg/l) hoặc BOD (500 mg/l). Với tải lượng hữu cơ cao như vậy nên hoạt động bằng UASB, không thể thực hiện được bằng phương pháp hiếu khí bằng bể Aerotank hoặc mương oxy hóa. Trong một vài trường hợp bất khả kháng bạn chỉ có thể thực hiện bằng sử dụng bể Aerotank cao tải.
- Tải lượng của bể UASB có thể chịu được rất cao, có thể lên đến gấp 10 lần so với bể Aerotank. Do đó, thể tích xây dựng bể UASB tương đối nhỏ hơn.
- Bể UASB có khả năng xử lý được các chất hữu cơ độc hại và khó phân hủy.
- Chi phí xây dựng, đầu tư tương đối thấp do có khả năng chịu tải lượng cao.
- Bùn kị khí có thể phục hồi, hồi phục sau thời gian hoạt động dài nên có thể hoạt động gián đoạn hoặc khởi động lại sau thời gian dài không hoạt động.
Xem thêm: Dự trù xây nhà vệ sinh tự hoại hết bao nhiêu tiền?
Nhược điểm:
- Quá trình khởi động lâu, có thể khởi động thời gian lên đến 3 – 4 tháng vì bùn vi sinh khó thích ứng với môi trường mới.
- Do đặc trưng là quá trình phản ứng sinh học nên khó can thiệp cũng như không thể khống chế quá trình phản ứng dẫn đến hiệu suất xử lý không cao.
- Lượng khí sinh ra phụ thuộc nhiều vào quá trình phản ứng vi sinh vật nên không ổn định.
- Cần có thiết bị tách lượng khí ra khỏi bùn để bùn có thể lắng được trong bể do quá trình phản ứng trong lớp bùn kị khí đã hình thành một lượng khí metan bám dính lên bề mặt của hạt bùn.
Nguyên tắc sử dụng hiệu quả của bể UASB
- Thường xuyên đánh giá khả năng lắng của bùn hoạt tính, hãy đảm bảo bùn hoạt tính lắng tốt để duy trì hiệu quả quá trình xử lý.
- Bộ phận tách khí – rắn đảm bảo lượng bùn rửa trôi không ra khỏi bể. Bởi phần lắng cần có thời gian lưu nước đủ lớn và phân phối, thu nước hợp lý để hạn chế vận tốc dòng chảy. Sau đó, hạt bùn khi tách khí sẽ lắng xuống dưới đáy và tiếp tục phản ứng.
- Thiết kế với hệ thống phân phối nước thải nhằm đảm bảo khả năng tiếp xúc tốt nhất giữa nước thải và bùn.
- Không cần thiết phải thực hiện phương pháp khuấy cơ khí vì lượng khí metan sinh ra sẽ có tác dụng xáo trộn toàn bộ trong bể.
Hy vọng qua bài viết trên của Nhật Phát Đạt có thể giúp bạn nắm bắt được thêm các thông tin bổ ích của bể UASB. Nếu còn có thắc mắc nào khác, bạn có thể để lại phản hồi dưới phần bình luận để để giải đáp.
