CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý đồng thời nitơ (N) và photpho (P)
Công nghệ AO (Anoxic-Oxic) gồm 2 cụm bể là Anoxic (bể thiếu khí) và Oxic (bể hiếu khí). Quá trình nitrat hóa và photphorit được diễn ra trong môi trường hiếu
14
khí. Khử nitrat được diễn ra ở trong môi trường thiếu khí. Theo các nghiên cứu xử lý ở giai đoạn nitrat hóa loại bỏ được 20%-30% hàm lượng nitơ và photpho có trong nước thải. Tuần hoàn từ bể Oxic về bể Anoxic tỷ lệ nitrat hóa và khử nitrat chỉ đạt 40% và 19% khi tỉ lệ tuần hoàn là 50%. Hàm lượng photpho được loại bỏ thường tồn tại dưới dạng bùn thải, có thể tái sử dụng bùn thải bằng cách tuần hoàn và bổ sung methanol cung cấp dinh dưỡng để vi sinh vật phát triển, các vi sinh vật sẽ cải thiện được tuổi thọ của bùn, còn gọi là thời gian lưu bùn (HRT) [25] [26].
Hình 1.1. Quy trình công nghệ AO
Công nghệ AAO, Hình 1,3, biết đến như cải tiến của công nghệ AO, được phát triển dựa trên ba cụm bể chính kết hợp với nhau đó là Anaerobic (bể kỵ khí), Anoxic (bể thiếu khí), Oxic (bể hiếu khí). Ra đời và phát triển rất mạnh mẽ xử lý các nước thải có nồng độ nitơ và photpho cao, sử dụng ít nguồn năng lượng cacbon vào trong quá trình xử lý. Ở bể kỵ khí các hoạt động của vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ, các khoáng chất có nồng độ cao chuyển đổi thành nguồn cacbon, sản sinh tế bào mới và phát sinh ra khí metan (CH4) tận dụng trong các quá trình đốt. Nhờ việc phân hủy các khoáng chất trong đó có photphomà việc xử lý nitơ được cải thiện hơn, cụ thể là việc tuần hoàn từ Oxic về Anoxic sẽ không chứa dòng ô nhiễm phụ là orthophosphate sẽ tăng được hiệu quả đáng kể cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong hai bể phía sau bể kị khí, hiệu suất tăng lên 61,1% ở nitơ và 92,7% ở photpho [27].
15
Hình 1.2. Quy trình công nghệ AAO
Sau rất nhiều nghiên cứu công nghệ được kết hợp với công nghệ MBR được ra đời được áp dụng vào nước thải thực tế. Công nghệ A2O thời gian lưu bùn ngắn được kết hợp với công nghệ MBR thời gian lưu bùn dài. Việc nitrat hóa và khử nitrat diễn ra trong thời gian dài, phát triển nitrat hóa trên A2O/MBR có hiệu quả đáng kể, lượng photpho giải phóng ở bể kỵ khí cho thấy được các vi sinh vật kỵ khí vô cùng mạnh mẽ và năng lượng tạo ra vô cùng lớn loại bỏ nitơ đạt hơn 98% và photpho đạt cao nhất 99,2%. Công nghệ kết hợp A2O/MBR cho ra mức xử lý thấp đáng kể so với các quá trình xử lí nitơ và photpho tương tự. Dưới sự tắc nghẽn của màng MBR, công nghệ AAO-MBR sục khí được cải tiến hạn chế giảm nguy cơ tắc nghẽn màng.
Hiệu suất tối ưu được đạt khi dòng màng là 30 LMH, với tỷ lệ loại bỏ nitơ và photpho lần lượt là 81,5±6,1% và 96,7±2,1% [28] [29].
Hình 1.3. Quy trình công nghệ SBR
16
Quy trình công nghệ Hình 1.4 đưa ra một giải pháp thay thế việc xử lý bằng bùn hoạt tính. Công nghệ phản ứng theo mẻ tuần tự gồm bốn pha: pha nạp đầy (fill), pha sục khí (aerotion), pha lắng (settle), pha rút nước (decant). Nước được nạp đầy trong 1-3 tiếng sẽ không có dòng chảy nào nạp tiếp, thay vào đó sẽ có chế độ luân phiên sục khí, tĩnh, hòa trộn trong bể để diễn ra quá trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất cần cân bằng việc sục khí. Tương tự như cũng công nghệ xử lý trên, việc sục khí thực hiện để diễn ra quá trình nitrat hóa từ amoniac trong khoảng thời gian nhất định, sẽ tiếp tục cho hòa trộn ở môi trường không có sục khí (thiếu khí) phần lớn nitrat được xử lý. Lúc này, photpho sẽ là nguồn dinh dưỡng chính để vận hành SBR không cần bổ sung chất dinh dưỡng, các phản ứng sinh học trong lò phản ứng cần có thời gian theo dõi, tính toán được nồng độ chất dinh dưỡng trong SBR, đặc biệt là các ion amoniac, nitrat và orthophosphate từ đó kiểm soát tốt loại bỏ hai chất ô nhiễm nitơ và photpho [30].