Bể kỵ khí BIOGAS hoạt động tốt ở điều kiện nào?

Trong ngành chế biến tinh bột sắn, nước thải luôn là một trong những thách thức lớn nhất đối với doanh nghiệp. Hàm lượng hữu cơ, COD và BOD cao khiến quá trình xử lý trở nên phức tạp và chi phí vận hành không hề nhỏ. Trong bối cảnh đó, bể kỵ khí Biogas đã trở thành giải pháp tối ưu, vừa xử lý nước thải hiệu quả, vừa tận dụng được nguồn chất hữu cơ để sinh khí năng lượng. Nhưng bể kỵ khí Biogas có thực sự hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện? Câu trả lời là không. Để hệ thống Biogas duy trì được hiệu suất ổn định, nhiều yếu tố kỹ thuật và sinh học cần được kiểm soát chặt chẽ.

Bể kỵ khí Biogas và vai trò trong xử lý nước thải tinh bột sắn

Công nghệ xử lý kỵ khí không phải là mới, nhưng sự ra đời và phát triển của bể Biogas đã tạo nên bước ngoặt trong ngành xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là trong chế biến tinh bột sắn. Bằng cách tận dụng các vi sinh vật kỵ khí, bể Biogas có khả năng phân hủy phần lớn chất hữu cơ có trong nước thải, giảm COD và BOD ở mức cao, đồng thời sinh ra khí Biogas chứa methane (CH₄) và carbon dioxide (CO₂). Đây không chỉ là phương pháp xử lý thân thiện môi trường mà còn giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí năng lượng thông qua việc tận dụng khí Biogas cho lò hơi hoặc phát điện.

Tại Việt Nam, nơi ngành sản xuất tinh bột sắn phát triển mạnh, bể kỵ khí Biogas đã được ứng dụng rộng rãi. Ngoài hiệu quả xử lý, hệ thống này còn mang lại lợi ích kinh tế kép: giảm gánh nặng ô nhiễm và biến chất thải thành năng lượng có ích. Chính vì vậy, Biogas trở thành lựa chọn hàng đầu của nhiều doanh nghiệp chế biến nông sản.

Điều kiện để bể kỵ khí Biogas hoạt động ổn định và hiệu quả

Nhiệt độ tối ưu

Vi sinh vật kỵ khí nhạy cảm với điều kiện nhiệt độ. Có hai khoảng nhiệt độ tối ưu: mesophilic (30–38°C) và thermophilic (50–55°C). Trong thực tế vận hành ở miền Nam Việt Nam, chế độ mesophilic thường được áp dụng nhiều hơn nhờ phù hợp với khí hậu tự nhiên.

Nếu nhiệt độ giảm xuống quá thấp, hoạt động phân hủy hữu cơ sẽ bị chậm lại, dẫn đến giảm sinh khí và tích tụ acid hữu cơ trong bể. Ngược lại, nhiệt độ tăng cao đột ngột có thể gây sốc vi sinh, làm chết các chủng vi khuẩn methanogenic. Do đó, việc duy trì sự ổn định nhiệt độ là yếu tố sống còn. Các biện pháp thường dùng là cách nhiệt bể, che chắn, hoặc điều chỉnh lưu lượng nước thải đầu vào để tránh dao động mạnh.

Độ pH

pH là một trong những thông số quan trọng nhất để đánh giá sự ổn định của bể Biogas. Khoảng pH tối ưu cho vi sinh methanogenic là 6.8 – 7.5. Nếu pH giảm xuống dưới 6.5, quá trình acid hóa sẽ chiếm ưu thế, dẫn đến tình trạng “chua bể” – một sự cố thường gặp khiến khí Biogas giảm mạnh và mùi hôi gia tăng.

Để kiểm soát pH, doanh nghiệp có thể bổ sung các chất kiềm như NaHCO₃, CaCO₃, hoặc sử dụng chế phẩm vi sinh kỵ khí nhằm cân bằng quá trình phân hủy. Việc duy trì tỷ lệ cân đối giữa vi khuẩn acidogenic và methanogenic chính là chìa khóa để giữ pH ổn định.

Tải trọng hữu cơ (OLR)

Tải trọng hữu cơ phản ánh lượng chất hữu cơ đưa vào bể trong một ngày. Đối với nước thải tinh bột sắn, OLR lý tưởng thường dao động từ 2–8 kg COD/m³.ngày. Nếu vượt quá ngưỡng này, vi sinh sẽ không kịp phân hủy, dẫn đến hiện tượng quá tải, bọt khí nhiều, bùn nổi, thậm chí gây tắc nghẽn.

