Mỗi hệ thống xử lý nước thải đều có nhiều loại bể với các chức năng riêng biệt. Chúng kết hợp với nhau để bổ trợ và tối ưu nhằm giúp cho hệ thống hoạt động một cách hiệu quả. Trong số đó bể anoxic kết hợp aerotank được ứng dụng rộng rãi và thường được biết đến với tên gọi là công nghệ xử lý AO (Anoxic & Oxic). Vậy công dụng của việc kết hợp này là gì? Và 2 bể kết hợp với nhau như thế nào để đạt hiệu quả tối ưu cho hệ thống?

Công nghệ xử lý nước thải AO là gì?

Công nghệ AO là viết tắt cuả cụm từ Anoxic & Oxic là phương pháp sử dụng vi sinh vật thiếu khí và hiếu khí để phân giải các hợp chất hữu cơ có trong nước thải.

Bể Anoxic – quá trình sinh học thiếu khí (Anoxic)

Khử Nitrate

Quá trình sinh học thiếu khí dựa vào các vi sinh tổng hợp tế bào sinh trưởng và phát triển trong điều kiện thiếu oxy nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý nước thải. Quá trình khử Nitrate này diễn ra trong môi trường thiếu oxi, mức oxy hòa tan này thường < 1mg/l.

Trong đó quá trình khử nitrat là quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ thành nitơ phân tử (N₂). Các chủng vi sinh thực hiện quá trình khử Nitrat có tên chung là Denitrifier bao gồm ít nhất 14 loại vi sinh có thể khử nitrat như Bacillus, Pseudomonas, Paracoccus, Spirillum, Thiobacillus,.. phần lớn chúng thuộc loại tuỳ nghi, nghĩa là chúng sử dụng oxy, hoặc nitrat, nitrit làm chất oxy hóa (nhận điện tử) trong các phản ứng sinh hoá.

Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm dần hoá trị của nguyên tố nitơ từ +5 về +3; +2 ; +1 và cuối cùng về hoá trị 0

NO₃^– → NO₂^– → NO (khí) → N₂O (khí) → N₂↑ (khí)

Trong hệ khử nitrat bởi vi sinh, mức độ tiêu hao chất điện tử phụ thuộc vào sự có mặt của các chất oxy hoá (chất nhận điện tử) trong hệ như: oxy hoà tan, nitrat, nitrit và sunfat. Trong các hợp chất trên thì oxy hòa tan có khả năng phản ứng tốt nhất với các chất khử vì trong hệ luôn tồn tại cả loại vi sinh dị dưỡng hiếu khí và vi sinh tùy nghi Denitrifier. Vì vậy trong điều kiện thiếu oxy các vi sinh tùy nghi Denitrifier sẽ sử dụng oxy trong nitrat (NO₃–), nitrit (NO₂–), từ đó giải phóng khí N₂.

Các chất hữu cơ mà vi sinh Denitrifier có thể sử dụng khá đa dạng: từ nguồn nước thải, hoặc được cung cấp từ nguồn bên ngoài vào: axeton, axit axetic, etanol, metanol, đường glucose, mật rỉ đường. Trong đó metanol (CH₃OH) hay axit axetic (CH₃COOH) được ưu tiên sử dụng, phản ứng xảy ra như sau:

6NO₃^– + 5CH₃OH → 3N₂↑  + 5CO₂ + 7H₂O + 6OH^–

8NO₃^– + 5CH₃COOH →  4N₂↑  + 10CO₂ + 8OH^–

Trong 2 phản ứng trên ion hydroxyl (OH^– ) và khí cacbonic (CO₂) hình thành kết hợp với nhau tạo thành bicacbonat (HCO₃^–) sẽ làm tăng pH.

Photphorin hóa

Hợp chất photpho tồn tại trong nước thải thường ở 3 dạng: photphat đơn (PO₄^3-), polyphotphat (P₂O₇) và hợp chất hữu cơ chứa photphat, hai hợp chất sau chiếm tỉ trọng lớn hơn.

Chủng vi sinh vật tham gia vào quá trình Photphorin hoá là Acinetobacter. Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành hợp chất không chứa photpho hoặc các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ bị phân hủy với vi sinh vật hiếu khí ở quá trình tiếp theo. Phương trình phản ứng như sau:

PO₄^3- (Microorganism) PO₄^3- (dạng muối) → Bùn

Khả năng lấy Photpho của vi khuẩn kỵ khí tùy tiện Acinetobacter sẽ tăng lên rất nhiều khi cho nó luân chuyển các điều kiện oxy khác nhau.

Xem thêm: Bể sinh học hiếu khí trong các công nghệ xử lý nước thải

Bể Aerotank – quá trình sinh học hiếu khí (Oxic)

Đây là công trình chính để xử lý các chất hữu cơ: BOD, COD một cách triệt để nhất. Oxy được cung cấp liên tục và phân tác cho vi sinh hiếu khí hoạt động. Trong điều kiện thổi khí liên tục này, quần thể vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở trang thái lơ lửng. Chúng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải thành những hợp chất vô cơ đơn giản.

