Dựa trên nguyên tắc hoạt động của vi sinh vật bio – P, quá trình tách loại photpho trong một hệ thống xử lý nước thải có thể thực hiện phối hợp với oxy hóa BOD, với khử hợp chất nitơ theo các phương án kỹ thuật khác nhau.
Quá trình AO.
Quá trình AO là sơ đồ phối hợp xử lý yếm khí (anaerobic) và hiếu khí (oxic) được bố trí thể hiện trên (hình 1):
Hình 1: Quá trình xử lý photpho AO
Bùn từ bể lắng thứ cấp được bơm trở lại trộn với dòng thải tại đầu vào. Trong quá trình xử lý yếm khí, photphat được tách ra khỏi vi sinh vật từ dòng bùn hồi lưu dưới dạng photphat đơn. Một phần chất hữu cơ cũng được xử lý tại đây bởi các quá trình lên men yếm khí, khử nitrat và do vi sinh bio – P hấp thu. Trong quá trình xử lý hiếu khí, photphat đơn được vi sinh sử dụng để tổng hợp tế bào và được tích lũy bởi loại vi sinh bio – P. Sinh khối lắng trong bể thứ cấp chứa hàm lượng photpho cao được tách loại photpho trong quá trình AO phụ thuộc vào tỉ lệ BOD:P, nếu tỉ lệ trên lớn hơn 10, hiệu quả tách loại tốt, nếu tỉ lệ trên thấp có thể bổ xung thêm muối sắt, nhôm để giảm nồng độ photpho tại đầu ra. Quá trình AO là quá trình tách loại photpho trực tiếp, không ghép thêm công đoạn tách phụ vào hệ xử lý nước thải
Bùn thải Yếm khí Hiếu khí
27
thông dụng. Trong trường hợp nước thải chứa hợp chất nitơ, hệ trên cũng có tác dụng xử lý, tuy nhiên cần phải tính toán đủ thời gian lưu cho giai đoạn hiếu khí để oxy hóa amoni.
Quá trình Phostrip
Phostrip là quá trình tách loại photpho có ghép thêm công đoạn phụ để kết tủa photphat tan sau khi xử lý yếm khí (hình 2):
Hình 2. Sơ đồ phostrip tách loại photpho
Trong sơ đồ công nghệ Phostrip, một phần bùn thải từ bể lắng thứ cấp được đưa vào xử lý yếm khí với thời gian lưu thủy lực từ 8 - 12 giờ. Photphat đơn tách ra từ xử lý yếm khí tan trong nước, phần nước này được tách ra để kết tủa với hóa chất. Sinh khối sau khi tách photpho được đưa về cùng với sinh khối từ bể lắng thứ cấp hòa trộn với dòng vào để xử lý hiếu khí.
Kỹ thuật mẻ kế tiếp giai đoạn
Sử dụng kỹ thuật mẻ kế tiếp giai đoạn cũng có thể tách loại đồng thời BOD, hợp chất nitơ, photpho bằng cách thay đổi thời gian vận hành đối với từng chu kỳ. Trong giai đoạn sục khí xảy ra các quá trình oxy hóa BOD, amoni và tích lũy photpho.
Nước sau kết tủa
Bùn thải
Hóa chất Nước sau xử lý yếm khí
Bùn thải Hiếu khí
Yếm khí
28
Trong giai đoạn khuấy trộn xảy ra quá trình khử nitrat và tách photpho ra khỏi sinh khối. Tách photpho ra khỏi nước thải có thể thực hiện với hóa chất hay trực tiếp (ngay sau xử lý hiếu khí). Để khử nitrat và tách photpho ra khỏi sinh khối cần bổ xung thêm BOD hoặc sử dụng chất hữu cơ từ phân hủy nội sinh.
Quá trình AAO
AAO là một biến hình công nghệ của sơ đồ AO bao gồm các công đoạn xử lý yếm khí (Anaerobic), thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic), trong đó giai đoạn xử lý thiếu khí dành cho quá trình khử nitrat với thời gian lưu thủy lực khoảng một giờ. Khoang xử lý thiếu khí được bổ xung nitrat, nitrit từ bể hiếu khí (quay vòng), bùn từ bể lắng thứ cấp được hồi lưu về bể yếm khí. Sơ đồ AAO có khả năng xử lý đồng thời hợp chất nitơ và photpho.
Quá trình Bardenpho năm giai đoạn
Quá trình được sử dụng để xử lý đồng thời hợp chất nitơ, photpho. Giai đoạn yếm khí được ghép thêm vào để tách loại photpho. Giai đoạn xử lý thiếu khí thứ hai nhằm tăng cường khử nitrat từ giai đoạn hiếu khí đầu với chất hữu cơ phân hủy nội sinh. Bể hiếu khí cuối cùng có tác dụng sục đuổi khí nitơ hình thành từ bể thiếu khí hai, oxy hóa phần amoni, BOD dư và để hạn chế quá trình tách loại photpho từ vi sinh trong bể lắng thứ cấp. Hỗn hợp bùn - vi sinh được quay vòng từ bể hiếu khí đầu về bề thiếu khí thứ nhất. So với AAO thì thời gian lưu tế bào của Bardenpho năm giai đoạn dài hơn (10 - 40 ngày).
Quá trình UCT
UCT là tên viết tắt của University of Cape Town, nơi thiết lập sơ đồ công nghệ xử lý có khả năng đồng thời loại bỏ BOD, hợp chất nitơ và photpho . Sơ đồ UCT tương tự sơ đồ công nghệ AAO, tuy vậy có hai điểm khác biệt: vi sinh được quay vòng về bể xử lý thiếu khí và có hai vòng quay hỗn hợp nước – bùn nội bộ từ thiếu khí về hiếu khí và từ thiếu khí về yếm khí.
29
Quay vòng bùn từ bể lắng về bể thiếu khí sẽ hạn chế được sự có mặt của nitrat trong bể yếm khí, thúc đẩy quá trình tách photpho từ vi sinh trong giai đoạn yếm khí. Hai chu trình nội bộ giúp tăng cường khả năng xử lý chất hữu cơ.
Chất hữu cơ có trong dòng quay vòng từ bể xử lý thiếu khí là loại dễ sinh hủy và hàm lượng nitrat trong đó thấp vì vậy thích hợp cho quá trình tách photpho từ vi sinh vật. Dòng quay vòng nội bộ thứ hai và bùn từ bể lắng thứ cấp có tác dụng khử nitrat. a b c Bùn thải Yếm khí Thiếu khí Hiếu khí
Bùn thải Yếm khí Thiếu khí Hiếu khí Thiếu khí Hiếu khí Yếm khí Thiếu khí Thiếu khí Hiếu khí Bùn thải
30
d
Hình 3. Sơ đồ xử lý nitơ, photpho: a) AAO; b) Bardenpho năm giai đoạn; c) Quá trình UCT; d) quá trình VIP
Quá trình VIP
VIP là tên viết tắt của Virginia Initiative Plant in Norfork, Virginia) tương tự như AAO và UCT, điểm khác biệt là chu trình quay vòng bùn và hỗn hợp bùn – nước (hình 3. d). Bùn từ bể lắng cùng với hỗn hợp bùn nước từ bể hiếu khí được đưa về bể xử lý thiếu khí, còn hỗn hợp bùn – nước từ bể thiếu khí được quay vòng về bể yếm khí. Do một phần chất hữu cơ của dòng vào được xử lý qua hai giai đoạn yếm khí và thiếu khí nên tiết kiệm được lượng oxy tiêu thụ tại bể hiếu khí.