Phân hủy hiếu khí, thiếu khí và kị khí và những phản ứng sinh học trong xử lý nước thải

Quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp vi sinh là sự ứng dụng quá trình phân hủy chất hữu cơ (CHC) tự nhiên, bằng cách tạo ra môi trường lí tưởng nhất cho các vi sinh vật (VSV) hoạt động. Quy trình này gồm có 3 bước chính như sau: phân hủy hiếu khí, phân hủy thiếu khí, và phân hủy kị khí, qua mỗi bước, các CHC trở nên đơn giản hơn, cuối cùng sẽ trở thành khí metan CH₄. Trong đó, khi nhắc đến khi khí, ta nói tới khí oxy.

 

1. Phân hủy hiếu khí

 

Chỉ xảy ra trong môi trường giàu khí oxy, trong đó các VSV hiếu khí sẽ sử dụng khí oxy để phân hủy các CHC phức tạp thành các CHC đơn giản hơn, qua đó tạo ra năng lượng và sinh sôi thêm VSV.  Toàn bộ quá trình có thể được trình bày như sau:

CHC + O₂ +VSV ==> CHC đơn giản hơn + CO₂ + nhiều VSV hơn

 

Để tăng hiệu quả hoạt động của VSV, ta cho phép quá trình trên diễn ra trong bể hiếu khí (aerotank). Theo công thức trên, ta có thể thấy muốn xử lí triệt để chất hữu cơ, ta cần sử dụng đầy đủ VSV và oxy. Lượng VSV sử dụng là tùy theo mức độ ô nhiễm, và kiểu ô nhiễm của nước, có thể xác định bằng chỉ số BOD, tất nhiên ta không nên dùng nhiều VSV hơn mức cần thiết, do đó khi sử dụng các chế phẩm vi sinh, nên tiến hành lấy số đo và sử dụng đúng liều lượng.

 

2. Phân hủy thiếu khí

 

Trong môi trường không có sẵn khí oxy, VSV hiếu khí không thể hoạt động, thay vào đó, các VSV thiếu khí sẽ sử dụng nguồn oxy khác, ở đây là nguyên tử O các phân tử NO₂^- và NO₃^- . Tương tự như trên, quá trình phân hủy tạo ra năng lượng và sinh sôi thêm VSV:

CHC + NO₂^-/ NO₃^- +VSV ==> CHC đơn giản hơn +CO₂ + N₂ +nhiều VSV hơn

 

Để tăng hiệu quả, ta sử dụng bể thiếu khí (anaerotank). Một lần nữa, sử dụng đúng liều lượng VSV và không cho oxy tham gia vào môi trường.

 

3. Phân hủy kị khí

 

Bước cuối cùng của quá trình phân hủy CHC. Trong bước này, VSV kị khí sẽ không còn cần đến nguyên tử O nữa. Phân hủy kị khí gồm 4 bước: thủy phân, chua hóa (hay còn gọi là lên men), giấm hóa, và metan hóa.

a. Thủy phân: trong nước, các phân tử hữu cơ phức tạp bị phân rã thành các thành phần đơn giản hơn và tan trong nước.

b. Chua hóa  : các thành phần hữu cơ bị VSV phân rã thành các axit hữu cơ phức tạp

c. Giấm hóa  : Axit hữu cơ phức tạp bị phân rã thành axit acetic (giấm), là axit hữu cơ đơn giản nhất

d. Metan hóa : Axit acetic bị phân rã thành khí metan, là chất hữu cơ đơn giản nhất

 

Tổng hợp lại, quá trình trên như sau:

CHC phức tạp  =nước=>  CHC đơn giản tan  =VSVtạoaxit=>  Axit hữu cơ  =VSVtạogiấm=> CO₂(bay đi) + CH₃COOH +acid béo đơn giản (môi trường) =VSVtạometan=> CH₄ +chất rắn

 

Hay

CHC phức tạp ==> CO₂ + CH₄ + chất rắn không phân hủy

 

Để tăng hiệu quả, ta cho phép các chuyển hóa diễn ra trong bể kị khí (axonictank), với đầy đủ VSV và CHC.

 

 

4. Tổng hợp cả 3 quá trình phân hủy ta có:

 

CHC phức tạp + O₂ + VSV hiếu khí ==> CHC đơn giản hơn + NO₂^-/ NO₃^- +VSV thiếu khí ==> CHC đơn giản hơn ==> CO₂ + CH₄ + chất rắn không phân hủy

Cuối cùng, ta thu được, sinh khối VSV, N₂, CO₂, CH₄ và chất rắn không phân hủy.

Trong đó N₂, CO₂ được thải ra môi trường.

CH₄ là nhiêu liệu sạch: CH₄ + O₂ ==> CO₂ + H₂O

Chất rắn cuối cùng và sinh khối mới được xử lý chôn lấp.

Sinh khối mới cũng có thể được tái sử dụng như là bùn hoạt tính trong chu trình xử lí tiếp theo, hoặc chế biến thành phân bón.

 

Qua đây hẳn bạn đọc đã hiểu hơn về quá trình phân hủy chất hữu cơ trong xử lý nước thải. Để biết thêm chi tiết về quy trình xử lý, liều lượng sử dụng cũng như giá thành, mời bạn đọc liên hệ hotline: 0908.901.955 để được tư vấn hoàn toàn miễn phí 24/7.

Nguồn: EcoClean t/h.