Công nghệ xử lý nước thải AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là một phương pháp xử lý nước thải tiên tiến. AAO là viết tắt của ba giai đoạn quan trọng trong quá trình này, bao gồm kỵ khí (Anaerobic), yếm khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic). Quá trình này sử dụng các hệ vi sinh vật khác nhau để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi đưa nước thải vào môi trường tự nhiên.
MỤC LỤC BÀI VIẾT
Công nghệ sinh học AAO có ứng dụng gì?
Công nghệ AAO có thể áp dụng cho xử lý nhiều loại nước thải khác nhau. Đặc biệt là những loại có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải từ ngành chế biến thủy hải sản và sản xuất thực phẩm như bánh kẹo. Để tăng hiệu quả xử lý, công nghệ AAO thường được kết hợp với giá thể di động (MBBR) sử dụng màng MBR (Membrane Bioreactor).
Công nghệ AAO không chỉ giúp loại bỏ chất ô nhiễm mà còn có thể giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường, đóng góp vào việc bảo vệ và duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái nước.
Nguyên lý làm sạch từ công nghệ xử lý nước thải AAO
Quá trình xử lý Anaerobic – Sinh học kị khí
Công nghệ xử lý nước thải AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) hoạt động thông qua ba giai đoạn quan trọng, bắt đầu với giai đoạn Anaerobic. Trong giai đoạn này, nước thải được đưa vào các bể kỵ khí. Tại đây, vi sinh vật kỵ khí tham gia vào quá trình phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và các chất dạng keo trong nước thải.
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi sinh vật này tiêu thụ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, biến chúng thành các hợp chất khí. Bọt khí sinh ra từ quá trình này sẽ bám vào các hạt bùn cặn, làm cho chúng nổi lên và tạo sự xáo trộn. Điều này tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ tạo ra lớp cặn lơ lửng.
Các phương trình quá trình phân hủy chất hữu cơ của hệ vi sinh kị khí được biểu thị như sau:
- Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác + năng lượng
- Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới)
Trong đó, C5H7O2N đại diện cho tế bào vi khuẩn. Khí sinh ra trong quá trình này được gọi là khí sinh học hoặc biogas.
Quá trình xử lý Anoxic – Sinh học thiếu khí
Trong bể xử lý Anoxic của công nghệ xử lý nước thải AAO, diễn ra hai phản ứng quan trọng để loại bỏ các chất ô nhiễm Nitơ (N) và Photphor (P) từ nước thải. Quá trình Nitrat hóa trong môi trường thiếu oxy, hai chủng loại vi khuẩn chính, Nitrosonas và Nitrobacter, tham gia vào quá trình này. Kết quả cuối cùng là khí nitơ phân tử N2, nó thoát khỏi nước và ra ngoài. Điều này cho phép loại bỏ nitơ khỏi nước thải. Chúng khử Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2-) theo một chuỗi chuyển hóa như sau: NO3- → NO2- → N2O → N2↑
Quá trình Photphorit hóa: Trong công nghệ xử lý nước thải AAO, chủng loại vi khuẩn Acinetobacter đóng vai trò quan trọng. Chúng tham gia vào việc chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa photpho thành các hợp chất mới không chứa photpho. Ngoài ra, chúng cũng phân hủy các hợp chất có chứa photpho, làm cho chúng dễ dàng bị loại bỏ bởi các chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
Để đảm bảo quá trình Nitrat hóa và Photphorit hóa diễn ra thuận lợi, bể Anoxic được trang bị máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp. Máy khuấy này tạo điều kiện môi trường thiếu oxy cho vi sinh vật thiếu khí phát triển.
Ngoài ra, hệ thống đệm sinh học được làm từ nhựa PVC và có bề mặt hoạt động lớn được lắp đặt trong bể Anoxic. Hệ vi sinh vật thiếu khí bám vào bề mặt của đệm sinh học này để sinh trưởng và phát triển.
Quá trình xử lý Oxic – Sinh học hiếu khí
Trong bể xử lý sinh học hiếu khí, các phản ứng chính giúp loại bỏ các chất hữu cơ từ nước thải và hỗ trợ sự phát triển của vi sinh vật.
Quá trình Oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải kết hợp với oxy (O2) để tạo ra các sản phẩm không độc hại như CO2 (carbon dioxide) và H2O (water), đồng thời sản xuất năng lượng cho vi sinh vật. Phản ứng này giúp loại bỏ các chất hữu cơ gây ô nhiễm.
Quá trình tổng hợp tế bào mới: Chất hữu cơ kết hợp với oxy (O2) và những nguồn nitơ như NH3 (ammonia) để tạo ra tế bào vi sinh vật mới. Phản ứng này là một phần quan trọng trong quá trình tái tạo vi sinh vật và đồng thời loại bỏ các chất ô nhiễm.
Quá trình phân hủy nội sinh: Các tế bào vi sinh vật đã thụ động sẽ bị phân hủy thông qua việc kết hợp với oxy (O2). Phản ứng này tạo ra CO2, H2O và NH3, đồng thời sản sinh năng lượng.
Bể Oxic duy trì nồng độ bùn hoạt tính khoảng 3500 mg/l và tỷ lệ tuần hoàn bùn 100%. Hệ vi sinh vật sử dụng trong bể Oxic được nuôi cấy bằng chế phẩm men vi sinh hoặc từ bùn hoạt tính. Thời gian nuôi cấy một hệ vi sinh vật hiếu khí là từ 45 đến 60 ngày. Oxy được cung cấp vào bể thông qua máy thổi khí đặt cạn hoặc máy sục khí đặt chìm.
Ưu điểm vượt trội khi sử dụng công nghệ xử lý nước thải AAO
Một trong những ưu điểm lớn của công nghệ AAO là chi phí vận hành thấp. Quá trình xử lý nước thải AAO có khả năng tiết kiệm năng lượng và nguyên vật liệu, giúp giảm đi các chi phí hoạt động liên quan đến xử lý nước thải.
Công nghệ AAO cho phép di dời hệ thống xử lý nước thải một cách dễ dàng khi cần chuyển địa điểm. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho các dự án có yêu cầu di dời hoặc mở rộng.
Khi cần tăng công suất hoặc mở rộng quy mô, công nghệ xử lý nước thải AAO cho phép nối lắp thêm các mô-đun hợp khối mà không cần phải dỡ bỏ và thay thế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong quá trình mở rộng hệ thống.
Công nghệ AAO đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm bệnh viện, khu chung cư, xử lý nước thải sinh hoạt và nhiều ứng dụng khác. Sự đa dạng trong ứng dụng cho thấy tính linh hoạt và hiệu quả của công nghệ này.
Nhiều công trình đã kết hợp công nghệ AAO với các quá trình xử lý chất ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh để đảm bảo xử lý triệt hạ các chất ô nhiễm một cách hiệu quả và theo tiêu chuẩn cao nhất. Điều này góp phần vào việc đảm bảo chất lượng nước thải sau khi xử lý.
Công nghệ xử lý nước thải AAO thường được thiết kế với trình độ tự động hóa cao, giúp quá trình vận hành trở nên ổn định và hiệu quả. Điều này đồng nghĩa với việc giảm tối đa sự can thiệp của con người và giữ cho hệ thống hoạt động một cách hiệu quả suốt thời gian.