Giai đoạn 1: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào.

C_xH_yO_zN + (x+y/4 + z/3 +¾) O2 → xCO₂ + [(y-3/2)/2] H₂O + NH₃

Giai đoạn 2: (Quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào

C_xH_yO_zN + NH₃ + O₂ → xCO₂ + C₅H₇O₂N

Giai đoạn 3: (Quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào.

C₅H₇O₂N + 5O₂ → xCO₂ + H₂O

NH₃ + O₂ → CO₂ + HNO₃

(Trong đó, C₅H₇O₂N biểu thị cho các hợp chất hữu cơ có mặt trong nước thải).

Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng sự tự oxy hóa chất liệu tế bào.

Các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới. Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể sinh học hiếu khí của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần hoàn bùn về bể sinh học hiếu khí để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể.

Sản phẩm của quá trình này là CO₂, H₂O, NO₃^– và SO₄^–

Phía sau thường là công trình lắng giúp phân tách hai pha rắn và lỏng. Bùn sẽ được tuần hoàn một phần để đảm bảo lại lượng sinh khối trong bể Anoxic. Phần bùn dư sẽ được gom xử lý định kỳ.

Ưu điểm khi sử dụng công nghệ AO

• Là công nghệ xử lý nước thải truyền thống và phổ biến, Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%;
• Loại bỏ Nitơ, P trong nước thải bằng phương pháp sinh học
• Chi phí đầu tư hệ thống xử lý nước thải thấp.
• Vận hành đơn giản an toàn. Thích hợp với nhiều loại nước thải;
• Thuận lợi khi nâng cấp công suất lên đến 30% mà không phải tăng thể tích bể.
• Hệ thống vận hành ổn định, tự động hóa cao.
• Chi phí bảo trì, bảo dưỡng thiết bị thấp.
• Xử lý được nước thải có tải lượng ô nhiễm hữu cơ cao.

Cách bố trí Bể Anoxic kết hợp Aerotank

Mỗi cách bố trí khác nhau sẽ kèm theo những ưu điểm và nhược điểm. Tùy thuộc vào từng công nghệ và mục đích xử lý mà chúng ta nên cân nhắc đặt bể Anoxic trước hay sau bể Aerotank. 

Như đã chia sẻ ở trên, do nhu cầu sử dụng cơ chất từ nguồn cacbon hữu cơ để xây dựng tế bào của chủng vi sinh Denitrifier (thực hiện quá trình nitrat hoá). Vì vật sẽ có 2 cách đặt bể Anoxic sao cho phù hợp với nguồn nước thải vừa tiết kiệm chi phí vừa đạt hiệu quả xử lý cao trước khi xả thải ra môi trường. 

Bể Anoxic đặt trước bể Aerotank (dòng thải đầu vào cung cấp nguồn Cacbon)

Ưu điểm: 

• Nguồn cơ chất cung cấp cho quá trình được cung cấp từ nước thải dòng vào. 
• Dễ kiểm soát DO < 1 mg/l

Nhược điểm:

Hàm lượng Nitrat dòng vào thấp, do chưa đủ điều kiện nitrat hoá các hợp chất N thành nitrat. Vì vậy cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic.

Bể Anoxic đặt sau bể Aerotank (cung cấp nguồn Cacbon từ bên ngoài)

Ưu điểm:

Không cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic, do chế độ tự chảy.

Xem thêm: Bể sinh học hiếu khí : Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động

Nhược điểm:

Cần cung cấp nguồn cơ chất (Cacbon)  để vi sinh Denitrifier thực hiện quá trình khử Nitrat. Vì nguồn C trong nước thải dòng vào đa số đã được vi sinh sử dụng để tổng hợp tế bào trong bể Aerotank. Và cần có công đoạn sục khí sau bể anoxic để loại bỏ khí nitơ.

Như vậy tùy thuộc vào đặc điểm của từng hệ thống, đặc tính nước thải mà việc lắp đặt bể Anoxic ở vị trí nào sẽ khác nhau nhằm mang lại hiệu quả tối ưu. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế, thi công hệ thống xử lý nước thải, NTSE  sẽ tư vấn giúp bạn vị trí lắp đặt bể mang lại hiệu quả tối ưu cũng như tính toán chi phí thông tiết kiệm nhất. Để biết thêm thông tin chi tiết, liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247

---

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NTS

Trụ sở: Số 15, đường số 3, Khu dân cư Gia Hòa, Phường Phước Long B, TP. Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh

Điện thoại: 0888 167 247

Email: nts@ntse.vn

Website: ntse.vn/xu-ly-nuoc

Facebook: facebook.com/INTSE.VNI/

>>> Xem thêm: Đơn vị chuyên cung cấp giải pháp xử lý nước thải công nghiệp, toà nhà, khu dân cư với công nghệ cao, an toàn, hiệu quả