5 LOẠI BỂ KỴ KHÍ (UASB, CSTR, PFR, AFR, FBR)
Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược – UASB
(Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor)
Bể kỵ khí được xây dựng bằng gạch hoặc bêtông cốt thép, có nắp kín bằng nhựa, kim loại, gỗ hoặc bêtông. Bể kỵ khí UASB được sử dụng rộng rãi để xử lý các loại nước thải của các nhà máy công nghiệp thực phẩm hoặc cho các khu dân cư có lưu lượng <500m3/ngày đêm.
Bể kỵ khí có cấu tạo 2 ngăn: Ngăn lắng và ngăn lên men. Trong bể diễn ra 2 quá trình: lọc trong nước thải qua tầng cặn lơ lửng và lên men lượng cặn giữ lại. Nhờ các vi sinh vật có trong bùn hoạt tính mà các chất bẩn trong nước thải đi từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn bị phân hủy.
Trong bể kỵ khí, các vi sinh vật liên kết nhau lại và hình thành các hạt bùn lớn đủ nặng để không bị rửa trôi ra khỏi thiết bị. Bùn được xả ra khỏi bể UASB từ 3 – 5 năm/lần nếu nước thải đưa vào đã qua bể lắng I, hoặc 3 – 6 tháng/lần nếu nước thải đưa vào xử lý trực tiếp. Bể được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao.
– Ưu điểm: chi phí đầu tư, vận hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng, có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas, lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm diện tích công trình.
– Khuyết điểm:
- Giai đoạn khởi động kéo dài
- Dể bị sốc tải khi chất lượng nước vào biến động
- Bị ảnh hưởng bởi các chất độc hại
- Khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động
Bể kỵ khí phản ứng khuấy liên tục – CSTR
(Continuously Stirred Tank Reactor)
Bể phản ứng khuấy liên tục còn được gọi là bể phản ứng pha trộn hoàn toàn. Bể này tiếp nhận dòng chất thải có thể tích V với tốc độ dòng chảy F chỉ chứa các chất có thể tan được, các chất hữu cơ nền có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn có nồng độ SSO, và một lượng đủ các chất dinh dưỡng vô cơ để giới hạn tăng trưởng của các vật chất hữu cơ lơ lửng. Lưu lượng dòng chảy vào và các thông số như: nồng độ, giá trị pH, nhiệt độ, cũng như các điều kiện môi trường khác là không đổi.
Trong bể kỵ khí phản ứng sinh học, sinh khối của các sinh vật dị dưỡng sử dụng các chất lơ lửng làm nguồn thức ăn, vì vậy sự tăng trưởng của chúng đạt đến nồng độ XB,H trong khi nồng độ các chất lơ lửng giảm xuống SS. Sinh khối giảm trong quá trình tăng trưởng khiến cho các vi khuẩn vụn nhỏ cũng hiện diện với nồng độ XD.
Có 2 dòng chảy thoát ra từ bể phản ứng, nhưng do bể này được pha trộn hoàn toàn, nồng độ của tất cả các dung dịch cấu thành nên chúng là như nhau trong bể phản ứng.
- Dòng thứ nhất với tốc độ dòng chảy là FW, chảy trực tiếp ra khỏi bể phản ứng và mang theo sinh khối cũng như các tế bào vỡ vụn có nồng độ cân bằng với bể phản ứng.
- Dòng chảy còn lại có vận tốc (F – FW), chảy qua thiết bị tách sinh khối trước khi thải ra ngoài, làm cho dòng chảy này được giải phóng khỏi vật chất lơ lửng.
Tất cả các hạt vật chất bị phân tách bởi thiết bị phân chia ở quá trình trên sẽ được quay trở lại bể phản ứng sinh học ban đầu.
Bể kỵ khí phản ứng dòng chảy đều – PFR
(Plug Flow Reactor)
Bể kỵ khí phản ứng dòng chảy đều có thể đơn giản chỉ là một ống hay một hộp kín có kèm theo chất chất xúc tác. Dòng thải cần xử lý có chứa các tác chất được cung cấp liên tục qua các đường ống nhỏ vào bể phản ứng, trong khi đó dòng chảy ra chứa các sản phẩm và các chất không phản ứng, được đưa ra ngoài qua các đường ống thoát.
Dòng chảy bên trong bể có vận tốc khá ổn định và nồng độ được phân tán đồng đều bên trong ống, đồng thời không có sự pha trộn quanh trục, vì vậy các thành phần trong chất lỏng di chuyển qua bể phản ứng trong cùng một điều kiện như nhau, giống như quả bóng quay tròn quanh trục.
