Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí là giải pháp được ứng dụng phổ biến trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải gia đình. Phương pháp này sử dụng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện không có oxy hòa tan. Cùng Green tìm hiểu chi tiết về về giải pháp xử lý nước thải này trong bài viết dưới đây.

Giới thiệu về xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí là quá trình sinh học sử dụng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải trong môi trường không có oxy hòa tan. Đây là một trong những phương pháp xử lý nước thải hiệu quả. Đặc biệt phù hợp với nước thải có tải lượng hữu cơ cao.
Vi sinh vật kỵ khí tham gia vào quá trình sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ thành khí sinh học. Chủ yếu là khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2). Bên cạnh cùng một số sản phẩm phụ như ammonium (NH4+) và hydrogen sulfide (H2S). Quá trình xử lý được thực hiện trong các bể kín nhằm duy trì điều kiện kỵ khí tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật. Việc hiểu rõ cơ chế xử lý và các yếu tố ảnh hưởng giúp nâng cao hiệu quả quá trình xử lý nước thải trong thực tế.
>> Xem thêm: Quy Trình Xử Lý Nước Thải Theo Sơ Đồ Công Nghệ MBBR
Nguyên lý hoạt động của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này bao gồm chuỗi các phản ứng sinh học phức tạp. Quy trình này được thực hiện qua bốn giai đoạn cơ bản. Đó là thủy phân, axit hóa, axetat hóa và metan hóa. Các giai đoạn này có mối liên kết chặt chẽ, tác động trực tiếp đến hiệu quả xử lý tổng thể.

Giai đoạn thủy phân
Thủy phân là bước khởi đầu trong xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí. Tại đây, các hợp chất hữu cơ lớn như protein, carbohydrate và lipid sẽ bị vi sinh vật phân hủy thành các hợp chất đơn giản hòa tan trong nước. Có thể kể đến như axit amin, axit béo và đường.
Vi sinh vật tiết ra enzyme ngoại bào như cellulase, protease và lipase để xúc tác cho quá trình thủy phân. Các hợp chất dễ phân hủy như glucose sẽ được xử lý nhanh chóng. Trong khi đó, các hợp chất chứa nitơ, cellulose và lignocellulose sẽ phân hủy chậm hơn.
Quá trình này chịu ảnh hưởng lớn từ bốn yếu tố. Đó chính là nồng độ chất hữu cơ, nồng độ chất rắn lơ lửng, nhiệt độ và pH. Nếu nồng độ chất rắn quá cao, quá trình thủy phân có thể bị chậm lại. Từ đó, làm giảm hiệu quả trong quá trình xử lý nước thải.
Giai đoạn axit hóa
Tiếp nối giai đoạn thủy phân là quá trình axit hóa (hay còn gọi là lên men kỵ khí). Tại đây, các sản phẩm từ giai đoạn thủy phân sẽ tiếp tục bị vi khuẩn lên men chuyển hóa thành các axit hữu cơ, rượu, CO2 và H2O. Các vi sinh vật quan trọng trong giai đoạn này bao gồm Bacillus, Clostridium, Pseudomonas và Micrococcus. Mức độ chuyển hóa phụ thuộc vào bản chất của nước thải, nồng độ chất hữu cơ và điều kiện môi trường.
Quá trình axit hóa đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các hợp chất trung gian cần thiết cho giai đoạn tiếp theo. Việc kiểm soát pH và nhiệt độ ở mức phù hợp sẽ giúp duy trì hiệu suất xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí ổn định.
Giai đoạn Axetat hóa
Trong giai đoạn axetat hóa, các sản phẩm từ quá trình axit hóa tiếp tục được chuyển hóa thành axit axetic, hydro và CO2. Vi sinh vật trong giai đoạn này chỉ có thể phát triển tốt khi áp suất hydro trong bể phản ứng được kiểm soát chặt chẽ.
Nếu hydro tích tụ quá nhiều sẽ làm giảm tốc độ phản ứng. Từ đó, gây ức chế hoạt động của vi sinh vật. Đồng thời, làm giảm hiệu quả quá trình xử lý nước thải bằng kỵ khí. Vì vậy, quá trình tiêu thụ hydro phải diễn ra liên tục để duy trì điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động. Đây là giai đoạn quan trọng. Bởi vì ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hình thành khí sinh học trong giai đoạn tiếp theo.
Giai đoạn metan hóa là bước cuối cùng trong xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí. Tại đây, các vi sinh vật methanogen sẽ chuyển hóa CO2 và axit axetic thành khí methane (CH4). Đây là khí chiếm phần lớn trong khí sinh học thu được.
Có ba nhóm vi sinh vật methanogen tham gia vào quá trình này:
Vi sinh vật sử dụng hydro để khử CO2 và tạo CH4.
Vi sinh vật chuyển hóa axit axetic thành CH4 và CO2.
Vi sinh vật phân hủy hợp chất metyl tạo ra CH4 (tỷ lệ nhỏ).
Các chủng vi sinh vật điển hình gồm Methanospirillum, Methanobacterium, Methanobrevibacter và Methanococcus. Quá trình metan hóa không chỉ giúp giảm chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. Đồng thời, còn tạo ra nguồn khí sinh học có thể tái sử dụng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí
Để xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố vận hành sau:
Nhiệt độ
Vi sinh vật kỵ khí hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ 30-35°C (ưa ấm) và 45-70°C (ưa nhiệt). Nếu nhiệt độ quá thấp, tốc độ xử lý sẽ giảm đáng kể. Do đó, cần duy trì nhiệt độ ổn định trong bể phản ứng để đảm bảo hoạt động tối ưu của vi sinh vật kỵ khí.
Độ pH
pH trong bể kỵ khí nên duy trì trong khoảng 6,5-8,2. Trong giai đoạn thủy phân và axit hóa, pH từ 5,5-6,5 là phù hợp. Nếu pH giảm dưới 6,2 có thể gây ức chế và làm chết vi sinh vật methanogen. Việc theo dõi và điều chỉnh pH thường xuyên giúp đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp này.
Nồng độ Amoni
Amoni sinh ra từ quá trình phân hủy protein và ure trong nước thải. Nồng độ amoni cao sẽ gây độc cho vi sinh vật và làm giảm hiệu quả xử lý. Cần kiểm soát nguồn nước thải đầu vào và kết hợp xử lý sơ bộ nếu nồng độ amoni vượt mức cho phép.
Ứng dụng thực tế của xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí

Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí được ứng dụng rộng rãi. Đặc biệt trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải chăn nuôi.
Hệ thống lọc kỵ khí: Bể lọc kỵ khí sử dụng các giá thể như đá, sỏi, nhựa tổng hợp để vi sinh vật bám dính và phát triển. Nước thải chảy từ dưới lên trên qua lớp màng vi sinh giúp phân hủy chất hữu cơ hiệu quả.
Kỵ khí tiếp xúc: Quy trình gồm bể phản ứng kỵ khí và bể lắng tách bùn. Nước thải được khuấy trộn mạnh, bùn được tuần hoàn liên tục. Do đó giúp tăng hiệu quả xử lý và giảm thời gian lưu nước.
Bể UASB: Đây là công nghệ xử lý hiện đại với khả năng xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ cao. Nước thải đi từ dưới lên qua lớp bùn dạng hạt giúp tiếp xúc hiệu quả với vi sinh vật.
Ao hồ kỵ khí tự nhiên: Áp dụng cho khu vực rộng với chi phí thấp. Vi sinh vật kỵ khí hoạt động tự nhiên trong ao hồ tĩnh. Điều này giúp xử lý nước thải trong thời gian dài.
>> Xem thêm: Hiệu Quả Vượt Trội Khi Xử Lý Nước Thải Bằng Công Nghệ MBBR
Kết luận
Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí là giải pháp bền vững và tiết kiệm chi phí cho các hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Nếu bạn cần được tư vấn về giải pháp xử lý nước thải phù hợp, hãy liên hệ ngay với Green để được hỗ trợ. Green cam kết cung cấp các phương án xử lý nước thải an toàn, hiệu quả và phù hợp với nhu cầu thực tế của bạn.
Thông tin liên hệ:
CÔNG TY TNHH GREEN
Trụ sở Hà Nội: Tầng 2 Tòa J, 226 Vạn Phúc, phường Liễu Giai, quận Ba Đình, Hà Nội
Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển - Phường 12 - Q.Tân Bình - Tp.Hồ Chí Minh