Nguyên lý hoạt động của bể kỵ khí trong xử lý nước thải tinh bột mì

Bể kỵ khí là một trong những công trình quan trọng trong xử lý nước thải, đặc biệt với nước thải tinh bột mì có tải lượng ô nhiễm hữu cơ cao. Công nghệ này không chỉ giúp loại bỏ BOD, COD, TSS mà còn tạo ra khí methane một nguồn năng lượng tái tạo có giá trị. Bằng cách ứng dụng vi sinh kỵ khí, bể kỵ khí hay Biogas vừa giải quyết được vấn đề môi trường, vừa tối ưu chi phí vận hành, hướng tới xử lý nước thải bền vững.

Bể kỵ khí là gì?

Bể kỵ khí là hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp yếm khí, tức là không có oxy hòa tan. Trong bể, vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy chất hữu cơ, biến chúng thành khí CH₄, CO₂ và các hợp chất vô cơ đơn giản.

Đặc biệt, bể kỵ khí được thiết kế để nước thải đi từ dưới lên, tiếp xúc trực tiếp với lớp bùn vi sinh. Trong quá trình đó, nước bùn khí được tách hiệu quả nhờ hệ thống lắng và tách ba pha. 

Ứng dụng phổ biến: xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao như tinh bột mì, bia rượu nước giải khát, chế biến thực phẩm, chăn nuôi bể kỵ khí đặc biệt hiệu quả cho nước thải tinh bột mì bởi:

• Hàm lượng hữu cơ cao, dễ phân hủy.
• Tạo khí methane và CO₂ tận dụng làm năng lượng.
• Thiết kế ba pha (nước – bùn – khí) giúp tách hiệu quả.

Bể kỵ khí

Vai trò của vi sinh kỵ khí trong bể

Vi sinh vật kỵ khí chính là “trái tim” của bể kỵ khí. Chúng thực hiện quá trình phân hủy và chuyển hóa chất hữu cơ qua 3 giai đoạn: thủy phân, lên men, methane hóa.

Những giá trị nổi bật của vi sinh kỵ khí:

• Phân hủy chất hữu cơ → giảm mạnh COD, BOD.
• Thích ứng với điều kiện khắc nghiệt → duy trì hiệu quả ổn định.
• Sinh khí methane (CH₄) → tái sử dụng làm năng lượng.
• Tái chế chất dinh dưỡng → góp phần cân bằng hệ sinh thái.
• Kết hợp hiếu khí → tăng hiệu suất xử lý khi áp dụng mô hình nhiều tầng.
  

Tham khảo bài viết : https://fugreen.com.vn/giai-phap-vi-sinh-fugreen-tang-khi-biogas-be-ky-khi/

Nguyên lý hoạt động của bể kỵ khí

Bể kỵ khí hoạt động qua 3 giai đoạn chính:

Thủy phân: Các hợp chất hữu cơ lớn (tinh bột, protein, chất béo) → được enzyme vi sinh phân giải thành hợp chất đơn giản (đường, axit amin, axit béo).

Lên men axit: Chất hữu cơ đơn giản tiếp tục bị vi sinh axit hóa phân hủy thành axit béo, H₂, CO₂.

Methane hóa: Vi sinh methane chuyển hóa sản phẩm của giai đoạn (2) thành CH₄ + CO₂. Đây chính là khí Biogas nguồn năng lượng tái tạo quan trọng. Các phản ứng điển hình bao gồm

CH₃COOH → CH₄ + CO₂

CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O

Một số loại bể kỵ khí điển hình

• UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Thông dụng nhất, xử lý nước thải có BOD, COD cao.
• ABR (Anaerobic Baffled Reactor): Có nhiều ngăn, tăng hiệu suất xử lý tuần tự.
• EGSB (Expanded Granular Sludge Bed): Phiên bản cải tiến của UASB, giữ bùn ở trạng thái lơ lửng.
• IC (Internal Circulation): Kết hợp hai tầng UASB, tiết kiệm diện tích và tăng hiệu quả.

Ưu điểm và nhược điểm của bể kỵ khí

Ưu điểm

• Không cần cấp oxy, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.
• Ít bùn thải hơn so với bể hiếu khí, giảm chi phí và công đoạn xử lý bùn.
• Tạo khí methane (CH₄) – nguồn năng lượng sạch có thể thu hồi và tái sử dụng.
• Xử lý hiệu quả nước thải hữu cơ cao, đặc biệt với ngành tinh bột, thực phẩm, đồ uống…
• Áp dụng đa dạng cho cả nước thải công nghiệp lẫn sinh hoạt.
• Hiệu suất xử lý COD lên đến 80%, vượt trội nhiều phương pháp khác.
• Ít nhu cầu dinh dưỡng (N, P), tiết kiệm chi phí bổ sung hóa chất.
• Hoạt động ổn định, có thể gián đoạn mà không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả.
• Chi phí đầu tư và vận hành thấp, chịu tải trọng hữu cơ cao, phù hợp dài hạn.

 Nhược điểm

• Thời gian khởi động bể kỵ khí thường khá lâu do vi sinh vật phát triển chậm, khiến hiệu quả xử lý ban đầu chưa cao.
• Hệ thống của bể kỵ khí không phù hợp khi xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ thấp, nên ứng dụng bị hạn chế trong một số trường hợp.
• Các thông số như nhiệt độ, độ pH, tải trọng phải được kiểm soát nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu quả xử lý, yêu cầu kỹ thuật vận hành chuyên sâu.
• Quá trình phân hủy kỵ khí sinh ra khí H₂S có mùi hôi, nếu không được xử lý sẽ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
• Bể kỵ khí không loại bỏ hiệu quả các chất dinh dưỡng như Nitơ và Photpho, do đó cần kết hợp thêm các công nghệ xử lý khác để đạt chuẩn đầu ra.