Bể UASB (Upward – flow Anaerobic Sludge Blanket)

Bảng 1.2. Nồng độ các chất dinh dưỡng cần thiết [14]

Ngoài nguồn nitơ, phospho có nhu cầu như đã nêu trên, các yếu tố dinh dưỡng khoáng khác như K, Ca, S...trong nước thải thường cũng đủ cung cấp cho nhu cầu của vi sinh vật, ta không cần phải cho thêm vào nữa.

• 
  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí
  

Phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí sẽ sản sinh ra khí metan. Tất cả các quá trình sinh học đòi hỏi phải cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng đặc biệt là carbon và nitơ. Việc thiếu các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển vi sinh vật sẽ hạn chế việc sản xuất khí sinh học. Các chất dinh dưỡng được chỉ định bởi tỷ lệ C/N khoảng 20-30/1. Nếu hàm lượng nitơ thiếu hụt thì lượng sinh khối tạo thành sẽ quá thấp không đáp ứng được vận tốc của quá trình chuyển hóa cacbon. Ngược lại, với nước thải giàu nitơ thì quá trình khử amin sẽ thành NH₄⁺ ức chế mạnh các vi khuẩn metan hóa.

Trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ khoảng pH tối ưu là 5 – 7, còn trong giai đoạn metan hóa thì pH = 6,8 – 7,2. Chỉ có loài vi khuẩn Methanosarcina có thể chịu đựng được các giá trị pH thấp (pH ≤ 6,5). Với các vi khuẩn sinh metan khác, quá trình trao đổi chất bị ức chế đáng kể ở pH < 6,7.

Thực nghiệm cho thấy pH tối ưu chung cho cả hai quá trình là 6.5 – 7,5. Song trên thực tế người ta có kỹ thuật để lên men ở pH = 7.5 – 7.8 mà vẫn hiệu quả.

• 
  Nhiệt độ
  

Thích nghi với điều kiện nhiệt độ, các vi sinh vật kỵ khí chia làm 2 nhóm: nhóm ưa nhiệt(thermophilic) thích nghi ở 50 - 65₀C và nhóm ưa ấm (mesophilic) với nhiệt độ 25 - 40₀C [32, 33, 47]. Hầu hết các vi sinh vật lên men metan đều thuộc nhóm ưa ấm, chỉ có rất ít nhóm là ưa nhiệt [52].

Qua tìm hiểu đặc điểm sinh lý các vi sinh vật tham gia xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí, người ta nhận thấy:

+ Một số các hợp chất như CCl₄, CHCl₃,... và các ion tự do của các kim loại nặng có nồng độ 1mg/l sẽ thể hiện tính độc đối với các vi sinh vật kỵ khí [13].

+ Các hợp chất như formadehyde, SO_2, H₂S với nồng độ 50 - 400mg/l sẽ gây độc hại với các vi sinh vật kỵ khí trong công trình xử lý [13].

+ S^2-được coi là tác nhân gây ức chế quá trình tạo methane. Sở dĩ có lập luận này là do nhiều nguyên nhân khác nhau: S^2- làm kết tủa các nguyên tố vi lượng như Fe, Ni, Co, Mo...do đó hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời, các electron giải phóng ra từ quá trình oxy hoá các chất hữu cơ sử dụng cho quá trình sulfate hoá và làm giảm quá trình sinh methane [44].

^{+ Các hợp chất NH}₄ ở nồng độ 1,5 - 2mg/l gây ức chế quá trình lên men kỵ khí [44, 68].

+ Kim loại nặng: các vi khuẩn metan hóa đặc biệt mẫn cảm với các ion kim loại nặng. Sự có mặt của các kim loại nặng ngoài ngưỡng cho phép sẽ ức chế quá trình metan hóa và khí hóa dẫn đến tỉ lệ CO₂ tăng, CH₄ giảm. Mặt khác, do không được decacboxyl hóa tạo CH₄ các axit hữu cơ không được khử, chúng tồn đọng trong thiết bị làm giảm pH, ngừng trệ quá trình kỵ khí trong thiết bị phản ứng [13].