Hồ thiếu khí là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải. Hầu hết nước thải chứa các hợp chất nitơ và photpho cần được loại bỏ khỏi nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Vậyhồ thiếu khí là gì? cấu trúc, nó hoạt động như thế nào? Bình chứa nằm ở đâu trong hệ thống cho hiệu quả? Đây là điều mà ntse sẽ chia sẻ với các bạn qua các bài viết sau, để các bạn có những hiểu biết cụ thể hơn về xi lanh thiếu khí.
Hồ thiếu khí còn được gọi là hồ sinh học thiếu khí. Trong bể thiếu khí, trong điều kiện thiếu khí, hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển và xử lý n và p thông qua quá trình khử nitrat và phốt pho.
Thực tế trong hệ thống xử lý nước thải, để mang lại hiệu quả xử lý n, p tốt nhất, bể thiếu khí được sử dụng kết hợp với các bể khác như:
- Chu trình kỵ khí (yếm khí-kỵ khí; thiếu khí-thiếu khí và hiếu khí-hiếu khí);
- Kỹ thuật tuần hoàn trong ao (thiếu khí-thiếu khí và hiếu khí-hiếu khí).
- Máy trộn chìm có bơm hoặc cánh khuấy;
- Hệ thống dinh dưỡng cho sự phát triển của vi sinh vật kỵ khí;
- Hệ thống hồi bùn về bể thiếu khí.
- Nguồn cơ chất cho quy trình này là nước thải đầu vào.
- Vì
- dễ kiểm soát 1mg/L
Nước thải sẽ được xử lý liên tục bằng hệ sinh vật yếm khí, kỵ khí và hiếu khí nhằm đạt hiệu quả xử lý tối ưu trước khi thải ra môi trường.
Bể thiếu khí thường được làm bằng bê tông cốt thép hoặc thép, có dạng hình trụ hoặc hình chữ nhật. Cấu tạo của bể thiếu khí gồm 3 phần cơ bản, bao gồm:
Các quá trình diễn ra trong ao thiếu khí dựa trên các quá trình sinh học thiếu khí, trong đó các vi sinh vật tổng hợp tế bào sinh trưởng và phát triển trong điều kiện thiếu khí để loại bỏ các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý nước thải. .
Khử nitơ
Khử nitơ là quá trình chuyển đổi các hợp chất chứa nitơ thành nitơ phân tử (n2). Các chủng vi sinh vật thực hiện quá trình khử nitrat có tên chung là denitrifiers, bao gồm ít nhất 14 chủng vi sinh vật có khả năng khử nitrat như Bacillus, Pseudomonas, Paracoccus, Spiral Bacteria, Thiobacillus,.. trong đó lớn nhất là tùy nghi, tức là chúng sử dụng oxy, nitrat hoặc nitrit làm chất oxy hóa (chất nhận điện tử) trong các phản ứng sinh hóa.
Quá trình khử nitơ xảy ra theo 4 bước liên tiếp, làm giảm hóa trị của nitơ nguyên tố từ +5 xuống +3; +2; +1 và cuối cùng là hóa trị 0
no3-→no2-→no(khí)→n2o(khí)→n2↑(khí)
Trong hệ thống khử nitrat vi sinh, mức độ tiêu thụ điện tử phụ thuộc vào sự có mặt của các chất oxy hóa (chất nhận điện tử) trong hệ thống như: oxy hòa tan, nitrat, nitrit và sunfat. Trong số các hợp chất trên, oxy hòa tan có khả năng phản ứng tốt nhất với các chất khử, bởi vì các vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí và khử nitơ tùy tiện luôn có mặt trong hệ thống. Do đó, trong điều kiện thiếu khí, các vi sinh vật khử nitrat tùy chọn sẽ sử dụng nitrat (no3-) và nitrit (no2-) trong oxy, từ đó giải phóng khí n2.
Các chất hữu cơ có sẵn cho vi sinh vật khử nitrat rất đa dạng: từ nước thải hoặc từ các nguồn bên ngoài: axeton, axit axetic, etanol, metanol, glucoza, mật đường. Trong đó metanol (ch3oh) hoặc axit axetic (ch3cooh) được ưu tiên sử dụng, phản ứng xảy ra như sau:
6no3- + 5ch3oh → 3n2↑ + 5co2 + 7h2o + 6oh-
8no3- + 5ch3cooh → 4n2↑ + 10co2 + 8oh-
Trong cả hai phản ứng, các ion hydroxit (oh-) được hình thành và khí carbon dioxide (co2) kết hợp với nhau để tạo thành bicacbonat (hco3-), làm tăng độ pH.
Tuy nhiên, quá trình nitrat hóa xảy ra cần có sự góp mặt của nitrat (no3-) nên quá trình nitrat hóa ngày càng được các kỹ sư thiết kế quan tâm.
Xem thêm: Phân tích tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa trong xử lý nước thải
Phốt phát
Các hợp chất photpho thường tồn tại trong nước thải ở 3 dạng: monophotphat (po43-), polyphotphat (p2o7) và chất hữu cơ chứa photpho, trong đó hai hợp chất sau chiếm tỷ lệ tương đối lớn.
Chủng vi sinh vật tham gia vào quá trình quang photphoryl hóa là Acinetobacter. Các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành các hợp chất không chứa photpho hoặc chứa photpho nhưng dễ bị vi sinh vật hiếu khí phân hủy trong quá trình tiếp theo. Phương trình phản ứng như sau:
po43- (vi sinh vật) po43- (dạng muối) → bùn
Khi vi khuẩn kỵ khí tùy ý Acinetobacter được luân chuyển trong các điều kiện oxy khác nhau, khả năng hấp thụ phốt pho của nó được cải thiện rất nhiều.
