Bể phản ứng sinh học hiếu khí – aerotank là cơng trình bêtơng cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình trịn, cũng cĩ trường hợp người ta chế tạo các aerotank bằng sắt thép hình khối trụ. Thơng dụng nhất hiện nay là các aerotank hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng cường lượng oxy hịa tan và tăng cường quá trình oxy hĩa chất bẩn hữu cơ cĩ trong nước.
Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ cịn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hịa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aerotank. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và cĩ thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hịa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bơng. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lý nước thải ở aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt bơng cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Bùn họat tính là các bơng cặn cĩ màu nâu sẫm, chứa các chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú cho các loại vi khuẩn cùng các vi sinh vật bậc thấp khác, như nguyên sinh động vật sống và phát triển.
Trong nước thải cĩ những hợp chất hữu cơ hịa tan – loại hợp chất dễ bị vi sinh vật phân hủy nhất. Ngồi ra, cịn cĩ các loại hợp chất hữu cơ khĩ bị phân hủy hoặc loại hợp chất chưa hịa tan, khĩ hịa tan ở dạng keo – các dạng hợp chất này cĩ cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzym ngoại bào, phân hủy thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hĩa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O. Các hợp chất hữu cơ ở dạng keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khĩ hịa tan là các hợp chất bị oxy hĩa bằng vi sinh vật khĩ khăn hoặc xảy ra chậm hơn.
Quá trình sinh học xảy ra qua 3 giai đoạn
Giai đoạn 1: tốc độ oxy hĩa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxy cần cho vi sinh vật sinh SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 35
trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn chất dinh dưỡng trong nước thải đang rất phong phú, lượng sinh khối bùn trong thời gian này rất ít. Theo thời gian, quá trình thích nghi của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng rất mạnh mẽ theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh. Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần, vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ tiêu thụ oxy vào cuối giai đoạn này cĩ khi gấp 3 lần ở giai đoạn 2. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ tăng dần.
Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực hoạt enzym đạt tối đa và kéo dài trong thời gian tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt tối đa, các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ oxy gần như khơng thay đổi trong một thời gian khá dài.
Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy cