Bể sinh học kỵ khí là gì? Bể này được sử dụng như thế nào?

Bể phân hủy một giai đoạn:

Là những bể lên men kích thước lớn trong đó xảy ra quá trình khuấy trộn cơ học, gia nhiệt, thu khí, thu bùn và quá trình tách pha, thu nước (bể UASB).

Bể phân hủy hai giai đoạn:

Quá trình này gồm hai bể, 1 bể liên tục được khuấy trộn và gia nhiệt để ổn định bùn trong khi bể còn lại có tác dụng nén bùn, tách pha, thu khí và lắng nước trong.

Các giai đoạn trong quá trình xử lý sinh học kỵ khí.

Có nhiều nhóm vi khuẩn khác nhau tham gia vào quá trình sinh học kỵ khí. Phản ứng chung của quá trình như sau:

Chất hữu cơ → CH4   +    CO2   +   H2    +    NH2   +   H2S

Nhóm 1 : Vi khuẩn thủy phân

Nhóm vi sinh vât này phân hủy các chất hữu cơ phức tạp (Protein, cellulose, lignin, lipids) thành những đơn phân tử hòa tan như acid ami, glucose, acid béo và glycerol. Các đơn phân tử này lại được nhóm vi khuân thứ 2 xử dụng làm cơ chất. Quá trình này được xúc tác bởi các emzinm ngoại bào như cellulase, protease và lipase. Tuy nhiên quá trình thủy phân diên ra tương đối chậm và có thể làm giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí của một số chất thải nguồn gốc cellulose, có chứa lignin.

Nhóm 2 : Nhóm vi khuẩn lên men acid

Nhóm này sẽ chuyển hóa đường, acid amin, acid béo để tạo thành các acid hữu cơ như acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic, các alcol và kentons như ethanol, methanol, glycerol, aceton, acetat, CO2 và H2. Acetat là sản phẩm chính của quá trình lên men carbonhydrat. Các sản phẩm được tạo thành rất khác nhau theo loại vi khuẩn và các điều kiện nuôi cấy (nhiệt dộ, pH, thế oxy hóa khử).

Nhóm 3 : Vi khuẩn acetic

Nhóm này gồm các vi khuẩn như Syntrobacter wolinii và syntrophomonas wolfei chuyển hóa các acid béo và alcol thành acetat, hydrogen và CO2, mà chúng sẽ được vi khuẩn metan sử dụng tiếp theo. Nhóm này đòi hỏi thể Hydro thấp để chuyển hóa các acid béo, do đó cần giám sát nồng độ hydro. Dưới áp suất riêng phần của hydro khá cao, sự tạo thành acetat sẽ bị giảm và cơ chất sẽ được chuyển hóa thành acid propionic, butyric và ethanol hơn là metan. do vậy có một mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuản qcetogenic và vi khuẩn metan. Vi khuẩn metan sẽ giúp đạt được thế hydro thấp mà vi khuẩn acetogenic cần.

Ethanol, acid propionic và butyric được chuyển hóa thành acid acetic bởi nhóm vi khuẩn acetogenic.

Vi khuẩn Acetogenic tăng trưởng nhanh hơn nhiều so với vi khuẩn metan với mmax = 1 hr-1 và 0.04 hr-1.

Nhóm 4 :  Vi khuẩn metan.

Nhóm vi khuẩn metan bao gồm cả vi khuẩn gram âm và gram dương với các hình dạng rất khác nhau. Vi khuẩn metan tăng trưởng chậm trong nước thải và thời gian thế hệ của chúng thay đổi từ 3 ngày ở 35 0C và tăng lên đến 50 ngày ở 10 0C.

Vi khuẩn metan được chia làm hai nhóm phụ.

1. Nhóm vi khuẩn metan hydrogrnotrophic nghĩa là sử dụng hydrogen hóa tự dưỡng : chuyển hóa hydro và CO2 thành metan.

CO2 + H2 —> CH4 + 2 H2O

Nhóm này giúp duy trì áp suất riêng phần thấp cần thiết để chuyển hóa acid bay hơi và alcol hình thành acetat.

2. Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic, còn gọi là vi khuẩn phân giải acetat, chúng chuyển hóa acetat thành metan và CO2.

CH3COOH —>  CH4 + CO2

Phương pháp xác định vi khuẩn Metan

Kỹ thuật đếm tiêu chuẩn: không thích hợp, khó nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (do khó để nuôi cấy trong đĩa petri do yêu cầu đặc điểm kỹ thuật của vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt)

Phân tích miễn dịch học, đa dòng, đơn dòng, kháng thể ngày nay được dùng để xác định số lượng và xác định vi khuẩn metan trong bể phân hủy kỵ khí.

Cách xác định hoạt động của bùn vi sinh vật kỵ khí trong bể sinh học kỵ khí.

Hoạt động của vi sinh trong bể kỵ khí thường được xác định bằng cách phân tích acid béo bay hơi VFA hoặc metan. Phân tích lipit được dùng để xác định sinh khối, cấu trúc quần thể và trạng thái trao đổi chất, được chỉ thị bằng tổng lipit phosphate, acid phospholipid béo và acid poly-β-hydroxybutyric. Hoạt động vi khuẩn cũng có thể được đo bằng ATP và hoạt tính INT-dehydrogenase.