Kỵ khí là gì? Ảnh hưởng của kỵ khí với hệ thống xử lý nước thải y tế Nihophawa như thế nào? Bài viết này sẽ giải đáp các thắc mắc trong quá trình sử dụng của khách hàng.

Kỵ khí là 1 quá trình xử lý sinh học do các vi sinh vật phân hủy vật chất trong môi trường không có oxy. Quá trình kỵ khí thường sử dụng trong các ngành công nghiệp, sản xuất nhiên liệu hoặc xử lý nước thải.

Sự ra đời của kỵ khí

Phần lớn quá trình kỵ khí lên men để sản xuất thực phẩm và đồ uống. Lên men tại nhà như sản xuất dưa muối cũng là 1 quá trình phân hủy kỵ khí.

Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra tự nhiên trong 1 số loại đất, trong 1 số trầm tích lưu vực sông, hồ và biển. Hoạt động đó được gọi là yếm khí. Nguồn khí metan tạo ra sau quá trình được phát hiện bởi Alessandro Volta vào năm1776.

Quá trình phân hủy bắt đầu bằng quá trình thủy phân vi khuẩn các nguyên liệu đầu vào. Các polyme hữu cơ không hòa tan như carbohydrate được phân hủy thành các dẫn xuất hòa tan có sẵn cho các vi khuẩn khác. Vi khuẩn tạo ra axit sau đó chuyển đổi đường và các axit amin thành carbon dioxide, hydro, amoniac và axit hữu cơ.

Trong acetogenesis, vi khuẩn chuyển đổi các axit hữu cơ tạo thành axit axetic, amoniac, hydro và carbon dioxide bổ sung. Cuối cùng, methanogens chuyển đổi các thành phẩm này sang khí metan và carbon dioxide. Quần thể vi khuẩn methanogen đóng vai trò không thể thiếu trong xử lý nước thải kỵ khí.

Cùng với hiếu khí, kỵ khí luôn là quy trình không thể tách rời, mang lại hiệu quả cho hệ thống xử lý nước thải.

Ứng dụng của kỵ khí

Phân hủy kỵ khí được sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải y tế phân hủy sinh học và bùn thải. Đây là 1 phần của hệ thống quản lý chất thải tích hợp. Quá trình phân hủy kỵ khí làm giảm lượng khí thải vào khí quyển. Các chất phân hủy kỵ khí cũng được sử dụng để nuôi trồng các loại cây ngắn hạn như ngô, lúa.

Phân hủy kỵ khí được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng đáp ứng nguồn năng lượng tái tạo. Quá trình này tạo ra khí sinh học như metan, carbon dioxide và 1 số loại khí khác. Các chất khí sinh học này được sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu đốt hoặc năng lượng kết hợp. Cũng có thể nâng cấp tái chế thành chất khí tự nhiên biomethane. Các sản phẩm thải từ quá trình kỵ khí giàu chất dinh dưỡng, được sử dụng làm phân bón.

Với việc tái sử dụng chất thải thành nguồn tài nguyên và phương pháp tiếp cận công nghệ mới đã làm giảm chi phí. Phân hủy kỵ khí trong những năm gần đây đã nhận được sự chú ý ngày càng lớn từ chính phủ các quốc gia phát triển như Anh, Mỹ, Đan Mạch …

Bạn có thể quan tâm tới 2 chỉ số quan trọng của nước thải. Hãy cùng tham khảo qua 2 bài viết

Quá trình kỵ khí trong xử lý nước thải y tế

Nhiều vi sinh vật ảnh hưởng tới quá trình phân hủy kỵ khí. Bao gồm: vi khuẩn hình thành axit axetic, vi khuẩn hình thành metan. Những sinh vật này thúc đẩy 1 số quá trình hóa học trong việc chuyển đổi sinh khối thành khí sinh học.

Oxy dạng khí được loại trừ khỏi các phản ứng bằng cách ngăn chặn vật lý. Các sinh vật kỵ khí sử dụng các chất nhận electron từ các nguồn khác ngoài khí oxy. Những chất nhận này có thể là vật liệu hữu cơ hoặc có thể được cung cấp bởi các oxit vô cơ từ nguồn vật liệu đầu vào. Khi nguồn oxy trong hệ thống kỵ khí có nguồn gốc từ vật liệu hữu cơ, sản phẩm cuối cùng chủ yếu sẽ là acohol, aldehyd, axit hữu cơ và carbon dioxide.

Với sự hiện diện của methanogen chuyên biệt, các chất trung gian được chuyển đôi thành sản phẩm cuối cùng của khí metan, carbon dioxide và hydro sulfua. Trong hệ thống kỵ khí, phần lớn năng lượng hóa học có trong nguyên liệu ban đầu được giải phóng bởi vi khuản methanogen dưới dạng metan.

Các quần thể vi sinh kỵ khí thường mất 1 khoảng thời gian đáng kể để tư thiết lập tạo ra hiệu quả hoàn toàn. Do đó, để thực hiện hiệu quả nhanh có thể thiết lập các vật liệu sẵn có vi sinh kỵ khí. Đây là quá trình “gieo hạt” phân hủy. Có thể sử dụng cách bổ sung bùn thải hoặc phân gia súc.

