Thực Phẩm - Rượu Bia - Đồ Uống

GIÁM SÁT BỂ PHÂN HỦY KỴ KHÍ (ANAEROBIC) GIÚP TỐI ƯU QUY TRÌNH XỬ LÝ HỮU CƠ VÀ TỐI ĐA HÓA SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC (BIOGAS)

Giới thiệu về quy trình xử lý bằng kỵ khí
Phân hủy kỵ khí là một công nghệ thường được sử dụng trong các quy trình cân bằng chất rắn đô thị và công nghiệp. Cân bằng là một quá trình làm giảm hàm lượng mầm bệnh trong bùn của quy trình xử lý, giúp sản phẩm an toàn để tái sử dụng hoặc thải bỏ. Phân hủy kỵ khí được sử dụng trong các ngành công nghiệp tư nhân khác nhau và được sử dụng bởi khoảng 10% trong số tất cả các nhà máy có tái sử dụng tài nguyên nước đô thị (WRRF - Hoa Kỳ).
Quá trình phân hủy kỵ khí khác với các quá trình cân bằng khác ở khả năng thu hồi năng lượng thông qua việc thu hồi khí sinh học (Biogas). Khí sinh học được sản xuất như một sản phẩm phụ của quá trình phân hủy và có thể được sử dụng trong các hệ thống nồi hơi để sản xuất nhiệt, động cơ/tua bin kết nối với máy phát điện để tạo ra năng lượng hoặc thậm chí được xử lý thêm để sản xuất các loại nhiên liệu khác, chẳng hạn như khí tự nhiên. Khả năng thu năng lượng dự trữ có trong chất thải làm cho quá trình phân hủy kỵ khí trở thành một công nghệ hấp dẫn khi vừa tận dụng tài nguyên vừa tuân thủ quy định xử lý chất thải.
Các bể phân hủy kỵ khí được cung cấp nước thải hoặc bùn thải chứa hàm lượng hữu cơ cao cũng như chất béo, dầu và mỡ (FOG) hoặc chất thải thực phẩm/công nghiệp. Mặc dù có nhiều cấu hình cụ thể cho các bể phân hủy kỵ khí (ưa khí, ưa nhiệt, v.v.), nhưng mục tiêu vẫn giống nhau: tạo ra một môi trường thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ ổn định và có kiểm soát thông qua các quy trình sinh học tự nhiên. Điều này được thực hiện trong bốn giai đoạn đồng thời: Thủy phân, Lên men (Axit hóa), Acetat hóa và Methan hóa.
Vi khuẩn tạo mêtan rất nhạy cảm với nhiều điều kiện của quá trình, bao gồm nhiệt độ, độ pH và sự hiện diện của các chất độc khác nhau. Hiệu suất tối ưu xảy ra trong phạm vi pH từ 6,8-7,2. Nếu mức độ pH giảm trong bể phân hủy, các vi khuẩn tạo mêtan có thể bị ức chế, tạm dừng hoàn toàn quá trình tiêu hóa và sản xuất khí sinh học.

Tổng quan về quá trình phân hủy kỵ khí
1. Thủy phân – chất hữu cơ/tế bào bị phân hủy thành dạng hòa tan
2. Quá trình lên men (axit hóa) – Các phân tử hữu cơ hòa tan được chuyển thành axit béo dễ bay hơi (VFA) bởi vi khuẩn sản xuất axit
3. Acetat hóa (Acetogenesis) – phân hủy thêm VFA, chủ yếu thành axit axetic (bước 2 và 3 có thể được gọi chung là quá trình lên men)
4. Methan hóa (Methanogenesis) – VFA và hydro được chuyển hóa thành methan (khí sinh học) và carbon dioxide nhờ vi khuẩn sinh metan 

Quá trình lên men trong bể phân hủy gây ra mùi, thời gian dài và nếu có sự cố sẽ gây tốn kém chi phí phục hồi quy trình rất lớn. Sự ổn định của bể phân hủy tăng lên rất nhiều khi có nồng độ kiềm cao. Độ kiềm được định nghĩa là khả năng của dung dịch chống lại sự thay đổi độ pH khi có mặt axit/bazơ. Trong bể kỵ khí, độ kiềm được tiêu thụ trong quá trình sản xuất VFA ở giai đoạn 2 được đề cập ở trên. May thay, một phần độ kiềm bicacbonat lại được tạo ra khi các chất tạo mêtan chuyển đổi VFA thành methan, như được đề cập trong giai đoạn 3 ở trên, và bổ sung cho sự thiếu hụt. Người vận hành hệ xử lý kỵ khí có thể duy trì sự cân bằng hợp lý giữa VFA và độ kiềm dựa trên việc kiểm soát vận hành được giám sát cẩn thận qua tốc độ cấp nguồn thải đầu vào, qua trình khuấy trộn và gia nhiệt.

