Xử lý chất hữu cơ trong nước theo nhiều phương pháp

Chất hữu cơ tồn tại trong nước

Nguồn gốc

Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao bắt nguồn từ những công đoạn chế biến thực phẩm, cơ sở giết mổ gia súc - gia cầm, bia, nhà máy chế biến thủy sản, nước thải sinh hoạt, chăn nuôi...

Đặc tính

Nước bị ô nhiễm chất hữu có thường có mùi, các chỉ số COD, BOD cao Nguồn này nếu chưa qua xử lý mà xả thải trực tiếp ra nguồn nhận sẽ tác động trực tiếp đến môi trường và tác động xấu đến sức khỏe con người. 

Các phương pháp xử lý chất hữu cơ trong nước

1. Phương pháp sinh học

Nguyên tắc:

Dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có sẵn trong nước thải, chúng dùng chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn thức ăn và chuyển hóa thành năng lượng, cung cấp cho quá trình sinh trưởng và phát triển.
 
Điều kiện để xử lý sinh học:

Dùng của vi sinh vật trong nước thải để phân hủy những hợp chất hữu cơ. Vậy nên, nước thải phải đảm bảo được các điều kiện về môi trường sống cho quần thể vi sinh vật: 

• Tỷ lệ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1.
• Tỷ lệ BOD/COD ≥ 0,5.
• Nhiệt độ, pH, oxy tùy theo yêu cầu của quá trình hiếu khí hoặc kỵ khí.
• Ít độc tố (kim loại nặng).
• Hàm lượng các chất ở mức độ vừa phải: N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn, Cu,… trong đó, chủ yếu là những chất N, P và K.

Phương pháp sinh học trải qua ba giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Khuếch tán và chuyển hóa chất gây ô nhiễm đến bề mặt tế bào vi sinh vật.
• Giai đoạn 2: Khuếch tán và hấp thụ chất ô nhiễm từ bề mặt qua màn thấm.
• Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất thành năng lượng và tổng hợp tế bào mới vi sinh vật.

Sau khi trải qua cả ba quá trình thì nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sẽ giảm dần và phần chất hữu cơ mới chuyển hóa sẽ tiếp tục được xử lý sau. 

2. Phương pháp hiếu khí

Sử dụng hoạt động sống của những vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất hữu cơ ở môi trường có oxy. Và trong môi trường nhân tạo, chúng ta phải tạo điều kiện tối ưu nhất hỗ trợ cho quá trình xử lý diễn ra nhanh nhất và hiệu quả nhất.

3. Phương pháp kỵ khí

Nguyên tắc

Sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy.

Cơ chế hoạt động của sinh học kỵ khí:

• Phân hủy chất thành CO2, CH4,… (dị hóa):

(C,H,O,N,S) → CO2 + CH4 + H2S + NH3 + … + Năng lượng

• Đồng hóa tế bào vi khuẩn: 

(C,H,O,N) + Năng lượng → C5H7O2N

Phương pháp kỵ khí gồm 6 quá trình:

• Thủy phân các chất polymer: Protein, Polisaccarit, Lipit.
• Lên men hợp chất amino Axit, đường.
• Phân hủy các Axit béo mạch dài và rượu bằng kỵ khí.
• Phân hủy các Axit béo bay hơi (trừ Axit Axetic).
• Thu khí metan từ Axit Axetic.
• Thu khí metan từ CO2 & H2.

6 quá trình trên sẽ diễn ra trong 3 giai đoạn

• Thủy phân: (Quá trình này diễn ra khá chậm).

Chuyển hóa những hợp chất không tan như Polysaccarit, Protein, Lipit thành những hợp chất đơn giản hoặc chất hòa tan như đường, các Axit Amin, Axit béo,....bởi các Enzyme do vi khuẩn tiết ra.

• Axit hóa:

Vi khuẩn tiết ra những loại Enzyme để lên men các chất béo: polysaccarit, protein,..sẽ tạo thành những Axit hữu cơ như Axit Axetic, Axit Propionic, Axit Lactic, Axit Butyric,… hoặc hợp chất trung tính như: Rượu, Axeton, CO2, H2, NH3, Scatol,…

• Tạo khí Metan:

Sau khi được lên men, những hợp chất trên sẽ được khi hóa nhờ vi sinh vật metan hoạt động sống trong môi trường yếm khí nghiêm ngặt và đặc biệt, tốc độ phát triển của những vi sinh vật này chậm hơn nhiều so với loài khác. Hỗn hợp sinh ra gồm: 

• Methan (CH4): 55 -65%.
• Carbon Dioxide (CO2): 35 -45%.
• Nitrogen (N2): 0,3%.
• Hydrogen (H2): 0,1%.
• Hydrogen Sulphide (H2S): 0,1%.

4. Phương pháp UASB

Ưu điểm của bể xử lý nước thải UASB:

• Xử lý nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao, COD = 15000mg/l.
• Hiệu suất xử lý COD cao, đạt đến 80%.
• Tiết kiệm năng lượng vận hành.
• Giảm chi phí xử lý bùn.
• Dễ tách nước khỏi bùn đã xử lý.
• Tiết kiệm chi phí bổ sung dinh dưỡng.
• Dễ thu hồi khí Metan.
• Khi ngừng nạp liệu, bùn kỵ khí vẫn có thể hồi phục và hoạt động.

Bơm nước thải vào bể phản ứng kỵ khí thông qua hệ thống ống phân phối, đặt song song và phân bổ đều ở phần đáy bể. Trong bể sẽ có phản ứng 3 lớp: 

• Lớp bùn vi sinh kỵ khí đậm đặc ở đáy.
• Trên là hỗn hợp “nước – bùn – khí sinh học”.
• Trên cùng là hệ thống tấm tách ba pha: pha nước, pha bùn, pha khí.

Trong quá trình lưu chuyển qua 3 lớp, các chất hữu cơ trong nước sẽ được vi sinh vật hấp thụ và chuyển hóa thành các khí sinh học như CH4, CO2.

Lớp hỗn hợp “nước – bùn – khí sinh học” khi di chuyển lên trên sẽ tách từng pha riêng nhờ tấm tách ba pha. Bùn sau khi lắng xuống đáy bể sẽ tiếp tục được xử lý và xả bớt khi số lượng vượt nhu cầu. Nước sau khi xử lý sẽ chảy vào bể kế để tiếp tục xử lý bằng trọng lực.

Tóm lại, tùy thuộc vào từng thành phần và nồng độ chất hữu cơ chứa trong nước thải mà lựa chọn phương án xử lý cho phù hợp. Với nhiều năm kinh nghiệm trong việc xử lý nước, Toàn Á tự tin mang đến cho bạn chất lượng phục vụ tốt nhất với những phương pháp và sản phẩm hiệu quả nhất!