Bể kỵ khí là xử lý các hợp chất hữu cơ, vô cơ với sự tham gia của nhóm các vi sinh vật kỵ khí. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, các vi sinh vật kỵ khí sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ hay vô cơ này như chất nhận điện tử để chuyển hóa hay phân hủy chúng thành các hợp chất ở dạng khí. Bể kỵ khí được sử dụng cho mục đích xử lý nước thải công nghiệp, sinh hoạt để quản lý chất thải hoặc sản xuất nhiên liệu. Thường có các quá trình phân hủy các hợp chất chất hữu cơ hay vô cơ của hệ vi sinh vật kỵ khí thể hiện thông qua các phương trình:

chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác và chất vô cơ (NO3) + VK kỵ khí → NO2 + N2O + NO + N2 ↑ (quá trình khử nitrat).

Quá trình oxy hóa amoni trong điều kiện kỵ khí (Anammox):

NH4+ + NO2- + vi khuẩn kỵ khí → N2 + H¬2O.

Trong quá trình photphorit hóa với sự tham gia của vi khuẩn Acinetobacter, các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được chuyển hóa thành các hợp chất dễ phân hủy. Trong quá trình phân hủy kỵ khí, vi sinh vật lấy năng lượng từ các quá trình chuyển hóa cho sinh trưởng tế bào. Sản phẩm tạo thành thường ở dạng khí chủ yếu như CH4, CO2, N2, H2 và H2S. Quá trình phân hủy kỵ khí thường qua bốn giai đoạn:

• giai đoạn thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử như protein, carbohydrate, chất béo, cellulose, lignin,… tạo thành những phân tử đơn giản, dễ phân huỷ hơn như các amino axit, đường đơn, methanol, các rượu đơn * giản và các axit béo khác
• giai đoạn axit hoá, các chất hữu cơ đơn giản lại phân giải chuyển hoá thành axit axetic, H2 và CO2
• giai đoạn axetate hoá và giai đoạn methane hoá.

Để các quá trình kỵ khí diễn ra thuận lợi, bể kỵ khí thường được bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp để có thể khuấy trộn dòng nước bên dưới khuếch tán đều môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật thiếu khí phát triển. Ngoài ra để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, BKK thường bổ sung thêm các giá thể như một chất mang cho vi sinh vật bám dính để sinh trưởng. Bể kỵ khí bao gồm các mô hình xử lý khác nhau như đưa dòng nước chảy ngược từ dưới lên (UASB) hay dạng lọc sinh học. Độ sâu của các BKK phải đủ lớn và đạt độ ổn định để quá trình phân hủy xảy ra nhanh và đạt hiệu quả cao. Quá trình hoạt động của UASB như sau: nước thải trong bể phản ứng được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật. Hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn, lỏng và khí, qua đó các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể lắng và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy ra ngoài.

Hiện nay mô hình xử lý kỵ khí AFR (Anaerobic filter reactor) cũng được áp dụng. Tại hệ thống lọc kỵ khí này, các vi sinh vật tạo màng sinh học trong bùn lơ lửng sẽ bám dính trên các vật liệu lọc được đặt trong bể với dòng chảy của nước thải từ dưới lên hoặc từ trên xuống và chúng sẽ không bị rửa trôi trong quá trình xử lý. Khi nước thải qua màng lọc các chất ô nhiễm sẽ bị giữ lại để vi sinh vật phân hủy và chuyển hóa, phần bùn cặn sẽ bị loại bỏ.

Tập tin:Hình 1. Mô hình bể kỵ khí trong xử lý nước thải.jpg

Hình 1. Mô hình bể kỵ khí trong xử lý nước thải

(https://hoabinhxanh.vn/xu-ly-nuoc-thai-bang-phuong-phap-sinh-hoc-ky-khi)

Tài liệu tham khảo

1. Bhatt A. H., Tao L., Economic Perspectives of Biogas Production via Anaerobic Digestion. Bioengineering, 7(3): 74, 2020.
2. Dang Huy Quoc Anh, Prapakorn Tantayotai, Kraipat Cheenkachorn, Malinee Sriariyanun Anammox Process: the Principle, the Technological Development and Recent Industrial Applications. KMUTNB Int. J. Appl. Sci. Technol., 8 (4): 237-244, 2015.
3. Grandoa R., Antuneab A. M. S., da Fonseca F. V., Sánchez A., Barrena R., Font X., Technology overview of biogas production in anaerobic digestion plants: A European evaluation of research and development. Renew. Sustain. Ener. Rev., 80: 44-53, 2017.