XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI CÔNG NGHỆ UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE REACTOR) I CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐỚI

UASB là viết tắt của cụm từ “Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor” là một dạng xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí.

Công nghệ UASB là một trong những công nghệ xử lý nước thải với những đặc tính ưu việt. Có nhiều câu hỏi xoay quanh về công nghệ này như: Công nghệ UASB là gì, nguyên lý hoạt động của công nghệ UASB là gì, ưu nhược điểm của công nghệ UASB, Công nghệ UASB phù hợp với các loại nước thải nào?, Cần chú ý gì khi sử dụng công nghệ UASB. Bài viết dưới đây sẽ giải đáp các khúc mắc và cung cấp thêm kiến thức về công nghệ UASB.

Xử lý nước thải

#1: CÔNG NGHỆ UASB LÀ GÌ?

UASB là viết tắt của cụm từ “Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor” là một dạng xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí. Đây là công nghệ xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học mà không cần sử dụng không khí hoặc oxy. Mục đích của công nghệ loại bỏ ô nhiễm hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí metan (CH4) và carbon dioxide (CO2).

Hình quá trình chuyển hóa trong xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải

#2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ UASB LÀ GÌ?

Cấu tạo của bể UASB rất đơn giản gồm các thành phần chính như sau:

Hệ thống ống phân phối nước thải đầu vào
Máng thu nước sau xử lý
Bộ phận tách, thu khí biogas (thường là tấm chắn khí có độ nghiêng lớn hơn 35 độ so với phương ngang nhằm tách khí ra khỏi nước thải một cách dễ dàng)

Các bộ phận này được đơn giản hóa như hình vẽ sau đây:

Nguyên lý hoạt động của công nghệ UASB

Quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ UASB gồm hai pha: pha axit và pha kiềm

Trong pha axit, các vi khuẩn tạo axit (bao gồm các vi khuẩn tùy tiện, vi khuẩn yếm khí) hóa lỏng các chất rắn hữu cơ, sau đó lên men các chất hữu cơ phức tạp đó tạo thành các axit bậc thấp như axit béo, cồn, axit amin, amoniac, glyxerin, axeton, dihydrosunfua, CO2 và H2
Trong pha kiềm, các vi khuẩn tạo metan chỉ gồm các vi khuẩn yếm khí chuyển hóa các sản phẩm trung gian trên tạo thành CH4 (metan) và CO2 (cacbornic).

Phản ứng chính tạo thành metan: CO2 + 4H2A → CH4 + 4A + 2 H2O (trong đó H2A là chất hữu cơ chứa hydro).

#3: ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ UASB

Ưu điểm của công nghệ UASB như sau:

Quá trình xử lý tạo ra một năng lượng khí sinh học, khí này có thể dùng cho mục đích sản xuất hoặc sinh hoạt
Lượng chất thải sinh học (bùn hoạt tính) ít hơn nhiều so với quá trình hiếu khí do phần lớn đã được chuyển hóa thành dạng khí.
Hiệu suất loại bỏ BOD lên tới 95%.
Công nghệ UASB phù hợp với các loại nước thải có thành phần hữu cơ cao (BOD khoảng 500mg/l, COD khoảng 4000 mg/l cao). Đây là điều mà các công nghệ truyền thống không thể làm được
Công nghệ UASB không gây tiêu tốn năng lượng như năng lượng cung cấp khí của công nghệ xử lý hiếu khí.
Nếu bể dừng hoạt động, thì bùn hoạt tính vẫn có thể hồi phục và hoạt động lại bình thường.

Nhược điểm của công nghệ UASB như sau:

Tổng thời gian hoạt động của công nghệ dài (bao gồm cả thời gian khởi động và thời gian xử lý)
Quá trình tạo các hợp chất lưu huỳnh, nên cần chú ý tới sự ăn mòn, mùi hôi và sự an toàn
Cần duy trình nhiệt độ, pH thích hợp. Công nghệ không phù hợp với các khu vực có khí hậu, thời tiết lạnh
Yêu cầu phải được thiết kế và xây dựng bởi chuyên gia
Nước thải sau đó phải tiếp tục xử lý
Hiệu quả còn tùy thuộc nhiều vào tự nhiên nên khó có thể can thiệp sâu vào hệ thống cũng như bể xử lý nước thải.
Yêu cầu vận hành và bảo trì bởi các đơn vị có kinh nghiệm

#4: CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG TỚI CÔNG NGHỆ UASB

Công nghệ UASB là công nghệ sử dụng vi sinh vật yếm khí để chuyển hóa chất ô nhiễm trong nước thải thành khí CH4. Vì vậy, các yếu tố chính ảnh hưởng tới công nghệ UASB chính là các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển vi sinh vật. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển vi sinh vật như sau:

Nhiệt độ: nhiệt độ là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là 35 độ C. Như vậy quá trình có thể thực hiện ở điều kiện ấm (30- 35 độ C) hoặc nóng (50-55 độ C. Với điều kiện nhiệt độ dưới 10 độ C thì quá trình này không hoạt động được do đã ức chế vi sinh yếm khí.
Bùn và mức độ khuấy trộn: “Nguyên liệu” đưa vào quá trình cần có hàm lượng chất rắn bằng 7-9%. Sự khuấy trộn sẽ giúp phân bố đều dinh dưỡng và tạo điều kiện tiếp xúc tốt với các vi sinh vật và giải phóng khi sản phẩm ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn
Tỷ số C/N (tỷ số Cacbon/nito hữu cơ): tỷ số C/n tối ưu cho công nghệ này là từ (25-30)/1
pH: Công nghệ này cần dải pH để vi khuẩn yếm khí có thể hoạt động tốt. pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp là từ 6,5-7,5. Do lượng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trước khi nhận thấy sự thay đổi của pH, Nếu pH giảm thì cần ngừng nạp nước thải vào vì khi tiếp tục tăng lượng nước thải trong quá trình thì hàm lượng axit tăng lên khiến pH giảm mạnh. Kết quả của quá trình đó là vi khuẩn yếm khí chết và giảm hiệu suất của quá trình xử lý.
Hàm lượng kim loại nặng và chất độc: Điều kiện của quá trình này là không chứa các hóa chất độc và kim loại nặng (kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3, các kim loại nặng thường chứa trong nước thải là Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Ni, CD, As….). Các chất độc và kim loại nặng gây chết các vi sinh vật, một số kim loại nặng ở nồng độ nhất định sẽ gây ức chế khả năng hoạt động của vi sinh vật.
Tải trọng hữu cơ: khi hàm lượng COD >50000 mg/l thì cần pha loãng hoặc tuần hoàn nước thải