Nguyên lý hoạt động, ứng dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải

Nước thải gây ô nhiễm môi trường sống đang là vấn đề nhức nhối hiện nay. Việc ứng dụng các công nghệ xử lý nước thải hiện đại trong đó có công nghệ AAO đóng vai trò quan trọng, là giải pháp cấp bách để hạn chế tình trạng xả thải ra môi trường. Cùng Môi Trường Song Phụng tìm hiểu chi tiết về công nghệ xử lý nước thải này trong bài viết dưới đây nhé.

Công nghệ AAO là gì 

Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là quy trình xử lý nước thải sinh học qua ba giai đoạn: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Đây là công nghệ phổ biến trong hệ thống xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt và công nghiệp, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ, nitơ, photpho hiệu quả, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Phương pháp xử lý nước thải này hoạt động nhờ vào sự sinh trưởng, phát triển của các hệ vi sinh học kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí để hấp thu và phân hủy hết những chất thải gây ô nhiễm có trong nước, mang đến nguồn nước đạt tiêu chuẩn đầu ra trước khi xả thải ra môi trường theo quy định của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ xử lý nước thải AAO 

Công nghệ AAO dựa trên hoạt động cả các hệ vi sinh vật để hấp thu, phân hủy chất ô nhiễm trong nước. Nguyên lý hoạt động của công nghệ xử lý nước thải này bao gồm 3 giai đoạn chính. Mỗi giai đoạn lại hoạt động theo một quy trình riêng. Cụ thể:

Quá trình sinh học kị khí (Xử lý Anaerobic) 

Ở giai đoạn này, trong các bể kỵ khí, các chất hữu cơ (chất thải) hòa tan và chất dạng keo sẽ bị nhóm vi sinh vật kị khí hấp thu và hòa tan để chuyển chúng thành những hợp chất ở dạng khí. Sau đó, bọt khí sẽ bám vào các hạt bùn cặn. Khi các hạt bùn cặn này nổi lên sẽ xuất hiện tình trạng xáo trộn khiến nước xuất hiện trình trạng có cặn nổi lơ lửng.

Quá trình hệ vi sinh kị khí phân hủy chất hữu cơ được thể hiện bằng các phương trình sau:

(a) Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác + năng lượng

(b) Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới)

Phần khí được sinh ra trong quá trình phân hủy này được gọi với tên quen thuộc là Biogas. Khí này có thể được thu để ứng dụng trong đun nấu hoặc xử lý nước thải trong chăn nuôi.

Quá trình phân hủy kỵ khí gồm 3 giai đoạn chính: thủy phân các hợp chất hữu cơ cao phân tử, hình thành axit và tạo khí methane. Các giai đoạn này diễn ra song song trong suốt quá trình phân hủy kỵ khí của chất hữu cơ.

• Thủy phân: Dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các chất phức tạp và không tan như polysaccharides, protein, và lipid được phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, amino acid, acid béo). Đây là giai đoạn diễn ra chậm, tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và tính chất dễ phân hủy của cơ chất. Đặc biệt, chất béo có tốc độ thủy phân rất chậm.
• Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men các chất hòa tan thành những hợp chất đơn giản hơn như acid béo dễ bay hơi, alcohol, acid lactic, methanol, CO₂, H₂, NH₃, H₂S và sinh khối mới.
• Methane hóa (methanogenesis): Các chất như acetic, H₂, CO₂, acid formic và methanol được chuyển hóa thành methane, CO₂ và sinh khối mới.

Quá trình sinh học thiếu khí (Xử lý Anoxic) 

Quá trình sinh học thiếu khí trong xử lý nước thải diễn ra với mục đích là xử lý Nito và Phốt pho để khử hoàn toàn những chất độc có trong nước thải.

Trong đó:

Quá trình Nitrat hóa

Trong điều kiện thiếu khí kết hợp với sự hỗ trợ của hai chủng khuẩn là Nitrosonas và Nitrobacter giúp khử hoàn toàn lượng nitrat và nitrit có trong nước thải. Kết thúc quá trình này là chúng ta thu được khí Nitơ. Quá trình này diễn ra thành hai giai đoạn:

• Giai đoạn 1: đồng hóa là khử NO3 thành NH4+
• Giai đoạn 2: dị hóa là khử tiếp NO3 thành NO2 và khử NO2 thành N2.

Quá trình Photphorin hóa

Quá trình này hoạt động với sự tham gia của hệ vi khuẩn có tên gọi Acinetobacter. Chúng sẽ làm nhiệm vụ chuyển hóa hết những vi khuẩn có chứa Phốt pho thành những chất mới trong thành phần không có Phốt pho nữa.

Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình Nitrat hóa và Photphoril hóa trong bể Anoxic. Để làm điều này, người ta sử dụng máy khuấy chìm để khuấy trộn nước, giúp tạo ra môi trường thiếu oxy cho vi sinh vật phát triển. Ngoài ra, bể Anoxic còn được lắp đặt hệ thống đệm sinh học từ nhựa PVC, giúp vi sinh vật bám vào và phát triển tốt hơn.

Quá trình sinh học hiếu khí (Xử lý Oxic) 

Các hợp chất hữu cơ tại bể hiếu khí sẽ được phân hủy dễ dàng hơn nhờ và hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí trong đó vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan trong nước để phân giải chất hữu cơ (chất ô nhiễm). Các vi sinh vật như Pseudomonas Denitrificans, Baccillus Licheniforms có khả năng khử nitrat thành khí N₂. 

Điều kiện tối ưu cho quá trình này là pH từ 7,5, với nhiệt độ từ 20 – 40°C, tốt nhất là 25 – 30°C. Để tăng cường hiệu quả phân hủy, có thể áp dụng các biện pháp như sục khí, tăng cường bùn hoạt tính, điều chỉnh dinh dưỡng và hạn chế chất độc.

Trong bể hiếu khí xảy ra các phản ứng hóa học chính bao gồm:

 Quá trình 1: Giai đoạn Oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ:

Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình 2: Giai đoạn tự tổng hợp tế bào mới:

Chất hữu cơ + O2 + NH3 → Tế bào vi sinh vật + CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình 3: Giai đoạn phân hủy nội sinh:

C5H7O2N + O2 → CO2 + H2O + NH3 + năng lượng

Ứng dụng công nghệ xử lý nước thải AAO 

Công nghệ AAO thường được sử dụng trong xử lý nước thải có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao như bệnh viện, nhà máy thực phẩm, khu chế xuất, nhà máy sản xuất bánh kẹo, công ty chế biến thủy hải sản, nước thải sinh hoạt hàng ngày…

Hiện nay, để tăng cường hiệu quả của công nghệ xử lý nước thải này, người ta thường kết hợp với công nghệ MBBR và công nghệ xử lý nước thải MBR.

>>> Đọc thêm: So sánh công nghệ xử lý nước thải AAO và AO: Đặc điểm, ưu nhược điểm

Ưu điểm và hạn chế của công nghệ AAO 

Dưới đây là ưu điểm và hạn chế của công nghệ xử lý nước thải AAO này:

Ưu điểm 

Công nghệ xử lý nước thải A2O đang được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước thải cho nhiều ngành nghề xuất trước khi thải ra môi trường nhờ vào các ưu điểm dưới đây:

• Chi phí đầu tư, vận hành thấp, không mất quá nhiều thời gian để kiểm soát.
• Vận hành đơn giản, dễ dàng, hiệu quả cao.
• Hạn chế bùn thải sau khi xử lý so với các công nghệ xử lý nước thải khác.
• Hiệu quả xử lý hàm lượng BOD trong nước thải rất cao lên đến 90-95%.
• Xử lý, loại bỏ được các chất ô nhiễm có trong nước thải hiệu quả.
• Xử lý được đa dạng các loại nước thải khác nhau.
• Công nghệ xử lý nước thải AAO này không tiêu thụ quá nhiều năng lượng.

Hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật trên thì công nghệ xử lý nước thải A2O này vẫn có một số nhược điểm nhất định:

• Cần diện tích đủ lớn để thì mới xây dựng được hệ thống xử lý nước thải.
• Nước đầu ra bắt buộc phải khử trùng trước khi xả ra môi trường.
• Chất lượng nước đầu ra do nhiều yếu tố quy định như: nhiệt độ, nồng độ pH, nồng độ bùn MLSS, khả năng hoạt động của vi sinh vật, khả năng lắng bùn hoạt tính…
• Cần duy trì được nồng độ bùn tiêu chuẩn là từ 3-5g/ lít. Hạn chế để lượng bùn quá nhiều sẽ khiến cho bùn khó lắng và dễ trôi ra ngoài. Nếu lượng bùn thấp thì khả năng xử lý tại chỗ lại không cao, dẫn đến tình trạng quá tải và bùn cũng theo nước mà trôi ra ngoài.

Bài viết trên đã tổng hợp những thông tin hữu ích liên quan đến công nghệ AAO. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp bạn đọc hiểu được thêm về phương pháp được áp dụng nhiều trong xử lý nước thải hiện nay. Nếu vẫn còn những thắc mắc liên quan đến chủ đề này, hãy để lại comment để được Môi Trường Song Phụng hỗ trợ giải đáp nhé.

Xem thêm dịch vụ tại Song Phụng:

• Dịch vụ rửa màng RO lưu động

• Dịch vụ sửa chữa bơm màng khí nén