Tác dụng của oxy
Nồng độ oxy quá cao sẽ ức chế quá trình khử nitrat. Một máy trộn chìm sẽ được sử dụng để trộn nước thải và hạn chế sự khuếch tán oxy từ không khí vào trong nước.
Ảnh hưởng của độ pH
Cũng như các quy trình xử lý sinh học khác, khoảng pH tối ưu cho quá trình khử nitrat là từ 7 – 9. Khi giá trị pH vượt quá khoảng tối ưu, tốc độ khử nitrat sẽ giảm nhanh chóng. Tốc độ khử nitrat chỉ bằng một vài phần trăm diện tích tối ưu ở ph~10 và ph~6.
Ở vùng pH thấp có thể xuất hiện các khí có độc tính cao đối với vi sinh vật trong quá trình khử nitrat như n2o, no. Chúng có khả năng gây độc cho vi sinh vật ở nồng độ thấp.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tác động của nhiệt độ đến quá trình khử nitrat cũng tương tự như quá trình xử lý sinh vật tự dưỡng hiếu khí: trong khoảng nhiệt độ 5-25oC, cứ tăng 10oC thì tốc độ khử nitrat tăng gấp đôi. Quá trình khử nitrat hóa cũng có thể xảy ra trong khoảng nhiệt độ 50 – 60oC, mặc dù điều này ít được sử dụng trong thực tế. Ở điều kiện nhiệt độ cao, tốc độ khử nitrat cao hơn khoảng 50% so với ở 35oC.
Ảnh hưởng của chất hữu cơ
Bản chất của chất hữu cơ cũng ảnh hưởng đến tốc độ khử nitrat: chất hữu cơ dễ hòa tan, dễ phân hủy tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy tốc độ khử nitrat. Kết quả nhiều nghiên cứu cho thấy, tốc độ khử nitrat hóa tăng dần khi sử dụng chất hữu cơ từ quá trình phân hủy nội sinh, nước thải và bổ sung tích cực vào hệ thống (như metanol, axit axetic).
Tuy nhiên, cũng có nhiều nghiên cứu cho thấy các nguồn hữu cơ từ nhiều loại nước thải (nước thải lên men, bia, rượu…) đóng góp vào tỷ lệ khử nitrat nhiều hơn so với metanol.
Các yếu tố cản trở quá trình khử nitrat
Mặc dù chất khử nitơ ít bị ức chế bởi chất độc hơn nhưng chúng vẫn là một vấn đề đáng lo ngại. Oxy ức chế men khử nitrit, làm giảm tốc độ khử nitrat. Oxy cũng là một chất ức chế denitrase hiệu quả hơn denitrase.
Nitrite cũng là một yếu tố kìm hãm tốc độ khử nitrat hóa: ở pH ~ 7, nno2- ức chế sự vận chuyển của vi sinh vật bắt đầu từ nồng độ 14 mg/l và dừng lại ở nồng độ 350 mg/l.
Như đã đề cập ở trên, do nhu cầu sử dụng cơ chất từ nguồn carbon hữu cơ để cấu tạo nên tế bào của các chủng vi sinh vật khử nitrat (thực hiện quá trình nitrat hóa).
Vì vậy, sẽ có 2 cách thiết lập hồ thiếu khí thích ứng với nguồn nước thải, không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đạt hiệu quả xử lý cao trước khi thải ra môi trường.
Bể thiếu khí đặt trước bể khí (dòng thải đầu vào cung cấp nguồn cacbon)
Xem thêm: Tính toán, thiết kế tỷ lệ khử nitơ thiếu khí (anoxic) và các yếu tố ảnh hưởng
Ưu điểm:
Nhược điểm:
Hàm lượng nitrat đầu vào thấp do không đủ điều kiện nitrat hóa các hợp chất n thành nitrat. Do đó cần phải hồi nước trong bể hòa khí về bể thiếu khí.
Bình thiếu khí được đặt sau bình gas (nguồn cacbon bên ngoài)
Ưu điểm:
Do chế độ tự chảy nên không cần phải hồi nước trong bình tích khí về bình thiếu khí.
Xem thêm: Bể sinh học hiếu khí: cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động
Nhược điểm:
Cần cung cấp nguồn cơ chất (cacbon) để vi khuẩn khử nitrat thực hiện quá trình khử nitrat. Do nguồn c trong nước thải đầu vào hầu hết được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp tế bào trong bể khí hóa. Cần sục khí sau bể thiếu khí để loại bỏ nitơ.
Như vậy tùy theo đặc điểm của từng hệ thống, đặc điểm của nước thải mà việc lắp đặt bể thiếu khí ở vị trí nào sẽ khác nhau để mang lại hiệu quả tốt nhất. Với kinh nghiệm nhiều năm thiết kế và thi công hệ thống nước thải, ntse sẽ tư vấn cho bạn vị trí lắp đặt bồn để đạt hiệu quả tốt nhất và tính toán chi phí tiết kiệm nhất. Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo đường dây trợ giúp 0888 167 247
Công ty TNHH Công nghệ Zhongtian
Trụ sở chính: Số 15, Đường số 3, Khu dân cư Jiahe, Quận B, Thành phố Fulong. Thành phố Hồ Chí Minh Thứ 5
ĐT: 0888 167 247
Email: nts@ntse.vn