Giám sát bể kỵ khí
Giám sát bể phân hủy kỵ khí điển hình bao gồm việc lấy mẫu định kỳ (lý tưởng là hàng ngày) để phân tích trong phòng thí nghiệm về độ pH, độ kiềm và VFA. Mặc dù điều này có thể đủ cho các ứng dụng có tính nhất quán cao, nhưng hầu hết các bể phân hủy kỵ khí đều có mức độ thay đổi cao trong điều kiện hoạt động bình thường. Trong những trường hợp như vậy, có thể cần theo dõi bổ sung hoặc tăng tần suất lấy mẫu để tránh rối loạn hoặc đơn giản là tối đa hóa hiệu suất và khả năng sản xuất năng lượng (Biogas). 

Chuyển đổi từ mục đích xử lý nước thải sang thu hồi tài nguyên (Biogas)
Để đảm bảo tỷ lệ nạp liệu (nguồn thải hữu cơ) tối ưu cho bể phân hủy và để theo dõi sức khỏe của bể phân hủy nói chung một cách liên tục, công nghệ giám sát trực tuyến liên tục được bổ sung thêm bên cạnh các giải pháp phòng thí nghiệm được sử dụng để theo dõi tình trạng của bể phân hủy kỵ khí (lấy mẫu cho VFA, độ kiềm và pH). Máy phân tích Hach EZ7250 được sử dụng để theo dõi VFA, Bicarbonate, Độ kiềm và pH của bể phân hủy theo thời gian thực. Công nghệ này đặc biệt hữu ích để đảm bảo tỷ lệ cấp liệu (thức ăn) trong bể phân hủy không dẫn đến sản xuất VFA quá mức, điều này có thể dẫn đến ức chế mức độ pH đối với vi khuẩn tạo khí mê-tan, đồng thời đảm bảo sản xuất tối đa khí sinh học.

Những thách thức cần thiết phải duy trì hiệu suất tối ưu của Hệ thống xử lý kỵ khí khi giám sát VFA:ALK trực tuyến có thể đưa ra cảnh báo sớm:
• Tốc độ cấp liệu (hữu cơ) thay đổi
• Thành phần hữu cơ thay đổi
• Hiệu suất khuấy trộn và gia nhiệt
• Ức chế vi khuẩn (do thiếu chất dinh dưỡng hoặc độc tính) 

Những lợi ích
• Tối đa hóa giá trị trong việc thu hồi năng lượng từ xử lý chất thải (Khí sinh học)
• Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động thông qua hiểu biết sâu sắc ngay lập tức về tình trạng của hệ thống phân hủy kỵ khí trong thời gian thực

Tổng quan về Máy phân tích Hach EZ7250 và Hệ thống lọc EZ9130


Để giảm thời gian và công sức của phòng thí nghiệm cũng như tăng khả năng quan sát quá trình phân hủy kỵ khí, EZ7250 đã được lắp đặt tại một điểm lấy mẫu trên dây chuyền tuần hoàn của bể kỵ khí. Mẫu được đưa qua một hệ thống lọc tích hợp được thiết kế để xử lý chất rắn (Hệ thống lọc EZ9130). Từ đó, mẫu đi đến máy phân tích, nơi các phép đo tự động VFA, bicarbonate, độ kiềm và pH được thực hiện trong một lần chạy với kết quả thường xuyên cứ sau 10-15 phút (tần suất có thể tùy chỉnh). Bản thân thiết bị chạy các thuật toán chuẩn độ axit/bazơ độc quyền với các trình tự làm sạch, hiệu chuẩn tự động. Việc tối ưu quy trình xử lý kỵ khí và sản xuất tối đa khí sinh học Biogas giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng.

Kết luận
Thiết bị phân tích trực tuyến VFA/TA có độ chính xác cao và đáng tin cậy để kiểm tra sức khỏe của bể phân hủy kỵ khí có thể mang lại những lợi ích sau cho người quản lý và vận hành hệ thống:
• Giảm thiểu sự cố hệ thống và thời gian ngừng hoạt động
• Tối đa hóa hiệu quả thu hồi khí sinh học và hiệu suất sử lý chất thải
Giải pháp giám sát bể phân hủy kỵ khí EZ7250, kết hợp với Hệ thống lọc công suất lớn EZ9130, phù hợp lý tưởng cho bất kỳ hệ thống phân hủy kỵ khí nào và có thể cung cấp thông tin chuyên sâu theo thời gian thực về tập hợp các thách thức tiêu chuẩn mà người vận hành bể phân hủy kỵ khí trong bất kỳ ngành nào phải đối mặt.

Các tùy chọn cho tất cả các máy phân tích bao gồm:
• Phân tích nhiều luồng (1-8 luồng) giúp giảm chi phí trên mỗi điểm lấy mẫu
• Đầu ra Analog và/hoặc kỹ thuật số

Máy phân tích VFA sê-ri EZ7200

Hệ thống lọc tự làm sạch

Giải pháp đo lường trong phòng thí nghiệm
Máy đo quang phổ phòng thí nghiệm DR3900 kết hợp với hóa chất TNTplus® giúp đơn giản hóa quá trình phân tích nước để có kết quả chính xác mọi lúc.
Máy chuẩn độ phòng thí nghiệm tự động AT1000