UA-119525636-1

HỒ BIOGAS - XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI

Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, các chất hữu cơ trong nước thải là dễ phân hủy hủy bởi vi sinh vật thể hiện qua tỷ lệ BOD5/COD cao. Trong nước thải có chứa phần lớn các chất dinh dưỡng các vi lượng N, P là điều kiện lý tưởng để phát triển vi sinh vật.
10-05-2018
09:32

Thuyết minh công nghệ

Nuoc thai trai bo sua_1

Nước thải sau máy tách phân được thu gom về bể gom sau máy tách phân. Trong bể gom lắp đặt 2 bơm chìm để bơm nước thải vào các hố ga phân phối nước vào bể Biogas. Các bơm hoạt động luân phiên theo thời gian và theo phao báo mực nước trong bể. Nước từ các hố ga sẽ được phân phối đều vào bể Biogas.

Bể biogas được thiết kế kín bằng lớp HDPE chuyên dụng và bảm đảm nước thải được lưu giữ hoàn toàn không bị thất thoát và không thấm vào đất.  Đầu vào  của nước thải được thiết kế  theo qui trình tự chảy và  phân phối đều theo chiều ngang của bể. Đầu ra của nước thải sau xử lý tại bể biogas thu vào bể gom và tiếp tục vào hồ sinh học để tiếp tục xử lý.

Nước thải  đầu ra của bể biogas còn chứa một lượng nito và phốt pho và một số vi sinh vật hữu ích khác và có thể được sử dụng như là nguồn nước tưới dinh dưỡng  rất tốt cho cây trồng. Trong trường hợp của trang trại bò sữa công nghệ cao sẽ dùng để tưới  cho diện tích trồng cỏ ở khu vực trong trang trại và vùng lân cận.

Phần chất rắn của bể biogas  được lấy ra định kỳ, được gom vào bể chứa bùn.

Trong bể biogas, quá trình phân hủy chất hữu cơ do sự phát triển của vi sinh vật kị khí, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ trong bể biogas chia làm 3 giai đoạn chính:

  • Giai đoạn đầu tiên là quá trình thủy phân (hydrolysis) các chất hữu cơ có phân tử lượng cao thành các chất hữu cơ có phân tử lượng thấp hơn phù hợp cho việc phân hủy tiếp theo hoặc  giúp cho sự đồng hóa  sinh trưởng của vi sinh vật, tăng trưởng tế bào, 
  • Giai đoạn thứ hai là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ được hình thành qua giai đoạn một nhờ các vi sinh vật thành các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp hơn, quá trình thứ hai gọi là quá trình sinh axit (acidogenesis) vì sản phẩm chủ yếu của quá trình này là các axit hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp.
  • Giai đoạn cuối cùng là quá trình biến đổi từ các chất hữu cơ thành khí metan (CH4) và khi cacbonic (CO2)  và các khí khác …  quá trình này gọi chung là quá trình tạo metan (methanogenesis)

Trong bể biogas tổ hợp các  nhóm vi sinh vật khác nhau cùng hoạt động và phân hủy chất thải, một nhóm làm nhiệm vụ thủy phân các polimer hữu cơ, các lipid, protein .. thành các chất đơn giản hơn như  đường đơn,  amino axit… và các chất tương tự, và nhóm vi sinh vật kị khí khác có nhiệm vụ lên men và bẻ gãy tiếp tục các chất đã tạo ra các chất hữu cơ đơn giản hơn, chủ yếu trong quá trình phân hủy kị khí trong giai đoạn này tạo ra sản phẩm chính là axit axetic. Các nhóm vi sinh vật này có tên chung là  nhóm vi sinh vật tạo axit (acidogens) gồm các vi sinh vật kị khí hoặc loại vi sinh vật tùy tiện (facultative) và còn có gồm các vi sinh vật tạo ra các enzim như proteolytic, lipolytic, ureolytic và cellulytic

Nhóm vi sinh thứ ba là nhóm vi sinh vật chuyển đổi hydrogen và axit axetic thành khí metan và CO2 nhóm này có tên chung là tạo metan (methanogens) thực tế nhóm vi sinh vật này có trong hệ thống tiêu hóa của các động vật ăn cỏ như bò, ngựa, cừu, dê..  và nhóm này là các vi sinh vật kị khí hoàn toàn, nhóm visinh vật tạo metan có đặc điểm là tốc độ sinh trưởng chậm nên chính nhóm vi sinh vật tạo metan là nhóm quyết định tốc độ tạo metan và quyết định thời gian lưu của nước thải trong hệ thống xử lý kị khí, cụ thể là trong bể biogas.