Ngoài ra, bởi vì các phản ứng xảy ra dọc theo chiều dài của bể phản ứng, nồng độ của các tác chất và sản phẩm thay đổi theo khoảng cách quanh trục. Do đó, bể phản ứng dòng chảy đều còn được gọi là bể phản ứng dòng chảy hình ống hay hình cầu.
Lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR
(Anaerobic Filter Reactor)
Hệ thống lọc kỵ khí bám dính cố định sử dụng các Vi sinh vật bám dính trên các vật liệu lọc đặt trong bể có dòng nước thải chảy từ dưới lên hoặc từ trên xuống và màng vi sinh vật bám dính này không bị rửa trôi trong quá trình xử lý.
Dòng nước thải vào và dòng tuần hoàn ra được phân bố từ bên này sang bên kia của bể phản ứng sinh học, cắt ngang và tạo ra dòng chảy ngược đi qua màng sinh học. Quá trình xử lý xảy ra là kết quả của sự lơ lửng và hòa trộn sinh khối được giữ lại bởi màng lọc. Dòng chảy ra ở phần trên của màng, là tập hợp của các tác nhân bị đào thải.
Khí nằm ở phía dưới bể phản ứng được thu lại và được chuyển đi nơi khác để sử dụng sau. Dòng chảy ra được tuần hoàn lại để duy trì điều kiện nạp nước được đồng nhất trong bể phản ứng, bất chấp vận tốc dòng chảy vào thay đổi, vì vậy có thể duy trì điều kiện thủy động lực học đồng nhất trong bể phản ứng. Việc thiết kế bể phản ứng sinh hóa dựa vào thời gian lưu nước và thể tích chất hữu cơ đầu ra.
Thời gian lưu nước trung bình khoảng 0,5 – 4 ngày, tương ứng với thể tích chất hữu cơ đầu ra từ 5 – 15 kg COD/m3.ngày. Sinh khối phải thường xuyên được kiểm tra, và nếu có sự dư thừa sinh khối thì chúng sẽ được làm sạch khỏi hệ thống và thải ra ngoài trong dòng chảy ra.
Bể kỵ khí phản ứng có đệm giãn – FBR, EBR
(Fluidized and Expanded Bed Reactor)
Các vi sinh vật bám dính trên các hạt mang (thường là các hạt cát lơ lửng với đường kính từ 0,2 – 0,5mm) sẽ được phân bố đều khắp thiết bị nhờ tốc độ dòng nước thải chảy ngược thích hợp làm giãn nở lớp cát (đệm giãn nở). Trong hệ thống bể kỵ khí phản ứng có đệm giãn, tốc độ dòng chảy ngược đủ lớn để ngăn sự gắn kết sinh khối của các hạt mang này, kết quả là làm gia tăng thể tích đệm so với thể tích thực của nó.
Trong các đệm giãn nở, vận tốc dòng chảy ngược có thể làm giãn đệm từ 15 – 30%. Với thể tích giãn nở này, sự kết dính sinh khối chỉ được ngăn chặn một phần nào đó bởi chất lưu, và một phần khác là do sự tiếp xúc với các khối sinh khối kết dính liền kề nhau, và vì vậy chúng có xu hướng giữ nguyên trạng thái trong môi trường đệm.
Trong dung dịch đệm lỏng sử dụng tốc độ dòng chảy ngược cao sẽ làm gia tăng thể tích đệm lên 25 – 300% so với thể tích ban đầu. Dưới những điều kiện này, sinh khối kết dính sẽ bị ngăn chặn hoàn toàn bởi dòng chảy ngược và di chuyển tự do trong môi trường đệm. Khí sinh ra ở đây cũng là kết quả của sự hỗn độn này.
Trong bất kỳ quá trình sinh hóa nào, lượng sinh khối thừa cũng phải được đưa ra khỏi bể phản ứng sinh hóa ñể ổn định lượng sinh khối. Quá trình tích lũy sinh khối trên các hạt cát lơ lửng sẽ làm gia tăng đường kính của khối sinh khối kết dính và đồng thời cũng làm giảm mật độ của chúng. Kết quả của hai quá trình trái ngược này là làm giảm tốc độ lắng đọng của sinh khối kết dính và có xu hướng tích lũy sinh khối ở tầng trên của bể phản ứng sinh hóa.
Làm sao để Dovitech có thể hỗ trợ bạn?
Dovitech có nhiều năm kinh nghiệm trong việc thiết kế và xây dựng các hệ thống xử lý nước thải cho nhiều ngành nghề khác nhau, vì vậy bạn hãy liên hệ với chúng tôi nếu bạn có thắc mắc.
Liên hệ với chúng tôi tại đây để nhận được sự tư vấn tận tình hoặc yêu cầu báo giá. Dovitech chân thành cám ơn bạn!