Bể UASB là gì? Cấu tạo, cách tính toán bể UASB để vận hành tốt nhất

Là một trong những loại bể kị khí có nhiều ưu điểm nên bể UASB trong xử lý nước thải luôn được nhiều nhà máy lựa chọn. Vậy bể UASB là gì? Cấu tạo, nguyên lý vận hành và tính toán bể UASB như thế nào để bể hoạt động tốt nhất?

Tất cả những câu hỏi này sẽ được Hút Bể Phốt 247 giải đáp cụ thể trong nội dung bài viết sau đây. Các bạn cùng tham khảo nhé.

Bể UASB là gì?

Bể UASB được sử dụng ngày càng phổ biến trong việc xử lý nước thải ở nước ta. Nhưng bạn có biết UASB là gì? hay nói cụ thể hơn, bể UASB là gì không?

UASB là chữ viết tắt của cụm từ Upflow Anaerobic Sludge Blanke. Đây là một dạng bể kị khí trong xử lý nước thải.

Trong bể kị khí UASB, nước thải được đưa vào từ đáy bể bằng hệ thống phân phối riêng. Dòng nước chuyển động thẳng đứng từ dưới ngược lên trên qua lớp đệm bùn trong đó gồm những sinh khối được tạo thành với dạng hạt nhỏ hoặc hạt lớn. Bằng cách này, nước thải có thể tiếp xúc với các hạt bùn một các thuận lợi.

Sau quá trình thủy phân trong bể UASB thì những khí được sinh ra sẽ giúp tạo nên sự chuyển động bên trong lớp đệm bùn.

Cấu tạo bể UASB

Khi tính toán bể UASB, người ta có thể xây dựng chúng bằng bê tông cốt thép và có hình chữ nhật. Trong bể UASB, người ta cũng thường lắp thêm một tấm chắn khí có độ nghiêng >=35 độ so với phương ngang nhằm có thể tách khí ra khỏi nước thải một cách dễ dàng hơn.

Cấu tạo bể UASB gồm 2 bộ phận chính:

• Hệ thống máng thu nước sau xử lý
• Hệ thống tách thu khí

Ưu nhược điểm của bể UASB

Ưu điểm bể UASB

• Sử dụng bể UASB giúp giảm lượng bùn sinh học thải ra, nhờ đó mà không mất thời gian cũng như chi phí xử lý bùn.
• Sau quá trình xử lý, chất khí thu được là khí bể CH4, chất khí này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống.
• Bể UASB xử lý nước thải triệt để đối với các chất hữ cơ cơ, tối đa lên tới 4000mg/l, BOD 500mg/l. Đây là điều mà những bể sinh học hiếu khí thông thường không thể có được.
• Bể UASB có thể chịu được tải trọng lớn, gấp 10 lần so với bể Aerotank (0,3 – 0,5kgBOD/m3/ngày). Bể UASB có tải trọng 3 – 8 kgBOD/m3/ngày. Với ưu điểm này thì bể có thể giảm được thể tích đáng kể, không gây tốn quá nhiều diện tích cũng như chi phí xây dựng.
• Là bể kị khí nên sử dụng công nghệ này không gây tốn năng lượng cho việc cung cấp khí cho bể. Từ đó, tiết kiệm được chi phí do tiêu ít năng lượng.
• Bể UASB trong xử lý nước thải được đánh giá cao do có thể xử lý các chất độc hại, ô nhiễm cũng như những chất hữu cơ phức tạp, khó phân hủy rất tốt.
• Bể UASB có khả năng chịu sốc cao do tải trọng của dòng bể kỵ khí này rất lớn.
• Với bể kỵ khí UASB, bùn hoạt tính có thể hồi phục và hoạt động bình thường lại sau một thời gian ngưng nghỉ.

Nhược điểm bể UASB

• Để vận hành bể UASB một cách bình thường thì cần thời gian khởi động và chuẩn bị khá lâu.
• Việc nuôi cấy bùn kỵ khí không dễ dàng, thông thường thời gian để thích nghi kéo dài từ 3 đến 4 tháng.
• Hiệu quả xử lý là rất tốt nhưng lại không ổn định. Điều đáng lưu ý là do quá trình này diễn ra tự nhiên nên khó có thể can thiệp sâu vào hệ thống như những bể xử lý nước thải khác.
• Cũng do hiệu quả xử lý không ổn định nên lượng khí sinh ra từ bể này cũng luôn bất ổn.
• Theo tính toán bể UASB, chất khí thu được sau quá trình nước thải di chuyển ngược lên lớp bùn sinh học thì được thu qua phễu tách khí. Để quy trình này diễn ra suôn sẻ thì cần phải lắp tấm hướng dòng để giúp khí có thể tập trung vào phễu mà không qua ngăn lắng. Cùng với đó, diện tích bề mặt nước phải đủ rộng thì các hạt bùn nổi có thể tách khỏi bọt khí.

