Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO với sợi vật liệu đệm.

Công nghệ AAO

Trong ngành xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau, tùy theo lượng nước thải và tính chất đặc điểm của dòng nước thải mà sẽ có các công nghệ phù hợp. Trong các phương pháp xử lý, phổ biến hiện nay là công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO.

AAO là viết tắt của các cụm từ Anaerobic – Anoxic – Oxic (Kị khí – Thiếu khí – Hiếu khí). Công nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học liên tục, công nghệ này ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau để xử lý nước thải .

Công nghệ AAO với sợi vật liệu đệm là quá trình mang bản chất sinh trưởng bám dính bao gồm các giai đoạn kỵ khí nối tiếp thiếu khí và hiếu khí. Đây là quá trình khác biệt so với quá trình AAO truyền thống với hệ bùn hoạt tính, đó là sinh khối phát triển và dính bám vào bề mặt chất mang. Hệ thống này thực hiện quá trình loại bỏ cacbon hữu cơ, nitrat hoá, khử nitrat và loại bỏ photpho. Nước thải được tuần hoàn từ ngăn hiếu khí về ngăn thiếu khí để tăng cường hiệu quả khử nitrat, còn bùn được tuần hoàn từ ngăn lắng về ngăn kỵ khí để giải phóng photphat.

Trong hệ thống này, vi khuẩn khử nitrat đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ nitơ và vi sinh vật tích lũy photphat (PAO_S)  đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ photpho sinh học. Cả hai loại vi khuẩn này đòi hỏi nguồn cacbon (hoặc COD) để thực hiện các phản ứng một cách độc lập. Do đó, giá trị COD là một yếu tố giới hạn cần thiết khi đồng thời loại bỏ nitơ và photpho, đặc biệt dưới điều kiện C/N hoặc C/P dòng vào không thích hợp.

Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhu cầu COD đồng thời đã tạo ra hiệu quả khử nitrate thấp, bởi vì cơ chất hữu cơ bị cô lập bởi PAOs dưới điều kiện kỵ khí, kết quả là không có cơ chất cho vi khuẩn khử nitơ trong điều kiện thiếu khí. Vì vậy việc sử dụng vi sinh vật tích lũy photphate khử nitrat (DNPAOs) có thể làm giảm sự cạnh tranh về COD giữa quá trình khử nitrat hóa và quá trình loại bỏ photpho bởi vì chúng có thể xử lý nitrat và photphat bằng việc sử dụng các nguồn cacbon giống nhau.

Tuy nhiên, có một số mâu thuẫn khi áp dụng hệ thống bùn đơn lẻ để loại bỏ đồng thời nitơ và photpho. Đầu tiên, sự sinh trưởng của các vi khuẩn nitrat hóa chậm hơn các vi khuẩn dị dưỡng (như vi khuẩn khử COD). Vì vậy, quá trình vận hành với SRT kéo dài để thực hiện quá trình nitrat hóa. Nhưng theo hướng khác, hệ thống cần phải vận hành với SRT ngắn để tăng cường loại bỏ photpho. Thứ hai, nguồn cacbon thường không đủ cho quá trình khử nitrat hóa khi bể thiếu khí đặt sau bể kỵ khí và các axit béo mạch ngắn được sử dụng chủ yếu cho việc giải phóng photpho trong bể kỵ khí.

Ưu nhược điểm của công nghệ AAO

Sử dụng màng trong hệ thống xử lý nước thải có một số đặc tính và ưu, nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Màng vi sinh có trong bể phản ứng xử lý nitơ có hiệu quả tùy thuộc vào việc sử dụng các vi khuẩn như vi khuẩn nitrat hóa có tốc độ sinh trưởng chậm và thời gian phát sinh kéo dài.

• So với quá trình bùn hoạt tính thì quá trình màng có khả năng loại bỏ chất ô nhiễm rộng hơn do chuỗi thức ăn dài trong màng sinh học có số lượng phong phú và sự hiện diện của nhiều loài khác nhau của metozoa, protozoa, vi khuẩn và nấm. • Khả năng xử lý trên mỗi đơn vị thể tích của quá trình màng cao hơn so với quá trình bùn hoạt tính do lượng sinh khối tính trên mỗi đơn vị thể tích của màng vi sinh cao hơn.

• Lượng bùn dư sinh ra ít hơn so với quá trình bùn hoạt tính.

• Chi phí năng lượng ít hơn và vận hành thuận lợi.

• Có khả năng chịu sự biến đổi về thủy lực và tải trọng chất hữu cơ cao.

Nhược điểm:

• Tuy nhiên quá trình màng cũng có nhược điểm là các phần tử nhỏ bé của lớp màng kỵ khí bị vỡ ra có khả năng lắng kém làm cho độ đục ở dòng ra cao. Quá trình màng sinh học với một lớp đệm dính bám với tuổi bùn cao, nồng độ sinh khối cao và ổn định trong quá trình vận hành. Màng sinh học có thể được sử dụng để giải quyết những mâu thuẫn được đề cập như trên, thêm đó là quá trình màng cố định ngập hoàn toàn cung cấp những lớp đệm dính bám cho vi khuẩn.

Sử dụng công nghệ AAO với sợi vật liệu đệm trong xử lý nước thải sinh hoạt có nhiều ưu điểm nổi bật như:

• Công nghệ AAO kết hợp giữa công nghệ kỵ khí (anaerobic) - thiếu khí (anoxic) và hiếu khí (oxic) cho phép vừa giảm được chất ô nhiễm hữu cơ vừa giảm được các chất dinh dưỡng dư thừa trong nước thải.

• Ưu điểm nổi bật của công nghệ kỵ khí là tiết kiệm năng lượng, do không cần phải cấp không khí.

• Áp dụng công nghệ kỵ khí trong phân hủy bùn dư đảm bảo tiêu diệt được các vi khuẩn gây bệnh trong bùn từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt.

• Công nghệ sinh học kỵ khí hoạt động với tải trọng phân hủy hữu cơ tương đối cao, nên cũng dẫn đến việc tiết kiệm mặt bằng một cách đáng kể. Ngoài ra công nghệ sinh học kỵ khí còn cho phép chịu biến động mạnh về tải lượng hữu cơ.

• Tác dụng đệm của ngăn hiếu khí để khắc phục quá tải: Thời gian lưu nước thải dài và tất cả lượng nước thải tập trung trong một ngăn nên ngăn hiếu khí vừa có tác dụng oxy hóa chất hữu cơ vừa là một bể đệm cực kỳ hiệu quả do đó sẽ ít xảy ra sự cố.

Để tìm hiểu thêm về các công nghệ xử lý khác được áp dụng thực tế trong từng công trình, quý khách có thể tham khảo bài viết: Hệ thống xử lý nước thải khách sạn