Các giai đoạn xử lý kỵ khí

4 giai đoạn chính của quá trình phân hủy kỵ khí bao gồm: thủy phân, hình thành axit (acidogenesis), sinh sản (acetogenesis) và sản xuất metan (methanogenesis). Quá trình tổng thể được mô tả bằng phản ứng hóa học sau:

C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4

Trong đó vật chất hữu cơ như glucose được phân hủy thành carbon dioxide (CO2) và metan (CH4) bởi các sinh vật kỵ khí.

Quá trình thủy phân

Trong hầu hết các trường hợp, sinh khối được tạo thành từ các polyme hữu cơ lớn. Để vi khuẩn kỵ khí có thể tiếp cận, các chuỗi này cần phải chia thành các phần nhỏ hơn. Những bộ phận cấu thành như monome, đường dễ dàng bị các vi khuẩn phân hủy. Quá trình phá vỡ chuỗi hữu cơ này sau đó hòa tan các phân tử nhỏ hơn vào dung môi gọi là thủy phân.

Thủy phân thành phần các polyme có trọng lượng phân tử cao này là bước đầu tiên thiết yếu trong quá trình phân hủy kỵ khí. Thông qua quá trình thủy phân, các phân tử hữu cơ phức tạp được phân hủy thành đường đơn giản, axit amin và axit béo.

Acetate và Hydro được sản xuất trong giai đoạn đầu có thể được cổ khuẩn methanogen sử dụng trực tiếp. Các phân tử khác như axit béo dễ bay hơi có chiều dài chuỗi lớn hơn acetate cần được phân hủy thành các hợp chất để methanogens có thể sử

Quá trình hình thành axit:

Quá trình sinh học của việc sản sinh axit dẫn đến sự phá vỡ thêm các thành phần còn lại do vi khuẩn gây nên (lên men). Tại đây, các axit béo dễ bay hơi VFA được tạo ra cùng amoniac, carbon dioxide, hydrro sulfide và các sản phẩm phụ khác.

Quá trình sinh sản:

Giai đoạn 3 trong phân hủy kỵ khí là acetogenesis. Tại đây, các phân tử đơn giản được tạo ra qua giai đoạn hình thành axit tiếp tục được phân hủy bởi acetogen để tạo ra axit axetic, carbon dioxide và hydro.

Quá trình sản xuất khí metan:

Giai đoạn cuối cùng là quá trình sinh khí metan. Các cổ khuẩn methanogens sử dụng các sản phẩm trung gian của giai đoạn trước và chuyển đổi chúng thành metan, carbon dioxide và nước. Các thành phần này chiếm phần lớn khí sinh học sinh ra từ quá trình phân hủy. Methanogens nhạy cảm với pH cả cao và thấp, hòa hợp với mức pH 6.5 đến 8. Các vật liệu còn lại chưa phân hủy được lại tiếp tục cấu thành quá trình phân hủy tiếp theo.

Xây dựng và cấu hình kỵ khí

Các bể phân hủy kỵ khí có thể được thiết kế và chế tạo để vận hành bằng cách sử dụng 1 số cấu hình khác nhau. Chúng có thể phân loại thành lô, điều kiện nhiệt độ trung bình so với nhiệt độ thường. Phân loại tỷ lệ chất rắn cao và thấp, giai đoạn đơn với quá trình đa tầng. Quá trình liên tục đòi hỏi thiết kế phức tạp hơn nhưng vẫn kinh tế hơn quy trình theo đợt. Bởi quy trình theo đợt đòi hỏi nhiều tiền xây dựng ban đầu và khối lượng hệ thống phân hủy lớn hơn để xử lý cùng 1 lượng chất thải.

Sử dụng năng lượng nhiệt là cần thiết cho hệ thống ưa nhiệt. Ưu điểm là đòi hỏi thời gian ít, tạo ra công suất khí và hàm lượng khí metan thu được cao hơn.

Đối với hàm lượng chất rắn dưới 15% được coi là thấp, trên 15% được coi là cao. Trong quá trình phân hủy đơn, hệ thống chứa 4 bước phân hủy kỵ khí. Ở hệ thống đa tầng sẽ sử dụng 2 hoặc nhiều bề phản ứng để phân hủy các giai đoạn thủy phân và tạo khí metan.

Như khách hàng đã biết, kỵ khí là một quá trình không thể thiếu đóng góp không nhỏ vào quá trình xử lý nước thải y tế. Trong mỗi hệ thống của Nihophawa lắp đặt cho khách hàng, kỵ khí được xem là bể được giám sát nghiêm ngặt bậc nhất. Để hiểu thêm về Kỵ khí và quy trình. Các bạn có thể để lại thông tin để nhận được tài liệu của HongPhat Tech Co., Ltd

Tải tài liệu tham khảo và tìm hiểu thêm về các tính năng của dòng sản phẩm trên