Aerobic Digestion: Learning the chemistry behind the Aerobic Digestion process

@bachnguyen9294 5 years ago

I would like to post Vietnamese subtitles to this video as below, as a friend of mine who works as an environment lecturer has asked me to translate your video. I think it would be helpful for my people if they pass by. Thank you. Video này sẽ diễn giải các quá trình sinh học đi liền với hiện tượng Phân hủy Hiếu khí, và các phản ứng hóa học tương ứng với các quá trình đó. Vì Phương pháp Phân hủy Hiếu khí sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ, nên ta rất cần phải hiểu rõ các quá trình sinh học này, cùng với các phản ứng hóa học đi liền với chúng. Nếu ta không hiểu rõ các phản ứng hóa học đó, thì có thể dẫn đến các vấn đề như: mùi hôi, suy giảm độ kiềm, tích lũy Amoniac, độ pH cao, độ pH thấp, và mức Ni-tơ tổng quá cao khi quay trở về bước đầu của hệ thống xử lý. 1. Quá trình sinh học đầu tiên trong hiện tượng Phân hủy Hiếu khí chính là Phân hủy sinh khối. Trong quá trình phân hủy sinh khối, nguồn thức ăn bị cắt giảm, vì thế mà các vi sinh vật sẽ tự tiêu thụ nguyên sinh chất của chính mình để lấy đủ năng lượng phục vụ các phản ứng cần thiết cho việc duy trì tế bào. Phản ứng này được miêu tả trong phương trình hóa học: C5H7NO2 (Sinh khối) + 5O2 (oxy hòa tan) = 4CO2 + H2O + NH4HCO3 (Amoni Bicacbonat, làm tăng độ pH) [Sinh khối cần phải có 5 phân tử oxy để có thể oxy hóa nguyên sinh chất của chính mình. Khi bị oxy hóa, nguyên sinh chất sẽ phân hủy thành cacbon đi-oxit, nước, và amoni bicacbonat] Phản ứng này cho thấy quá trình làm giảm lượng chất rắn dễ bay hơi xảy ra như thế nào trong Hệ thống phân hủy hiếu khí. Về bản chất thì trong điều kiện này, các vi sinh vật sẽ ăn chính bản thân chúng, vậy nghĩa là bạn sẽ bớt phải xử lý chúng. Như đã trình bày trong phản ứng phân hủy sinh khối, ammoniac đã được tạo ra trong hệ thống xử lý (NH4HCO3 ≈ NH3). Làm giảm lượng ammoniac là một việc tối quan trọng, không chỉ vì nó là chất rất độc đối với các vi sinh vật, mà còn vì nó là nguyên nhân gây mùi khai rất nặng. 2. Để giảm lượng ammoniac, sẽ phải có quá trình thứ hai là Nitrát-hóa. Quá trình Nitrát-hóa diễn ra nhờ có các vi khuẩn nitrát. Ở bước này, vi khuẩn nitrat cùng với với hai phân tử khí oxy sẽ oxy hóa ammoniac, phân hủy chất này thành: Nước, 2 hạt có tính axit – được thể hiện bằng 2 nguyên tử hydro, và nitrat: NH3 (Ammoniac) + 2O2 (Oxy hòa tan) = H2O + H+ (axit) + NO3 (nitrat) Kết hợp quá trình Phân hủy sinh khối với Phản ứng Nitrat-hóa, sinh khối cần tiêu thụ 7 phân tử oxy để cả hai quá trình trên có thể xảy ra. Các sản phẩm phụ của 2 quá trình này là 5 phân tử cacbon đi-oxit, 3 phân tử nước, và 1 phân tử axit nitric. Sản phẩm axit nitric là một axit rất mạnh có khả năng tiêu diệt sinh khối vì các vi sinh vật rất nhạy cảm với độ pH. 3. Để giảm lượng axit nitric trong quá trình này, sẽ phải có phản ứng “Khử Nitrat-hóa”. Khử Nitrat-hóa chính là quá trình sinh học cuối cùng của hiện tượng Phân hủy Hiếu khí có kiểm soát. Sự khử nitrat-hóa xảy ra trong điều kiện thiếu oxy (hiếm khí). Điều kiện này buộc các vi sinh vật phải oxy hóa 4 phân tử nitrat (NO3) và chuyển chúng thành ammoniac (NH3), bicacbonat (HCO3) – một dạng kiềm, và 2 phân tử khí ni-tơ (N2). Sự kết hợp của các quá trình Phân hủy sinh khối và Nitrat-hóa với quá trình Khử Nitrat-hóa dẫn tới kết quả là sinh khối chỉ oxy hóa 5.75 phân tử oxy và chuyển hóa chúng thành 5 phân tử cacbon đi-oxit, 3 phân tử nước, và 0.5 phân tử khí ni-tơ. Một điều tối quan trọng trong quá trình Khử Nitrat-hóa là ta phải tạo ra môi trường không có oxy, vì các vi sinh vật sẽ ưu tiên oxy hóa oxy, thay vì sử dụng nitrat. Nếu không có bước này, lượng axit nitric sẽ tăng dần và khử mất độ kiềm, tạo ra môi trường không phù hợp cho sinh khối. Sự phục hồi của độ kiềm nhờ quá trình “Khử Nitrat-hóa” là một điều quan trọng, vì nó sẽ giúp trung hòa axit nitric sinh ra trong quá trình Nitrat-hóa. Sự phân hủy hiếu khí là một phần tối quan trọng trong nhiều giải pháp xử lý chất rắn tại các hệ thống xử lý nước thải. Khi thực hiện và tối ưu hóa quá trình này, ta không chỉ giải quyết được nhiều vấn đề phiền phức khi vận hành, mà còn giảm được chi phí cải thiện môi trường.

@sanjeevtyagi5453 5 years ago

How to calculate access sludge in secondary or how many quantity will be drain from secondary clarifier

@shrirampokala7876 5 years ago

Very good information sir thank you

@sisirakumara9529 6 years ago

very good introduction

@adam-jz2gl 5 years ago

Hi, how to depurate biogaz fom CO2,H2O and S in biogaz homemade biodigester Thanks.

@raypelletier9920 5 years ago

what do you recommend for treatment on septic system?? I have a single 1000 gallon tank gravity fed 20 years old.

@OneWinghedAnghel 3 years ago

4:01. Little confusing, organisms aren't oxidizing in this instance, they are reducing them. NO3 is a fully oxidized form of nitrogen with +5 oxidation state, N2 is nitrogen in a 0 oxidation state. Reduction. Oxygen is in the 0 oxidation state in O2, and in the vast majority of compounds it will be in a reduced oxidation state. O2 can only be oxidized if a bond with a more electronegative element is formed, like the formation of FOOF from HOOH (hydrogen peroxide) in which the oxygens are at a +1 oxidation state in FOOF compared to a -1 oxidation state in HOOH.