Bể Kỵ Khí Dòng Chảy Ngược Hoạt Động Ra Sao?

Với nước thải có tải lượng hữu cơ cao, xử lý trực tiếp bằng công nghệ hiếu khí có thể làm tăng chi phí vận hành. Vì vậy, bể kỵ khí dòng chảy ngược thường được bố trí ở giai đoạn xử lý sinh học nhằm giảm COD, BOD trước các công đoạn phía sau. Tuy nhiên, hiệu quả của bể phụ thuộc lớn vào tải trọng, dòng chảy và khả năng duy trì hệ vi sinh kỵ khí ổn định. Hãy cùng Green Water tìm hiểu nguyên lý hoạt động và những yếu tố cần lưu ý khi ứng dụng công nghệ này qua bài viết sau đây.

Bể kỵ khí dòng chảy ngược là gì

Bể kỵ khí dòng chảy ngược là công trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện không có oxy hòa tan. Điểm đặc trưng nằm ở hướng di chuyển của nước. Nước thải được đưa vào từ đáy và chuyển động dần lên phía trên bể.

Trong quá trình này, nước tiếp xúc với lớp bùn chứa vi sinh vật kỵ khí. Các hợp chất hữu cơ được phân hủy và chuyển hóa thành những sản phẩm đơn giản hơn. Đồng thời, quá trình kỵ khí có thể tạo ra khí sinh học, chủ yếu gồm metan và carbon dioxide.

Một dạng bể phổ biến hoạt động theo nguyên tắc này là UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Công nghệ tận dụng lớp bùn kỵ khí có mật độ vi sinh cao để tăng khả năng tiếp xúc với chất hữu cơ.

>> Xem thêm: Những Sai Lầm Khi Áp Dụng Công Nghệ UASB Trong Xử Lý Nước Thải

Nguyên lý dòng chảy ngược hoạt động như thế nào

Nước thải sau tiền xử lý được đưa vào đáy bể. Sau đó, nước di chuyển từ dưới lên và tiếp xúc với lớp bùn kỵ khí. Chất hữu cơ hòa tan trở thành nguồn cơ chất cho hệ vi sinh.

Trong quá trình phân hủy, khí sinh học được hình thành và chuyển động lên phía trên. Chuyển động của khí cũng góp phần tạo sự xáo trộn trong vùng phản ứng. Nhờ đó, nước thải có điều kiện tiếp xúc tốt hơn với sinh khối.

Ở vùng phía trên, hỗn hợp khí, nước và bùn cần được phân tách. Khí được thu về hệ thống xử lý hoặc tận dụng khi đáp ứng điều kiện phù hợp. Bùn được giữ lại trong bể, còn nước tiếp tục chuyển sang công đoạn xử lý tiếp theo.

Quá trình xử lý chất hữu cơ diễn ra như thế nào

Để hiểu đúng bể kỵ khí dòng chảy ngược, cần nhìn vào quá trình chuyển hóa sinh học bên trong. Chất hữu cơ không được phân hủy hoàn toàn chỉ trong một bước. Thay vào đó, nhiều nhóm vi sinh vật tham gia vào các giai đoạn khác nhau.

Khả năng duy trì sự cân bằng giữa các nhóm vi sinh rất quan trọng. Nếu một giai đoạn diễn ra quá nhanh hoặc quá chậm, hệ thống có thể tích lũy các sản phẩm trung gian. Khi đó, pH và hiệu suất xử lý có nguy cơ biến động.

Giai đoạn thủy phân và axit hóa

Trước hết, các hợp chất hữu cơ phức tạp được phân cắt thành những phân tử đơn giản hơn. Protein, carbohydrate và lipid sẽ trải qua quá trình thủy phân. Sau đó, các sản phẩm này tiếp tục được chuyển hóa thành axit hữu cơ và những hợp chất trung gian.

Đây là bước chuẩn bị cơ chất cho các nhóm vi sinh phía sau. Tuy nhiên, nếu axit hữu cơ tích tụ quá nhanh, pH trong bể có thể giảm. Điều này ảnh hưởng đến nhóm vi sinh tạo metan vốn nhạy cảm với biến động môi trường.

