Vừa qua, công ty TNHH Công Nghệ Kỹ Thuật SACOTEC đã được chủ đầu tư trại heo An Phú – Bình Phước tin tưởng giao cho nhiệm vụ phục hồi lại biogas do không phát sinh khí, đồng thời COD, BOD, Tổng Nito sau biogas rất cao, làm ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo phía sau.

Trại heo An Phú là trại heo hậu bị 10000 con, với lưu lượng nước thải lên tới 250m3/ngày.đêm, hầm biogas đã được làm 2 năm, tuy nhiên gần như việc phát sinh khí và xử lý hầu như không đạt, mặc dù nhà thầu trước đã thử rất nhiều cách, tuy nhiên việc hoạt động của biogas vẫn không đạt hiệu quả như mong muốn.

SACOTEC trước khi nói về quy trình và cách xử lý để làm biogas hoạt động tốt hơn, thì SACOTEC xin nhắc quy trình và cơ chế hình thành trong biogas.

1.Cơ chế hoạt động của biogas chính là dùng các vi sinh vật kỵ khí để xử lý chất thải heo.

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tùy nghi để phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải, ở điều kiện không có oxi hòa tan với nhiệt độ, pH… thích hợp để cho các sản phẩm dạng khí (CO2, CH4). Quá trình phân hủy kị khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát:

(CHO)n NS → CO2 + H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + Tế bào vi sinh

Quá trình sinh học kị khí có thể xử lý nước thải có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD ≥ 10 – 30 (g/l). Có nhiều chủng loại vi sinh vật cùng nhau làm việc để biến đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí sinh học. Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn

–       Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

–       Giai đoạn 2: Acid hóa;

–       Giai đoạn 3: Acetate hóa;

–       Giai đoạn 4: Methane hóa.

Các chất thải hữu cơ chứa các nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat. Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau:

–      4H2 + CO2   –> CH4 + 2H2O

–      4HCOOH   –>  CH4 + 3CO2 + 2H2O

–      CH3COOH –>  CH4 + CO2

–      4CH3OH –>  3CH4 + CO2 + 2H2O

–      4(CH3)3N + H2O –>  9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3

–       Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process),

1.1. Công nghệ xử lý bể kỵ khí

Trong quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ kỵ khí, các chất hữu cơ trong nước thải được chuyển hoá thành mêtan và khí cacbonic, quá trình được thực hiện không có mặt của oxy. Hệ thống xử lý kỵ khí có thể là các ao kỵ khí hoặc các dạng khác nhau của bình phản ứng tải trọng cao.

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao. Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn 2,4m (8ft), có thể đạt đến 9,1m với thời gian lưu nước dao động trong khoảng 20–50 ngày.

Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hoá chất hữu cơ thành CO2, CH4, các khí khác, các acid hữu cơ và tế bào mới. Hiệu suất chuyển hoáBOD5 có thể đạt đến 70 – 80%.

1.2.Sinh học kị khí 2 giai đoạn

Giai đoạn đầu thường là quá trình phân hủy tải trọng cao với sự hòa trộn liên tục các chất trong khi đó ở giai đoạn 2 thường là sự hòa trộn ở tải trọng thấp với sự nổi trên bề mặt và pha trộn không liên tục. Các chất hữu cơ cung cấp ban đầu ở dòng vào trong giai đoạn 1 thường lớn hơn so với giai đoạn 2.

1.3.Chu trình kị khí

Qúa trình:

Lên men

Chất hữu cơ   ——->   CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
                    Yếm khí

Hỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí sinh học hay biogas. Thành phần của Biogas như sau:

Methane (CH4)55¸ 65%
Carbon dioxide (CO2)35¸45%
Nitrogen (N2)0¸3%
Hydrogen (H2)0¸1%
Hydrogen Sulphide (H2S)0¸1%

Chu trình trong tự nhiên:

– Phân hủy kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:

  1. Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysaccaride, chất béo.
  2. Lên men các amino acid và đường.
  3. Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols).
  4. Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic).
  5. Hình thành khí methane từ acid acetic.
  6. Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình

phân hủy kỵ khí chất hữu cơ:

– Thủy phân

– Acid hóa:

– Acetic hoá (Acetogenesis):

– Methane hóa (methanogenesis):

1.4. Các phản ứng sinh hóa của quá trình yếm khí

Các hệ thống yếm khí ứng dụng khả năng phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy. Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên người ta thường đơn giản hóa chúng bằng phương trình sau đây:

Chất hữu cơ           lên men

———–>

           yếm khí

               CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S

Hỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí sinh học hay biogas. Thành phần của Biogas như sau:

Methane (CH4)55¸65%
Carbon dioxide (CO2)35¸45%
Nitrogen (N2)0¸3%
Hydrogen (H2)0¸1%
Hydrogen Sulphide (H2S)0¸1%

Methane có nhiệt trị cao (gần 9.000 kcal/m3). Do đó, nhiệt trị của Biogas khoảng 4.500¸ 6.000 kcal/m3, tùy thuộc vào phần trăm của methane hiện diện trong Biogas.

Quá trình phân hủy yếm khí được chia thành 3 giai đoạn chính như sau:

  1. Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử.
  2. Tạo nên các axít.
  3. Tạo methane.