            Để duy trì tốt hiệu quả của quá trình phân hủy kị khí duy trì hiệu quả phân hủy chất hữu cơ cần phải duy trì tỷ lệ của các nhóm vi sinh vật khác nhau trong hệ thống. để ổn định vận hành hệ thống  cần phải tránh lượng oxi hòa tan thâm thập vào hệ thống cũng như các chất có thể cản trở quá trình như nồng độ kim loại nặng, lượng dư quá nhiều ammonium, sunphua hòa tan,

            Trong những bất lợi của quá trình phân hủy kị khí các chất thải hữu cơ  so với quá trình phân hủy hiếu khí là sự phát triển chậm của vi khuẩn tạo metan , sự phát triển chậm đói hỏi thời gian lưu trong quá trình phân hủy tạo metan lâu trong bể biogas để có thể phân hủy chất hữu cơ đến giai đoạn ổn định. Do tốc độ phát triển chậm nên khối lượng bùn kị khí sinh ra cũng ít hơn rất nhiều so với lượng bùn tạo ra trong quá trình phân hủy hiếu khí.

Nước ra khỏi bể Biogas cũng được thu đều theo chiều ngang của bể bằng các hố ga thu nước. Sau đó nước tiếp tục được dẫn vào hồ sinh học kết hợp Aerotank (sục khí).

Trong bể sục khí, quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra nhờ vào lượng oxy hòa tan trong nước, một lượng oxy thích hợp được cung cấp cho bùn hoạt tính để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Hầu hết các chất ô nhiễm hữu cơ được sử dụng để duy trì sự sống của vi sinh khuẩn, vì vậy chỉ có một lượng nhỏ bùn hoạt tính được sinh ra. Nitơ trong nước thải sẽ được nitrat hóa nhờ quá trình bùn hoạt tính kéo dài. Trong hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính, vi khuẩn có vai trò cực kỳ quan trọng, vi khuẩn trong bùn hoạt tính là yếu tố chính để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Trong bể xử lý một phần chất hữu cơ được vi khuẩn hiếu khí tiêu hủy thành năng lượng hoạt động phần chất thải hữu cơ còn lại được chuyển hóa tạo nên tế bào của vi khuẩn như trình bày trong sơ đồ hình vẽ.

Hình: Sơ đồ quá trình trao đổi chất dị dưỡng của vi khuẩn

      Chỉ có một phần  chất hữu cơ có trong nước thải thực sự bị oxy hóa  thành các hợp chất có năng lượng thấp như NO3-, SO4--, và CO2 còn lại  được vi khuẩn tổng hợp thành tế bào. Ngòai ra còn một số các hợp chất trung gian được hình thành trước khi bị oxy hóa hoàn toàn như được mô tả trong phương trình:

 COHNS   + O+ dinh dưỡng     CO+ NH3 + C­7H7NO2 + các SP khác

(chất hữu cơ )                                                                  (tế bào mới )

            Nhìn chung, vi khuẩn trong bùn hoạt tính thường thuộc các họ Pseudomonas , Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium,   và  2 loại vi khuẩn  nitrat hóa  Nitrosomonas và  Nitrobacter. Ngòai ra một số vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix v Geotrichum có thể tồn tại trong hệ vi sinh vật của bùn hoạt tính .

Trong khi vi khuẩn l các vi sinh vật thực sự làm việc phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải, sự trao đổi chất của các loại vi sinh vật khác cũng có vai trò quan trọng trong hệ bùn hoạt tính. Ví dụ như protozoa rotifers có tác dụng làm sạch nước thải, Protozoa tiêu thụ các vi khuẩn phân không tạo bông và rotifer tiêu thụ những đám vi khuẩn nhỏ không lắng trong nước thải.

            Hơn  nữa, vi khuẩn có vai trò quan trọng trong việc phân hủy nhanh các chất thải hữu cơ mà có vai trò quan trọng trong việc tạo nên những dạng bông bùn hoạt tính có khả năng lắng, là tiền đề quan trọng trong việc tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải trong  bể lắng.

            Sau khi qua bể sục khí, nước tiếp tục được lắng tự nhiên ở cuối hồ để tách một phần cặn sinh học. Nước thải sau đó được dẫn vào hồ xử lý cuối nhằm loại bỏ các thành phần ô nhiễm còn lại. Nước sau khi qua hồ xử lý cuối đạt QCVN 62:2016/BTNMT, cột B. Tại đây được bố trí bơm nước để tưới cỏ phục vụ nhu cầu tưới tiêu tại  trang trại.

Bình luận

Tin Liên Quan

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP

10-05-2018
( 0 ) Bình luận
HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI

HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI

16-05-2018
( 0 ) Bình luận