Phương pháp hiếu khí (bể Aerotank)
Bể Aerotank truyền thống là quá trình xử lý sinh học hiếu khí, ở đây các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học sẽ được VSV hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải nhờ như một chất dinh dưỡng để sinh trưỡng và phát triển trong điều kiện có oxi. Qua đó sinh khối VSV ngày càng gia tăng và nồng độ chất ô nhiễm của nước thải giảm xuống. Khí oxi trong bể Aerotank được tăng cường bằng cách dùng máy sục khí bề mặt, máy thổi khí…để cung cấp 𝑂𝑂2 một cách liên tục. Ưu điểm của bể này là dễ xây dựng và vận hành. Tuy nhiên, do bể này sử dụng bơm để tuần hoàn bùn nhẳm ổn định lại nồng độ bùn hoạt tính ở trong bể và sử dụng máy cung cấp oxi trong bể nên khi vận hành sẽ gây tốn năng lượng. Và sau bể Aerotank sẽ có một bể lắng thứ cấp để loại bỏ các cặn, sinh khối lơ lửng có trong nước.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn.
Giai đoạn 1: Oxi hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào.
𝐶𝐶𝑥𝑥𝑁𝑁𝑦𝑦𝑂𝑂𝑧𝑧N + x𝑂𝑂2 → xC𝑂𝑂2 + 𝑁𝑁2O + 𝑁𝑁𝑁𝑁3
Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào mới
𝐶𝐶𝑥𝑥𝑁𝑁𝑦𝑦𝑂𝑂𝑧𝑧N + 𝑁𝑁𝑁𝑁3 + 𝑂𝑂2 → xC𝑂𝑂2 + 𝐶𝐶5𝑁𝑁7𝑁𝑁𝑂𝑂2 Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Phân hủy nội bào
𝐶𝐶5𝑁𝑁7𝑁𝑁𝑂𝑂2 + 5𝑂𝑂2→ x C𝑂𝑂2 + 𝑁𝑁2O +𝑁𝑁𝑁𝑁3
Hình 2. 1: Nguyên lý hoạt động bể Aerotank (Nguồn:https://filterpress.com.vn/tin-
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 11
Phương pháp kỵkhí (Bể UASB)
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp và có thể hợp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ như sau:
Hình 2. 2: Quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng phương pháp kị khí Cả 3 quá trình: Phân hủy – Lắng bùn – Tách khí đượcđặt chung trong một công trình.
Bể UASB được chia làm 2 vùng:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 12
Vùng lắng: được đặt nằm trên vùng phân hủy kỵ khí. Nước thải sau khi phân hủy sẽ di chuyển lên vùng này để lắng cặn. Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí (không chiếm quá 60% thể tích bể): là lớp bùn chứa các VSV kỵ khí có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ, nước thải được chảy vào vùng này để xử lý.
Phương pháp thiếu khí (Bể Anoxic)
Bể anoxit được sử dụng kết hợp với phương pháp hiếu khí hay kỵ khí để xử lý nước chứa nồng độ amoni, nitrit, nitrat, photphat. Trong bể anoxit đồng thời diễn ra các quá trình nhờ: lên men các chất trong nước thải, cắt các mạch poly-photphat thành photphat, quá trình khử nitrat (𝑁𝑁𝑂𝑂3−) thành nitơ (𝑁𝑁2)... trong điều kiện thiếu khí. Khi thiết kế bể anoxit phải đảm bảo nước thải được khuấy trộn đều nhờ thiết bị khuấy trộn đặt dưới bể và nồng độ oxy từ 0.5-1 mg𝑂𝑂2/l.
Nhưng để xử lý được nitơ cũng đòi hỏi có nguồn cacbon để tổng hợp tế bào. Do nước thải đã được nitrat hóa thường chứa ít vật chất chứa cacbon nên đòi hỏi phải bổ sung thêm nguồn cacbon từ ngoài và. Khi xử lý nước thải công nghiệp thường thiếu cacbon hữu cơ nên người ta thường dùng rượu metylic làm nguồn cacbon bổ sung.
Phương pháp sinh học cộng với giá thể (MBBR)
Hình 2. 4: Cơ chế hoạt động bể MBBR
Công nghệ MBBR là một công nghệ tiên tiến và đang được ứng dụng rộng rãi bởi không chỉ đạt hiệu quả cao khi xử lý các chất dinh dưỡng nito và photpho, mà còn giúp tiết kiệm diện tích. Theo đó, các vật liệu dùng làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Minh Quyền Giảngviên hướng dẫn:TS. Trần Minh Thảo 13
nước và phải đảm bảo điều kiện lơ lửng được, khi hoạt động các giá thể này sẽ chuyển động liên tục trong toàn thể tích bể nhờ các thiết bị thổi khí và cánh khuấy.
Cơ sở của công nghệ MBBR là các đệm được giữ lơ lửng và chuyển động liên tục trong quá trình phản ứng trong bể. Trong quá trình xử lý, các vật liệu đệm được chuyển động nhờ quá trình cấp khí.
Các VSV có khả năng phân giải chất hữu cơ trong nước thải bám dính và phát triển trên bề mặt các đệm. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối. Quần xã VSV sẽ phát triển và dày lên rất nhanh cùng với sự suy giảm các chất ô nhiễm trong nước thải.
Khi khối lượng VSV tăng lên đạt đến một độ dày nhất định trên vật liệu đệm sẽ dẫn đến khả năng bám dính của VSV ở lớp bên trong sẽ giảm, khi chúng không bám được lên bề mặt đệm nữa mà bong ra rơi vào trong nước thải. Một lượng nhỏ VSV còn sót lại bám trên các đệm sẽ tiếp tục sử dụng chất hữu cơ có trong nước thải để hình thành nên một quần xã sinh vật mới bám dính trên vật liệu đệm.