Mục lục bài viết

Bể UASB là gì ? Ứng dụng trong xử lý nước thải

Bể UASB là gì ? Bể UASB là bể kỵ khí, viết tắt của cụm từ tiếng anh Upflow anearobic sludge blanket, nghĩa là bể vi sinh kỵ khí có dòng chảy ngược từ dưới đáy bể lên. Nước thải đi vào bể từ dưới đáy và được lọc qua hệ vi sinh kị khí trong bể, vi sinh sẽ lấy các chất ô nhiễm trong nước thải và sinh trưởng. Quá trình này làm nước sạch hơn.

Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải của bể UASB khoảng 60-85%.

Ưu điểm của bể UASB

Xử lý cần bùn ít nên tiết kiệm được chi phí nuôi cấy vi sinh
Xử lý nguồn nước có nồng độ ô nhiễm BOD, COD cao.
Đặc biệt phù hợp với các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ lớn như: Nước thải chăn nuôi, nước thải thủy sản, nước thải thực phẩm, nước thải giấy, nước thải rượu bia.
Khả năng vượt tải tốt, ít bị sốc tải do nguồn thải thay đổi
Xử lý bằng bùn vi sinh kị khí nên không tốn năng lượng
Độ ổn định cao, khả năng xử lý chất ô nhiễm rất ổn định, ít có sự thay đổi lớn.

Nhược điểm của bể UASB

Tuy rằng có nhiều ưu điểm nhưng bể UASB xử lý nước thải cũng có những nhược điểm như:

Cần thời gian khởi động lâu, quá trình nuôi cấy vi sinh kéo dài
Thiếu hiệu quả nếu nồng độ oxy hòa tan DO trong nước cao.
Khí metan sinh ra bám lên bùn, gây hiện tượng nổi bùn vi sinh, làm vi sinh xử lý không hiệu quả.
Khả năng mở rộng không có, nên khó khăn khi nâng công suất.
Hiệu quả xử lý tỷ lệ thuận với chiều cao bể.
Chi phí đầu tư ban đầu cao

Nguyên lý hoạt động bể UASB

Bể xử lý nước thải UASB hoạt động theo nguyên tắc như sau:

Ban đầu, nước thải di chuyển từ phía dưới bể lên và đi qua lớp lọc bùn kỵ khí.
Lúc này, độ pH 6,6 – 7,6 đảm bảo duy trì trong quá trình phát triển của vi sinh vật kỵ khí.
Tại đây, một hỗn hợp được tạo ra từ lượng nước thải và bùn. Từ đó, tạo ra khí metan và carbon dioxide.
Sau khi hoàn tất quá trình xử lý nước thải sinh hoạt, bằng cách sử dụng các vách tấm chắn ngang để tách pha khí – lỏng – rắn.
Chất khí bay lên và được hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch NaOH từ 5 – 10%.
Phần bùn còn lại lắng xuống đáy bể và nước đi qua màng chắn, tiếp tục dẫn đến bể xử lý tiếp theo.

Cấu tạo chi tiết bể UASB

Hệ thống cấp nước thải vào bể xử lý;
Hệ thống máng thu nước sau xử lý;
Hệ thống tách thu khí;
Bộ phận quan sát và kiểm tra bùn vi sinh
Hệ thống cung cấp dinh dưỡng

Các giai đoạn xử lý xảy ra trong bể UASB

– Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn.
– Giai đoạn 2: Axít hóa các hợp chất hữu cơ đơn giản đã tạo thành ở giai đoạn 1
– Giai đoạn 3: Metan hóa. Giai đoạn này chuyển từ sản phẩm đã meta hóa thành khí (CH4 và CO2) bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí.

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.

Trong quá trình phát triển, dưới tác dụng của enzyme được tạo ra bởi các loại vi khuẩn kị khí thì các hợp chất hữu cơ, phức chất polysaccharides, proteins, lipids sẽ chuyển hóa thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn hoặc các chất hòa tan như: 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.

Giai đoạn 2: Axít hóa các chất hữu cơ đã tạo thành bởi giai đoạn 1

Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, CO2, H2, NH3, H2S, acid lactic, methanol, và sinh khối mới.
Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm xuống đến 4.0.

Giai đoạn 3: Metan hóa

Giai đoạn này chuyển từ sản phẩm đã metan hóa thành khí (CH4 và CO2) bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí.
Các phương trình phản ứng:

CH₃COOH = CH₄ + CO2
2C₂H₅OH + CO2 = CH₄ + 2CH₃COOH
CO₂ + 4H₂ = CH₄ + 2H₂O

Các protein có khả năng phân hủy bị thủy phân: NH3 + HOH = NH4- + OH-
Khi OH- sinh ra sẽ phản ứng với CO2 tạo thành ion bicacbonat.

Lưu ý khi vận hành bể UASB

Muốn vận hành tốt bể xử lý nước thải UASB và mang lại hiệu quả tốt nhất, cần áp dụng một số nguyên tắc nhất định:

Trước khi vận hành bể, cần lưu ý những yếu tố quan trọng như đặc điểm, độ pH, vận tốc dòng chảy,…
Điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với sự phát triển và tồn tại của vi sinh vật kỵ khí, nếu nhiệt độ thấp thì cần gia nhiệt nước thải đầu vào.
Kiểm tra độ kềm trong nước, nếu thiếu thì cần bổ xung kềm, nhằm tăng khả năng xử lý ni tơ
Nguồn nước chứa hàm lượng muối và độc tố cao sẽ không phù hợp sử dụng bể.
Nếu chỉ số COD (nhu cầu oxy hóa học) < 100mg/l thì chúng ta không nên sử dụng bể UASB. Còn hàm lượng COD > 50.000mg/l, phải tiến hành pha loãng. Nếu không bể UABS sẽ không xử lý được.