Giai đoạn tạo metan

Sau các bước chuyển hóa trung gian, vi sinh vật tạo metan tiếp tục sử dụng cơ chất phù hợp. Quá trình này hình thành metan cùng carbon dioxide và một số thành phần khí khác.

Nhờ cơ chế đó, một phần đáng kể tải lượng hữu cơ được loại khỏi nước thải. Lượng bùn sinh ra thường thấp hơn so với quá trình xử lý sinh học hiếu khí. Tuy nhiên, vi sinh tạo metan phát triển tương đối chậm nên quá trình khởi động và phục hồi bể cần được kiểm soát kỹ.

Khi nào nên sử dụng bể kỵ khí dòng chảy ngược

Không phải nguồn nước thải nào cũng phù hợp để áp dụng công nghệ kỵ khí. Bể phát huy lợi thế rõ hơn khi nước thải chứa lượng chất hữu cơ đủ lớn và có khả năng phân hủy sinh học. Vì vậy, đặc tính nước đầu vào cần được đánh giá trước khi lựa chọn.

Công nghệ này thường được cân nhắc cho nước thải ngành thực phẩm, đồ uống, chế biến nông sản và một số hoạt động sản xuất có tải lượng hữu cơ cao. Trong nhiều hệ thống, bể kỵ khí đóng vai trò xử lý tải lượng lớn trước khi nước đi vào bể hiếu khí.

Nước thải có tải lượng hữu cơ cao

Khi COD và BOD đầu vào cao, đưa toàn bộ tải lượng sang hệ thống hiếu khí có thể làm tăng nhu cầu cấp khí. Đồng thời, lượng bùn sinh học phát sinh cũng có thể tăng. Đây là lý do công đoạn kỵ khí thường được xem xét để giảm tải trước.

Tuy nhiên, không nên lựa chọn bể chỉ dựa trên một chỉ số COD. Khả năng phân hủy sinh học, nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng và các hợp chất ức chế đều cần được xem xét. Việc phân tích đặc tính nước giúp xác định công nghệ có thực sự phù hợp hay không.

Hệ thống cần giảm tải cho công đoạn hiếu khí

Sau xử lý kỵ khí, nước thải thường vẫn cần các công đoạn tiếp theo để đạt yêu cầu đầu ra. Vì vậy, bể kỵ khí dòng chảy ngược thường là một mắt xích trong dây chuyền thay vì công trình xử lý độc lập.

Khi tải lượng hữu cơ được giảm trước, bể hiếu khí phía sau có thể vận hành với tải thấp hơn. Nhu cầu oxy nhờ đó cũng được kiểm soát tốt hơn. Tuy nhiên, mức tiết kiệm thực tế còn phụ thuộc vào đặc tính nước và thiết kế tổng thể của hệ thống.

>> Xem thêm: Làm Thế Nào Để Tối Ưu Thời Gian Lưu Bể Kỵ Khí?

Kết luận

Bể kỵ khí dòng chảy ngược phù hợp với nhiều nguồn nước thải có tải lượng hữu cơ cao nhờ khả năng giữ sinh khối, giảm COD và hạn chế nhu cầu cấp khí ở giai đoạn xử lý kỵ khí. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế phụ thuộc vào đặc tính nước, tải trọng hữu cơ, pH, nhiệt độ và khả năng giữ bùn. Vì vậy, hệ thống cần được khảo sát, tính toán và vận hành theo dữ liệu thực tế thay vì áp dụng một cấu hình cố định. Green Water có thể đồng hành từ phân tích nguồn thải đến thiết kế, chạy thử và tối ưu hệ thống phù hợp với từng nhà máy.

Thông tin liên hệ:

Trụ sở Hà Nội: Tầng 4, số 57 Lê Quý Đôn, phường Bạch Đằng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội.

• Điện thoại: 024. 3514 8260 – Fax: 024.3514 8177
• Hotline: 091 337 9880
• Email: admin@greenwater.com.vn

Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển – Phường 12 – Q.Tân Bình – Tp.Hồ Chí Minh

• Tel: 08.3811 2726 – 028.3811 2706 – Fax: 02838119478
• Hotline: 097 467 5745