Công nghệ xử lý nước thải AAO ứng dụng, nguyên lý hoạt động

Công nghệ xử lý nước thải AAO hiện đang là một trong những công nghệ hiệu quả được tin dùng. Nước hiện đang là nguồn tài nguyên khan hiếm. Vì vậy, việc tiết kiệm nước hiện đang là ưu tiên hàng đầu của chính phủ. Hàng nghìn tỷ đồng đã được đầu tư vào các công nghệ một cách an toàn và hiệu quả. Để có thể tận dụng và tái chế nguồn nước thải sinh hoạt thải ra môi trường với một số lượng lớn. Một số công nghệ tiên tiến khác có thể kể đến như: MBBR, công nghệ hóa sinh kết hợp, công nghệ màng lọc sinh học MBR và SBR.

Công nghệ xử lý nước thải AAO có định nghĩa cụ thể như thế nào?

Trong số đó  AAO có chi phí vận hành thấp và được áp dụng rộng rãi. AA0 là viết tắt của 3 chữ: Anaerobic hay Yếm khí, Anoxic hay Thiếu khí và Oxic hay hiếu khí. AAO thường được sử dụng trong lĩnh vực Y tế.

Trong ANANOX ( một tên gọi khác của AAO), gồm có 2 giai đoạn để xử lý sinh học. Vào giai đoạn đầu, chúng sẽ hoạt động trong môi trường yếm khí với 3 buồng ABR – lò phản ứng kỵ khí. Sau đó, bùn hoạt tính hiếu khí và thiết bị lắng được đưa vào sử dụng ở giai đoạn 2.

Ngoài ra, Nitro xuất hiện nhiều trong y tế một nguyên nhân quan trọng gây ra phú dưỡng ở môi trường nước. Thêm vào đó, lượng nitrat cao trong nước sinh hoạt hàng ngày là tác nhân của chứng methemoglobin ở trẻ em. Chứng này sẽ gây rối loạn Hemoglobin có trong máu dẫn đến thiếu hụt oxy. Công nghệ AAO ra đời để loại bỏ hoàn toàn nitrat tại các cơ sở y tế.

Công nghệ xử lý nước thải AAO nguyên lý hoạt động ra sao?

Các chất ô nhiễm sẽ được xử lý bằng hoạt động phân hủy. Các chất ô nhiễm này của hệ sinh vật thiếu khí, hiếu khí và kỵ khí. Theo nguyên lý hoạt động của AAO, sẽ có 3 quá trình để thực hiện dựa theo hệ sinh vật.

Công nghệ xử lý nước thải AAO và quá trình kỵ khí sinh học

Trong quá trình kỵ khí sinh học sẽ có các bước như: kết tủa các kim loại nặng, loại bỏ khí hydrocacbon, kết tủa chất photpho, loại bỏ CLO đang hoạt động,… Cụ thể, bể kỵ khí sẽ cung cấp hệ vi sinh vật kỵ khí để phân hủy chất hữu cơ hòa tan và chất dạng keo. Các con vi sinh vật này sẽ hấp thụ, phân hủy và chuyển hóa chất ô nhiễm rắn thành hợp chất ở dạng khí. Bọt khí được sinh ra trong quá trình này sẽ bám chặt vào bùn cặn. Quá trình phân hủy chất hữu cơ của hệ sinh vật kỵ khí được đơn giản hóa thông quá các phương trình hóa học sau:

Chất hữu cơ + vi khuẩn kỵ khí –> CO2 + H2S + CH4 + năng lượng

Chất hữu cơ + vi khuẩn kỵ khí + năng lượng –> C5H7ON2 (một loại tế bào vi khuẩn mới)

✅ Trong giai đoạn thủy phân

Các enzyme do vi khuẩn tiết ra sẽ tác động lên phức chất và chất không tan. Từ đó chuyển hóa thành các hợp chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan tan ( như amino acid, acid béo và đường). Tốc độ thủy phân sẽ phụ thuộc vào pH, đặc tính dễ phân hủy của cơ chất và kích thước của hạt. Đối với hàm lượng chất béo cao, tốc độ thủy phân sẽ rất chậm.

✅ Trong giai đoạn Acid hóa

Vi khuẩn sẽ lên men và biến đổi các chất hòa tan thành chất đơn giản như Acid béo dễ bay hơi, acid lactic, methanol, NH3, CO2, H2S, Alcohols và sinh khối mới.

✅ Trong giai đoạn Metan hóa

Acetic, CO2, H2 và methanol sẽ được biến đổi thành methane, sinh khối mới và CO2.

Công nghệ xử lý nước thải AAO trong quá trình hiếu khí sinh học

Biến đổi nitrat thành khí N2 hay nitơ, giảm thiểu hàm lượng BOD và COD trong nước thải. Cụ thể, hoạt động sống của các vi sinh vật hiếu khí sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy hiếu khí. Chúng sẽ dùng oxy hòa tan có trong nước để phân giải chất hữu cơ và các chất ô nhiễm cần được xử lý.