Doanh nghiệp cần kiểm soát lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào bằng cách điều chỉnh bể điều hòa, đồng thời kết hợp bổ sung vi sinh kỵ khí để nâng cao khả năng phân hủy. Khi tải trọng được duy trì hợp lý, bể Biogas không chỉ vận hành ổn định mà còn tăng hiệu suất sinh khí.

Thời gian lưu nước (HRT)

Thời gian lưu nước trong bể (Hydraulic Retention Time – HRT) có ý nghĩa quyết định đến khả năng xử lý. Với nước thải tinh bột sắn, HRT thường dao động từ 20–30 ngày. Nếu thời gian lưu quá ngắn, vi sinh chưa kịp phân hủy hết chất hữu cơ thì nước thải đã thoát ra ngoài, làm giảm hiệu quả xử lý. Ngược lại, nếu HRT quá dài, bể chiếm diện tích lớn và phát sinh nhiều bùn dư.

Một hệ thống Biogas hiệu quả phải được thiết kế và vận hành sao cho HRT vừa đủ, kết hợp với sự cân bằng tải trọng hữu cơ và mật độ bùn vi sinh trong bể.

Tỉ lệ C/N (Carbon/Nitơ)

Tỉ lệ C/N là một yếu tố thường bị bỏ qua nhưng lại vô cùng quan trọng. Giá trị tối ưu của C/N cho quá trình kỵ khí là 20–30/1. Nếu tỷ lệ này thấp, tức là dư thừa nitơ, sẽ sinh ra amonia (NH₃), gây độc và ức chế vi sinh methanogenic. Nếu quá cao, nghĩa là thiếu nitơ, tốc độ phân hủy sẽ chậm lại, kéo dài HRT và giảm sinh khí.

Nước thải tinh bột sắn vốn giàu carbon nhưng nghèo nitơ, do đó cần có giải pháp bổ sung nitơ hoặc dùng chế phẩm vi sinh chuyên dụng để cân bằng dinh dưỡng cho hệ kỵ khí.

Quản lý bùn kỵ khí

Bùn vi sinh là “trái tim” của bể Biogas. Đây là nơi tập trung các quần thể vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy. Việc duy trì mật độ bùn kỵ khí hoạt tính cao sẽ giúp bể hoạt động ổn định hơn. Tuy nhiên, trong thực tế, nhiều doanh nghiệp gặp phải vấn đề bùn nổi, bùn trôi, hoặc giảm hoạt tính bùn do độc chất.

Giải pháp hiệu quả là bổ sung chế phẩm vi sinh định kỳ để tái tạo quần thể vi sinh khỏe mạnh, đồng thời kiểm soát tải trọng hữu cơ và tránh sự xuất hiện của các chất độc hại trong nước thải.

Giải pháp sinh học giúp bể kỵ khí Biogas hoạt động tối ưu

Trong những năm gần đây, việc kết hợp bể Biogas với các chế phẩm vi sinh chuyên dụng đã chứng minh được hiệu quả vượt trội. Một trong những giải pháp được ứng dụng rộng rãi là FUGREEN AN5 vi sinh kỵ khí được nghiên cứu dành riêng cho hệ thống Biogas.

FUGREEN AN5 giúp tăng nhanh mật độ vi sinh methanogenic, rút ngắn thời gian khởi động bể, đồng thời đẩy mạnh quá trình phân hủy hữu cơ. Nhờ đó, lượng khí Biogas sinh ra nhiều hơn, mùi hôi giảm rõ rệt và bùn thải được hạn chế. Các nghiên cứu thực tế cho thấy, khi có sự hỗ trợ của FUGREEN AN5, bể Biogas xử lý nước thải tinh bột sắn có hiệu suất COD cao hơn 15–25% so với bể không bổ sung vi sinh.

Ngoài ra, doanh nghiệp còn có thể kết hợp FUGREEN AN5 với các dòng vi sinh hiếu khí và xử lý amonia như MIC305, AMO5 để hoàn thiện quy trình xử lý. Điều này không chỉ đảm bảo nước thải đầu ra đạt chuẩn mà còn nâng cao tính ổn định lâu dài của hệ thống.