nước hiếu khí - thiếu khí
Đây là công nghệ xử lý nước thải có các ngăn thiếu khí xen kẽ với các ngăn hiếu khí kết hợp các quá trình nitrat hóa và khử nitrat được thực hiện ở trong các thiết bị lọc sinh học chứa vật liệu mang vi sinh. Quá trình này có thể xử lý đồng thời hữu cơ và nitơ. Quá trình nitrat hóa được thực hiện ở ngăn hiếu khí và quá trình khử nitat được thực hiện ở ngăn thiếu khí.
a) Nguyên lý hoạt động của hệ thống
- Lọc sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ (hoặc biến đổi những hợp chất vô cơ) thành CO2, nước và muối.
- Vi sinh vật cố định dính bám và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms).
- Vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng, khoáng chất) làm sạch nước.
- Trong các phòng thí nghiệm, với mục đích tăng cường tốc độ phân hủy, vi sinh vật được cân nhắc đến đầu tiên là hiệu quả của chúng trong việc phân hủy của nguyên liệu được nghiên cứu.
b) Các quá trình sinh học diễn ra trong bể lọc sinh học ngập nước.
- Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + (x + y/4 – z/2)O2 → xCO2 + y/2H2O - Tổng hợp sinh khối tế bào:
nCxHyOz + nNH3+ n(x + y/4 – z/2 - 5)O2→(C5H7NO2)n + n(x - 5)CO2 + n(y - 4)/2H2O
- Tự oxy hóa vật liệu tế bào (phân hủy nội bào): (C5H7NO2)n + 5nO2 → 5nCO2 + 2nH2O + nNH3
- Quá trình nitrit hóa:
2NH3 + 3O2→ 2NO2- + 2H+ + 2H2O (VK Nitrosomonas) ( 2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 4H+ + 2H2O)
2NO2- + O2 → 2NO3- (VK Nitrobacter) - Tổng phản ứng oxy hóa amoni: NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + 2H2O - Quá trình phản nitrit:
NO3- →NO2- → N2
c) Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm
- Không phải hồi lưu bùn như các quá trình sinh trưởng lơ lửng. - Cho hiệu quả và tốc độ xử lý cao.
- Ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi thành phần nước thải. - Quá trình ổn định, vận hành đơn giản.
- Ứng dụng phương pháp này cho phép giảm thể tích thiết bị do đó tiết kiệm mặt bằng xây dựng.
Nhược điểm
- Nếu dùng vật liệu mang có độ rỗng thấp để xảy ra hiện tượng bít tắc thiết bị.
- Chi phí đầu tư cao hơn do phải sử dụng vật liệu mang.
- Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành các màng sinh học (biofilms) có thể kéo dài hàng tuần đến hàng tháng.