Các sinh vật như Pseudomonas Denitrificans và Bacillus Licheniforms sẽ biến đổi nitrat thành N2 rồi thả ra ngoài không khí. Để các con vi khuẩn nitrat hóa thì độ pH phải đạt chuẩn từ 5,5 đến 9. Lý tưởng nhất là 7,5. Khi độ pH dưới 7 thì tốc độ phát triển của vi khuẩn sẽ chậm đi. Điều kiện để Oxy hòa tan là 0,5 mg/l và nhiệt độ là từ 5 đến 40oC.

Để đẩy mạnh quá trình, người ta sử dụng các biện pháp tác động như: Làm tăng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, sục khí, điều chỉnh lượng chất dinh dưỡng và ức chế chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Nhiệt độ lý tưởng cho quá trình này là từ 20 đến 400oC, tối ưu là từ 25 đến 300oC. Quá trình yếm khí được đơn hóa theo 3 giai đoạn với các phương trình hóa học như sau:

Giai đoạn 1 – Oxy hóa chất hữu cơ: CxHyOz + O2 –> CO2 + H2O + ∆H

Giai đoạn 2 – Tổng hợp và xây dựng các tế bào: CxHyOz + O2 → tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 – ∆H

Giai đoạn 3 – Oxy hóa chất liệu của tế bào: C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H’

Công nghệ xử lý nước thải AAO trong quá trình thiếu khí sinh học

Chuyển đổi NH4 thành NO3 và sau đó loại bỏ COD, BOD và Sunfua,.. Bể Anoxic là vật cần thiết trong quá trình này. Hệ vi sinh vật thiếu khí sẽ phát triển trong điều kiện thiếu khí và xử lý P và N bằng quá trình Nitrat hóa và Photphoril.

Quá trình khử Nitrat sinh học

Sau khi nitrat hóa thì chuyển sang khử nitrate. Đây là quá trình biến đổi nitrat-nitrogen thành khí Nitơ. Được thực hiện trong môi trường thiếu khí Anoxic và cần phải có một chất cho electron là các chất hữu cơ hoặc vô cơ.

Có hai cách để khử Nitrat trong hệ thống sinh học:

Cách đồng hóa là quá trình khử nitrat thành amoniac NH4+ và sử dụng để tổng hợp tế bào. Xảy ra khi amoniac không có sẵn và độc lập với sự ức chế của Oxy.

Dị hóa hay còn gọi là khử Nitrat. Quá trình này sẽ biến nitrat thành nitrit, oxid nitơ và khí nito. Hầu hết các vi khuẩn nitrate là dị dưỡng, chúng sẽ lấy carbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ chất hữu cơ. Một số loài dị dưỡng khác sẽ nhận carbon cho việc tổng hợp tế bào từ hợp chất vô cơ. Ví dụ như loài Thiobacillus sẽ oxy hóa nguyên tố S để tạo ra năng lượng rồi nhận nguồn carbon tổng hợp từ tế bào CO2 tan trong nước hay HCO3.

Cuối cùng, tiệt trùng nước bằng cách sử dụng vi lọc hoặc lọc bằng hóa chất. Bước này sử dụng hypocloride canxi để loại bỏ các con vi trùng gây bệnh.

Công nghệ xử lý nước thải AAO có ưu điểm và nhược điểm như thế nào?

Với phương pháp xử lý nước thải bằng hệ sinh vật tương tự như công nghệ bùn hoạt tính truyền thống CAS. Nhưng AAO hoàn thiện hơn và cải thiện được nhiều nhược điểm của CAS.

Ưu điểm:

Chi phí đầu tư rẻ, chỉ bao gồm chi phí xây dựng, các thiết bị như máy sục khí, máy khuấy và máy bơm. Ngoài ra thì công có công nghệ tiên tiến nào được áp dụng.

So với CAS thì lượng bùn dư sản xuất ra ít hơn, nhờ vào các hệ sinh vật kỵ khí và thiếu khí sẽ xử lý BOD toàn diện hơn.

Mức phí thấp nhưng chất lượng đầu nước đi ra lại đạt chuẩn A hoặc B, tùy vào kích thước của các bể

Tiết kiệm điện năng hơn so với CAS.

Nhược điểm:

Đòi hỏi diện tích và không gian lớn để xây dựng hệ thống. Vì chất lượng đầu ra của nước sẽ phụ thuộc vào khả năng lắng của bùn hoạt tính và độ rộng của bể.

Cần phải kết hợp nhiều hệ vi sinh và hệ thống vi sinh này khá nhạy cảm

Công nhân vận hành cần nắm chắc nguyên lý hoạt động, đòi hỏi có khả năng vận hành cao

Công nghệ xử lý nước thải AAO hiện nay đang được các trạm y tế, bệnh viện ứng dụng triệt để. Bệnh viện Chợ Rẫy đã khánh thành và đưa một trạm xử lý chất thải vào hoạt động. Với công suất tập trung lên đến 4.000 mét khối 1 ngày với kinh phí xây dựng hơn 90 tỷ đồng. Đã và đang là đơn vị tiên phong trong hoạt động xây dựng hệ thống.