Như vậy trong quá trình phân hủy và tạo thành biogas, vi sinh vật kị khí đóng vai trò chính, vì vậy muốn nâng cao hiệu suất xử lý, thì việc tạo môi trường cho vi sinh vật kị khí sống và xử lý rất quan trọng.

1.5.Môi trường sống của vi sinh vật kị khí gồm:

  • pH= 6.5 -7.5 Với các trại heo, thì việc đảm bảo pH rất khó, do quá trình xử trùng dùng javel, vôi tôi, NaOH làm tăng pH đột ngột và dài dẫn đến vi sinh chết rất nhiều.
  • Ảnh hưởng nhiệt độ: 30-40 độ.
  • Ảnh hưởng của kim loại nặng.
  • Các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng.

Như vậy để đảm bảo hiệu suất xử lý, thì SACOTEC đã tiến hành kiểm tra toàn bộ tất cả các công đoạn như từ nước đầu ra, test mẫu, kiểm tra pH, kiểm tra lượng vôi, xút sử dụng trong trại. Sau đó chúng tôi đã tìm ra nguyên nhân như sau:

  • Màng sinh học được tạo ra trong quá trình lâu dài ở biogas, làm ảnh hưởng tới quá trình sinh khí và xử lý.
  • Trại khử trùng rất nhiều, liên tục và đậm đặc, pH đầu vào trung bình từ 8-8,5 thậm chí lên 9.
  • Nước vào ống khí gas dẫn ra tại van xả tự động
  1. Phương án xử lý biogas bằng vi sinh kị khí.

SACOTEC đã tiến hành kiểm tra và quyết định sử dụng sản phẩm vi sinh Microbe-lift để tiến hành xử lý biogas. Tuy nhiên, sãn phẩm đó ngay lúc chúng tôi sử dụng chưa được sử dụng nhiều và cũng chưa có phương án cụ thể để xử lý, vì ở Việt Nam, các chủ trang trại dường như quên đi bể biogas mà chỉ tập trung vào bể xử lý nước thải, làm cho việc cung cấp vi sinh cho hầm biogas rất ít.

Tuy nhiên sau khi họp và phân tích, cũng như tiến hành thử nghiệm, thì công ty SACOTEC quyết định sử dụng sản phẩm Microbe-lift, tuy nhiên chúng tôi gần như phải thay đổi lại phương thức nuôi cấy và sử dụng sản phẩm này.

Tình trạng biogas ngay ban đầu
Tình trạng biogas ngay ban đầu
Tình trạng biogas ngày 3
Tình trạng biogas ngày 5
Tình trạng biogas ngày 7
Tình trạng biogas ngày 10
Tình trạng biogas ngày 12
Tình trạng biogas ngày 8
Tình trạng biogas ngày 14
Tình trạng biogas ngày 22
Đã phát sinh khí gas ngày 10 và có thể đốt được
Đã phát sinh khí gas ngày 12 và có thể đốt được
Đã phát sinh khí gas ngày 12 và có thể đốt được
Đã phát sinh khí gas ngày 14 và có thể đốt được
Đã phát sinh khí gas ngày 18 và có thể đốt được
nước đầu vào trắng xóa do vôi và xút để khử trùng trại
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra và vào ngày 20
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra và vào ngày 17
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra và vào ngày 7
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra và vào ngày 15
Nước thải chăn nuôi heo đầu vào ngày 3
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra ngày 2
Nước thải chăn nuôi heo đầu vào ngày 2
Nước thải chăn nuôi heo đầu ra ngày 1
Nước thải chăn nuôi heo đầu vào ngày 1

Trên đây là những hiệu quả mà SACOTEC đã làm được cho khách hàng, tuy nhiên tại sao chúng tôi lại làm giảm gần 50% chi phí xử lý cho quý khách hàng. Bởi vì:

Đầu ra biogas ban đầu

COD: 2500 mg/l

BOD: 1300mg/l

Tổng Nito: 996mg/l

Đầu ra biogas sau khi xử lý vi sinh:

COD: 1058 mg/l

BOD: 561 mg/l

Tổng nito: 334mg/l

Như vậy chi phí thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo tại trại heo An Phú hiện nay đã giảm đi 50%. Không những thế, về lâu dài, chi phí nuôi cấy lại vi sinh do quá tải sẽ giảm 80%, việc vận hành sẽ đơn giản hơn rất nhiều.
Hơn nữa, vi sinh vật mà SACOTEC cung cấp vào biogas còn làm giảm 80% hàm lượng H2S, giúp cho chủ trại bảo vệ lò đốt xác heo, máy phát điện khi sử dụng khí biogas.

Như vậy SACOTEC đã hoàn thành công tác xử lý cho biogas của trại An Phú, giúp chủ đầu tư không còn phải đau đầu trong bài toán xử lý nước thải, cũng như biogas nữa.

Mọi thông tin xin quý khách hãy liên hệ SACOTEC:

Công Ty TNHH Công Nghệ Kỹ Thuật SACOTEC
Địa chỉ: Số 25, Đường số 7, Phường 7, KDC Cityland , Gò Vấp, TP. HCM
MST: 0314671217 E-mail: tan.hoang.sacotec@gmail.com
Điện thoại: 0898.873.889 – 0869.357.596
Hotline: 0974.285.153

Website: http://sacotec.vn

 

1 COMMENT

Gửi phản hồi