Nguyên lý hoạt động của bể UASB

Quá trình hoạt động của bể kị khí UASB thường phải trải qua 3 giai đoạn như sau:

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

Trong giai đoạn đầu tiên nay, các chất thải phức tạp cũng như chất không tan như (polysaccharides, proteins, lipids) được chuyển hóa thành các chất đơn giản hoặc phân hủy thành chất hòa tan đơn giản như đường, Amoni axit, axit béo. Quá trình chuyển hóa này có được là nhờ những enzym do vi khuẩn sinh học tiết ra.

Thông thường thì quá trình này diễn ra khá chậm. Tốc độ thủy phân trong giai đoạn này của bể UASB phụ thuộc vào độ prH, kích thước hạt cũng như đặc tính dễ phân hủy hay khó phân hủy của hợp chất.

Giai đoạn 2: Quá trình Axit hóa

Ở giai đoạn 2, trong bể kỵ khí UASB diễn ra quá trình lên men chuyển hóa các chất đã hòa tan trong bể thành những chất đơn giản hơn như axit béo,  lcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và các sinh khối mới.

Do sự hình thành axit béo trong quá trình này nên độ pH trong bể UASB có thể giảm xuống mức 4.0.

Giai đoạn 3: Quá trình Methane hóa

Đây là giai đoạn mà trong bẻ UASB diễn ra quá trình của các chất đã Methan hóa thành khí CH4 và khí CO2 bằng nhiều loại vi khuẩn kị khí.

Các phương trình phản ứng hóa học diễn ra trong giai đoạn 3:

CH3COOH = CH4 + CO2

2C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O

Quá trình thủy phân của các protein có khả năng phân hủy

NH3 + HOH = NH4- + OH-

Khi OH- sinh ra sẽ phản ứng với khí CO2 và tạo thành ion bicacbonat.

Tính toán bể UASB để vận hành tốt nhất

Để bể UASB hoạt động tốt, khi thiết kế cũng như xây dựng thì bạn phải tính toán bể UASB một cách cẩn thận và tuân theo những nguyên tắc nhất định. Cùng với đó, bể UASB phải đạt được những tiêu chí như sau:

• Bùn kỵ khí có khả năng tạo lắng tốt
• Bể có bộ phận riêng để tách các chất khí – chất rắn nhằm tránh rửa trôi bùn ra khỏi bể.
• Hệ thống phân phối đầu vào phải đảm bảo đáp ứng yêu cầu về khả năng tiếp xúc tốt giữa nước thải và bùn sinh học.

Cùng với đó, trong quá trình sử dụng bể UASB xử lý nước thải thì bạn cũng cần phải lưu ý tới một số vấn đề cơ bản:

• Bùn nuôi cấy phải có nồng độ tối thiểu 10kg VSS/ m3, chú ý lượng bùn không quá 60% thể tích của bể UASB.
• Nước thải cần phải được phân tích về các hàm lượng chất hữu cơ, về khả năng phân hủy, nhiệt độ,….
• Nếu hàm lượng chất hữu cơ COD nhỏ hơn 100 mg/l thì không thể sử dụng công nghệ UASB, nếu hàm lượng này lớn hơn 50000 mg/l thì cần phải pha loãng chúng trước khi cho vào bể kỵ khí.
• Chú ý tới các thông số tiêu chuẩn: : N:P:S = (50/Y) : 5: 1 :1 Y . Trong đó, nước thải dẽ axit hóa Y = 0,03, nước thải khó axit hóa Y = 0,15.
• Chú ý hàm lượng cặn lơ lửng không quá lớn. Nếu hàm lượng này lớn hơn 3000 mg/l thì rất khó phân hủy trong bể kỵ khí UASB.
• Những loại nước thải chứa hàm lượng độc tố cao, hàm lượng muối cao,… không thích hợp xử lý trong loại bể này.

Trên đây là những thông tin chi tiết nhất về bể UASB. Chúng tôi hi vọng rằng với bài viết này các bạn đã biết được khái niệm bể UASB là gì, cấu tạo bể UASB, ưu điểm của bể UASB trong xử lý nước thải, cách tính toán bể UASB để bể có thể hoạt động tốt nhất.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về những loại bể kỵ khí xử lý nước thải cũng như các công nghệ xử lý chất thải hiện đại nhất có thể liên hệ ngay với công ty Hút Bể Phốt 247 để được chúng tôi giải đáp một cách chi tiết nhất.