Phương pháp xử lý sinh học cho nước thải

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC CHO NƯỚC THẢI

1. Phương pháp xử lý sinh học kị khí:

– Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ và vô cơ phân tử trong điều kiện không có oxy phân tử bởi các vi sinh vật kị khí.

– Phân hủy kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:

Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysacearide, chất béo.

Lên men các amino acid và đường.

Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols).

Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).

Hình thành khí methane từ acid acetic.

Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

– Các quá trình này có thể hợp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:

Thủy phân: trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo). Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.

Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống 4.0.

Acetic hoá (Acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.

Methane hóa (methanogenesis): Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân huỷ kỵ khí. Acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.Trong 3 giai đoạn thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa, CO2 hầu như không giảm, CO2 chỉ giảm trong giai đoạn methane.

2. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:

Oxy hóa các chất hữu cơ

Tổng hợp tế bào mới

Phân hủy nội bào: 
 Các chỉ số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa.

3. Màng sinh học:

Quá trình vi sinh dính bám là một trong những quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển thành màng (biofilm) dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ như đá, sành, sứ, nhựa,…
Cấu tạo màng vi sinh vật:
– Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp, cả về cấu trúc vật lý lẫn vi sinh, cấu trúc cơ bản của màng vi sinh vật gồm :

Vật liệu đệm (như đá, sỏi, than,…với nhiều kích cỡ khác nhau) có bề mặt rắn làm môi trường dính bám cho vi sinh vật.

Lớp màng vi sinh vật phát triển dính bám trên bề mặt vật liệu đệm. Lớp màng vi sinh được chia thành 2 lớp: lớp màng nền và lớp màng bề mặt.

– Cấu tạo của lớp màng vi sinh vật bao gồm những đám vi sinh vật và một số vật chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polymer ngoại bào (gelatin) do vi sinh vật ( cả protozoa và vi khuẩn) sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất, do quá trình tiêu hủy tế bào và do có sẵn trong nước thải. Thành phần chủ yếu của các polymer ngoại tế bào này là polysaccharides, proteins.

– Phân tích theo chủng loại vi sinh vật, lớp màng vi sinh vật còn có thể chia thành 2 lớp: lớp màng kị khí ở bên trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài. Trong màng vi sinh luôn tồn tại đồng thời vi sinh vật kị khí và hiếu khí, do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kính của khối vi sinh vật, oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào gân bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành hiếu khí, còn lớp màng bên trong không tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kị khí.

Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước: đầu tiên cơ chất từ chất lỏng tiếp xúc với bề mặt màng sau đó chuyển vận vào màng vi sinh theo cơ chế khuếch tán phân tử. Trong màng vi sinh vật diễn ra quá trình tiêu thụ cơ chất và quá trình trao đổi cơ chất của vi sinh vật trong màng. Đổi với những loại cơ chất ở thê rắn, dạng lơ lửng hoặc có phân tử khối lớn không thê khuếch tán vào màng được chúng sẽ phân hủy thành dạng có phân tử khối nhỏ hơn tại bề mặt màng sau đó mới tiếp tục quá trình vận chuyền và tiêu thụ trong màng vi sinh giống như trên. Sản phẩm cuối cùng của màng trao đổi được vận chuyển ra khỏi màng vào trong chất lỏng.

KMC tổng hợp