Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty tnhh thương mại – Sản xuất bia eu, khu công nghiệp agtex long bình công suất 40 m3/ngày đêm

t của môi trường nhà máy bia gây ảnh hưởng xấu trực tiếp tới đời sống thủy sinh vật và còn gây nhiều hiệu quả xấu khác. Tưới cây bằng nước có tính axit sẽ làm tăng độ hòa tan của một số kim loại có sẵn trong đất như : Al3+, Zn2+, Mn2+, As2+, .. Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS) Thường từ 255 ÷ 700 mg/l so với mức cho phép là 100mg/l mức độ ô nhiễm là rất nặng. Hàm lượng chất rắn lơ lửng có giá trị lớn nhất thường ở trong phân xưởng lên men và nấu. Aûnh hưởng: Hậu quả là làm giảm khả năng hòa tan của ôxy vào nước. Làm thay đổi độ trong, hạn chế sự xâm nhập của ánh sáng vào các tầng nước ảnh hưởng tới khả năng quang hợp của tảo và các thực vật dưới nước. Làm dày thêm lớp bùn lắng đọng ở đáy. Chất rắn lơ lửng là tác nhân gây tắc nghẽn cống thoát nước Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD). BOD ở nhà máy bia thường rất lớn thường dao động trong khoảng 310 ÷ 1400 mg/l (theo Lovan & Forre) Aûnh hưởng: Nước thải đổ ra làm cho cả hệ thống cống, ao, hồ xung quanh luôn có mùi men bia và mang màu trắng đục. Do hàm lượng chất hữu cơ cao xuất hiện quá trình phân hủy kị khí mà các sản phẩm của quá trình này làm cho nước bị biến đổi thành màu đen, bốc mùi hôi thối khó chịu do xuất hiện các khí độc hại (aldehyt, H2S, NH3, CH4 ,.) khí này góp phần gây ô nhiễm môi trường không khí cùng với mùi men bia thối luôn gây sự khó chịu cho người dân xung quanh. Gây ảnh hưởng xấu tới quần thể sinh vật thủy sinh vùng xung quanh cửa cống và khu vực tiếp nhận. 4.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT BIA. Cũng giống như các ngành chế biến thực phẩm khác, nước thải do sản xuất bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất cao (chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy chủ yếu là các hydratcabon, protein và xellulo ) nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thủy vực tiếp nhận thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân hủy của các chất hữu cơ diễn ra nhanh. Thêm vào đó là các hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất như: CaCO3, CaSO4, xút, xô đa...Những chất này cùng với chất hữu cơ trong nước thải có khả năng đe dọa tới thủy vực tiếp nhận nếu không được xử lý. Các loại nước thải đều chứa tạp chất gây ô nhiễm rất khác nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến những loại chất khó tan hoặc tan được trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước hoặc thải vào nguồn hay tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó người ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp. Thông thường có các phương pháp xử lý sau: Xử lý bằng phương pháp cơ học Xử lý bằng phương pháp hóa lý Xử lý bằng phương pháp sinh học. 4.2.1. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của những bước xử lý tiếp theo. 4.2.1.1. Thiết bị tách rác. Thiết bị tách rác thô: (Song chắn rác, lưới chắn rác, lưới lọc, sàng,) Nhằm giữ lại các vật rắn thô như: mảnh thủy tinh vỡ, chai lọ, nhãn giấy, nút bấc, Thiết bị lọc rác tinh. Thiết bị lọc rác tinh thường được đặt sau thiết bị tách rác thô, có chức năng loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn như : bã hèm, con men 4.2.1.2. Bể tách dầu mỡ. Nước thải trong quá trình sản xuất bia (rửa nồi, làm lạnh,) thường có chứa dầu. Các chất này nhẹ hơn nước, nổi trên mặt nước, một phần tan trong nước dưới dạng nhũ tương. Nước thải sau xử lý không có lẫn dầu mới được phép thải vào nguồn tiếp nhận. Hơn nữa, nước thải lẫn dầu khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ ở vật liệu lọc, ở màng lọc sinh học và còn làm hỏng các cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aeroten. 4.2.1.3. Bể lắng Bể lắng là các loại bể, hồ, giếng cho nước thải chảy theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh. Nước qua bể lắng dưới tác dụng trọng lực của hạt cặn sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một số tạp chất khác. Bể lắng thường được chia thành bể lắng cát và bể lắng bùn, cặn. Các loại bể lắng cát thông dụng là bể lắng cát ngang, hố lắng cát đứng và bể lắng cát tiếp tuyến. Bể lắng bùn, cặn thường là bể lắng ngang hoặc bể lắng đứng. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lắng bao gồm: khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng, tải trọng thủy lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước, kích thước bể lắng và thời gian lưu nước trong bể. 4.2.1.4. Bể lọc Người ta dùng các bể lọc để tách các tạp chất rất nhỏ khỏi nước thải (bụi, dầu, mỡ bôi trơn,) mà ở các bể lắng không giữ lại được. Những loại vật liệu lọc có thể sử dụng là cát thạch anh, than bùn, than gỗ,Việc chọn vật liệu lọc phụ thuộc vào loại nước thải và điều kiện của nhà máy. 4.2.2. XỬ LÝNƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ Cơ sở của phương pháp xử lý hóa lý là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào. Các phương pháp chủ yếu là ôxy hóa, trung hòa, đông keo tụ. Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèm với quá trình trung hòa hoặc các hiện tượng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa, phản ứng ôxy hóa khử, phản ứng tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại. 4.2.2.1. Bể điều hòa. Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống thu gom chảy về khu xử lý thường dao động theo các giờ trong ngày. Và nước thải thường có giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6 – 9 ) Nước thải nhà máy bia có khoảng pH dao động rất lớn (từ 5 – 12 ), vì thế muốn trung hòa ta phải sử dụng các dung dịch axit, kiềm. Các chất hóa học thường dùng được trình bày theo bảng. Bảng 6 : Các hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH Tên hóa chất Công thức hóa học Lượng * Canxi cacbonat CaCO3 1 Canxi oxit CaO 0.56 Canxi hidroxit Ca(OH)2 0.74 Magie oxit MgO 0.403 Magie hidroxit Mg(OH)2 0.583 Vơi sống dolomit {CaO0.6MgO0.4} 0.497 Vơi tơi dolơmit {(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4} 0.677 Natri hidroxit NaOH 0.799 Natri cacbonat NaCO3 1.059 Axit sulfuric H2SO4 0.980 Axit clohydric HCl 0.720 Axit nitric HNO3 0.630 (* lượng chất 1mg/l để trung hòa 1mg/l axit hoặc kiềm tính theo mgCaCO3/l) Loại bể này có thể có hoặc không có thiết bị khuấy trộn tùy thuộc tính chất của từng loại nước thải khác nhau. Thiết bị khuấy trộn làm nhiệm vụ hòa trộn để san bằng nồng độ các chất bẩn cho toàn bộ thể tích nước thải có trong bể và ngăn ngừa cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có. 4.2.2.2. Bể keo tụ tạo bông. Quá trình lắng cơ học chỉ tách được các chất rắn huyền phù có kích thước lớn hơn 10-2mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Đông tụ : là phá vỡ tính bền vững của các hạt keo bằng cách đưa thêm chất phản ứng gọi là chất đông tụ. Kết bông: là tích tụ các “hạt đã phá vỡ độ bền” thành các cụm nhỏ sau đó kết thành cụm lớn hơn và có thể lắng được. Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt, muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối sắt có ưu điểm hơn các muối nhôm trong việc làm đông tụ các chất lơ lửng của nước vì: Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp Khoảng pH tác dụng rộng hơn Tạo kích thước và độ bền bông keo lớn hơn Có thể khử được mùi khi có H2S Nhưng muối sắt cũng có nhược điểm: chúng tạo thành phức hòa tan làm cho nước có màu. Những chất kết lắng thành bùn và trong bùn chứa nhiều hợp chất khó tan. Việc sử dụng phân bón cần phải xem xét vì bùn lúc này có thể làm cho cây trồng khó tiêu hóa. 4.2.2.3. Bể khử trùng Khử trùng nước thải nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước thải. Khử trùng có nhiều phương pháp: Clo hóa (rộng rãi nhất) : clo cho vào nước dưới dạng hơi hoặc clorua vôi. Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 đối với nước thải sau xử lý sinh học không hoàn toàn, 3 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Thời gian tiếp xúc giữa chúng là 30 phút trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận. Dùng tia tử ngoại Điện phân muối ăn Ôzôn hóa : phương pháp này bắt đầu được áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải. Ôzôn tác động mạnh mẽ vào chất hữu cơ. Sau quá trình ôzon hóa, số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đạt tới 99.8%. Ngoài việc khử trùng ôzon còn ôxy hóa các hợp chất Nitơ, Photpho là các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải, góp phần chống hiện tượng phì dưỡng trong nguồn nước. 4.2.3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ. Do kết quả của quá trình phân hóa phức tạp mà những chất bẩn hữu cơ được khoáng hóa và trở thành nước, những chất vô cơ và những chất khí đơn giản. Các công trình xử lý sinh học có thể phân thành 2 nhóm: các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên và các công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo. 4.2.3.1. Phương pháp hiếu khí. Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Vi sinh vật sau khi tiếp xúc với nước thải có chứa các chất hữu cơ thì chúng sẽ phát triển dần dần (tăng sinh khối). Vận tốc phát triển của chúng tỷ lệ nghịch với nồng độ ôxy hòa tan trong nước. Nếu chất hữu cơ có quá nhiều, nguồn ôxy không đủ sẽ tạo ra môi trường kị khí. Như vậy trong quá trình phân hủy hiếu khí thì vận tốc trao đổi của vi sinh vật phải luôn thấp hơn vận tốc hòa tan của ôxy trong nước. Thực vật phù du và các sinh vật tự dưỡng khác sử dụng CO2 và khoáng chất để tổng hợp chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu ôxy trong nước thải. Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinhsẽ làm tiêu hao chất dinh dưỡng, chất khoáng và cả kim loại độc hại. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của vi sinh vật. Trong hồ sinh học được chia làm 3 phần: phần hiếu khí là phần tiếp giáp với mặt thoáng xuống sâu vài chục centimet, phần tiếp theo là phần ki khí tùy nghi và phần cuối cùng là khu vực kị khí. Ơû phần hiếu khí, ôxy luôn có khuynh hướng khuếch tán vào nước, dưới tác dụng của gió góp phần làm tăng khả năng hòa trộn ôxy vào nước. Ơû vùng này vào ban ngày, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 và các chất vô cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trưởng, đồng thời thải ôxy vào nước. Các vi sinh vật hiếu khí đặc biệt là vi khuẩn hiếu khí, chúng sẽ sử dụng ôxy này để phân giải chất hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus licheniforms,sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào không khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa pH= 5.5 ÷ 9 nhưng tốt nhất là 7.5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, ôxy hòa tan cần là 0.5mg/l, nhiệt độ từ 5 – 400C. Các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí thải ra môi trường CO2 , nguồn CO2 cung cấp cho hoạt động của tảo và thực vật phù du khác phát triển. Quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu dùng các biện pháp tác động vào như : sục khí, làm tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật làm sạch nước thải đều là vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí và ưa ấm. Vì vậy mà nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lý là 20 – 40 0C, tối ưu là 25 – 30 0C. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1 : Ôxy hóa chất hữu cơ. CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H Giai đoạn 2 : Tổng hợp xây dựng tế bào. CxHyOz + O2 tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H Giai đoạn 3 : Ôxy hóa chất liệu tế bào. C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H Các công nghệ sử dụng phương pháp phân hủy hiếu khí. Bể Aeroten Lọc sinh học Hồ sinh học Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc Bể Aeroten. Bể Aeroten thông thường Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút (plug – flow) khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng. Trong bể này nước thải có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoàn tính tuần hoàn đưa vào đầu bể. Ơû chế độ dòng chảy nút, bông bùn có đặc tính tốt hơn, dễ lắng. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể. Hình 9 : Bể Aeroten thông thường - Bể Aeroten mở rộng. Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 – 30 ngày). Hàm lượng bùn thích hợp trong khoảng 3000 – 6000 mg/l. - Bể Aeroten xáo trộn hoàn toàn. Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu ôxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí (motor và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. Hình 10 : Bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn Bể SBR ( bể hoạt động gián đoạn) Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cạn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có một điều khác là tất cả các quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: làm đầy, phản ứng, xả cạn, ngưng.. Mương ôxy hóa Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để tránh cặn lắng. Bể lọc sinh học hiếu khí. Bể lọc sinh học là công trình trong đó nước thải được lọc qua lớp vật liệu lọc có kích thước hạt lớn. Bề mặt các hạt vật liệu đó được bao bọc bởi một màng sinh vật do loại vi sinh vật hiếu khí tạo thành. Sau khi lắng trong các bể lắng đợt 1 nước trong được cho qua bể lọc sinh vật. Ơû đó màng sinh học sẽ hấp phụ các chất phân tán nhỏ, chưa kịp lắng, cả các chất ở dạng keo và hòa tan. Các chất hữu cơ bị màng sinh vật giữ lại sẽ bị ôxy hóa bởi các vi sinh vật hiếu khí. Chúng sử dụng các chất hữu cơ, một phần để sinh ra năng lượng cần thiết cho sự sống và hoạt động, một phần để xây dựng tế bào (nguyên sinh chất) và tăng khối lượng cơ thể. Như vậy một phần các chất bẩn hữu cơ bị loại khỏi nước thải, mặt khác khối lượng màng sinh vật hoạt tính trong vật liệu lọc đồng thời cũng tăng lên. Màng đó sau một thời gian già cỗi, chết đi và bị dòng nước mới cuốn khỏi bể lọc. Thực chất quá trình ôxy hóa diễn ra trong bể lọc sinh học tương tự như các quá trình diễn ra ở cánh dồng tưới, cánh đồng lọc. Song nhờ những điều kiện nhân tạo thuận lợi đối với sự sống, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí nên các quá trình ôxy hóa sinh hóa trong các bể sinh vật diễn ra mạnh hơn nhiều do đó kích thước công trình cũng nhỏ hơn nhiều. Theo chế độ làm việc của các bể lọc chia ra làm 2 loại: bể lọc hoạt đông theo chu kì và bể lọc hoạt động liên tục. Bể lọc hoạt động theo chu kì do công suất nhỏ, giá thành lại cao nên hiện nay hầu như không được sử dụng. Theo công suất và cấu tạo, những bể lọc hoạt động liên tục được chia ra làm các loại: bể lọc sinh vật nhỏ giọt (lớp vật liệu lọc không ngập nước), bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước, bể lọc sinh vật cao tải (hay Aerophin), bể lọc sinh vật có chiều cao lớn (tháp lọc sinh học). Theo phương thức cung cấp người ta chia ra các bể lọc với thông gió tự nhiên và nhân tạo. Bể lọc sinh học hiện đại gồm những lớp vật liệu tiếp xúc có khả năng thấm cao cho phép vi sinh vật bám dính và nước thải có thể đi qua. Môi trường lọc có thể là đá. Kích thước đường kính thay đổi từ 25 – 100 mm. Chiều sâu lớp đá tùy theo thiết kế thông thường từ 0.9 – 2.0 m, trung bình là 1.8m. Lọc sinh học có thể dùng vật liệu lọc cải tiến là plastic, có thể là hình vuông hoặc hình khác với chiều sâu thay đổi từ 9 – 12 m. Chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy bởi quần thể sinh vật bám dính. Chất hữu cơ trong nước thải được hấp phụ lên màng sinh học hoặc lớp nhầy. Ơû lớp ngoài của lớp màng nhầy sinh học (0.1 – 0.2mm), chất hữu cơ sẽ được phân hủy hiếu khí. Khi sinh vật tăng trưởng thì lớp màng nhầy tăng lên, và ôxy khuếch tán được tiêu thụ trước khi nó có thể thấm vào chiều sâu lớp màng nhầy. Do đó môi trường kị khí sẽ nằm gần bề mặt lớp vật liệu lọc. Khi độ dày của màng nhầy tăng, các chất hữu cơ hấp phụ được chuyển hóa trước khi nó tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu. Kết quả vi sinh vật gần bề mặt vật liệu phải hô hấp nội bào do không có nguồn chất dinh dưỡng thích hợp do đó làm mất khả năng bám dính. Sau đó màng nhầy này bị rửa trôi, màng nhầy mới được hình thành. 4.2.3.2. Phương pháp kị khí. Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có ôxy nhờ sự hoạt động của hệ vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện kị khí. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là axit hữu cơ, các amol, NH3, H2S và CH4 vì vậy quá trình này gọi là quá trình lên men kị khí sinh mêtan hay lên men mêtan. Quá trình phân hủy kị khí gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn thủy phân. Dưới tác dụng của enzym thủy phân do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân thành đường đơn giản; Protein bị thủy phân thành peptic, axit amin; chất béo thủy phân thành glyxerin và axit béo. - Giai đoạn tạo khí. Sản phẩm thủy phân này tiếp tục phân hủy tạo thành khí CO2, CH4 ngoài ra còn có một số khí khác như: H2S, N2 và một ít muối khoáng. Các hydrat bị phân hủy sớm nhất và nhanh nhất hầu hết chuyển thành CO2, CH4. Các hợp chất hữu cơ hòa tan bị phân hủy gần như hoàn toàn (axit béo tự do hầu như bị phân hủy 80 – 90%, axit béo loại este phân hủy 65 – 68%). Riêng hợp chất chứa lygin là chất khó phân hủy nhất, chúng là nguồn tạo ra mùi. Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện kị khí, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CH4 chiếm 60 – 75%. Quá trình lên men mêtan gồm 2 pha điển hình: pha axit và pha kiềm. Ơû pha axit, hydratcacbon (xellulo, tinh bột, các loại đường) dễ bị phân hủy tạo thành axit hữu cơ có phân tử lượng thấp (axit propinic, butyric, axetic). Một phần chất béo cũng chuyển hóa thành axit hữu cơ. Đặc trưng của pha này là tạo thành axit, pH của môi trường có thể thấp hơn 5 và xuất hiện mùi hôi. Cuối pha, axit hữu cơ và các chất tan có chứa nito tiếp tục phân hủy thành những hợp chất của amol, amin, muối của axit cacbonic và tạo thành một số khí như : CO2, CH4 , H2S, N2, indol, mecaptan gây mùi khó chịu, lúc này pH của môi trường bắt đầu tăng chuyển sang trung tính và sang kiềm. Ơû pha kiềm, đây là pha tạo thành khí CH4 . Các sản phẩm thủy phân của pha axit làm cơ chất cho quá trình lên men mêtan và tạo thành CH4, CO2, pH của pha này chuyển hoàn toàn sang môi trường kiềm. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ trong môi trường kị khí là quá trình phức tạp với sự tham gia của nhiều vi sinh vật kị khí. Nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí là 10 – 150C, 20 – 400C và trên 400C, thời gian lên men kéo dài trong khoảng 10 – 15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài hàng tháng. Công nghệ xử lý kị khí Sinh trưởng bám dính Sinh trưởng lơ lửng Tiếp xúc kị khí Tầng lơ lửng Vách ngăn Lọc kị khí Xáo trộn hoàn toàn UASB Quá trình xử lý với vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng. Bể phản ứng tiếp xúc kị khí Đối với nước thải BOD cao, xử lý bằng phương pháp kị khí tiếp xúc rất hiệu quả. Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với bùn tuần hoàn và sau đó được phân hủy trong bể phản ứng kín không cho không khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi vào bể lắng hoặc tuyển nổi, nước trong đi ra nếu chưa đạt yêu cầu xả vào nguồn tiếp nhận thì phải xử lý tiếp bằng phương pháp hiếu khí với Aeroten hoặc lọc sinh học. Bùn kị khí sau khi lắng được hồi lưu để nuôi cấy trong nước thải mới. Lượng sinh khối vi sinh vật kị khí thấp nên bùn dư thừa ra là rất ít. Bể xử lý bằng lớp bùn kị khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB). UASB là bể xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, phương pháp này phát triển mạnh ở Hà Lan. Xử lý bằng phương pháp kị khí được ứng dụng để xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng thấp và sản sinh năng lượng. Chức năng của bể UASB là thực hiện phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí thành các dạng khí sinh học. Các chất hữu cơ trong nước thải đóng vai trò chất dinh dưỡng cho vi sinh vật. Nước thải đi từ dưới lên với vận tốc được duy trì trong khoảng 0.6 – 1.2 m/h. thời gian lưu nước trong bể thường kéo dài 30 – 40 giờ. Hoạt động của bể UASB cần duy trì ở điều kiện thích hợp: pH khoảng 7 – 7.2, nhiệt độ ổn định 33 – 350C, tải trọng hữu cơ đạt từ 10 – 15kg/m3.ngày. Bùn trong bể UASB chia thành 2 lớp: lớp bùn đặc và lớp bùn bông; nếu hoạt động tốt thì chiều cao lớp bùn bông gấp 2 lần chiều cao lớp bùn đặc, cần có sự thu bùn thích hợp để tránh hiện tượng bùn trong bể quá nhiều hoặc quá ít. Thể tích khí tạo thành từ 0.2 – 0.5 kg/m3 BOD, bùn dư trong bể đưa sang bể nén làm phân bón. Đây là một trong những quá trình kị khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do: Cả 3 quá trình phân hủy – lắng lưu – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình. Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. Ít tiêu tốn năng lượng vận hành Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn và lượng bùn sinh ra dễ tách nước. Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí mêtan Quá trình xử lý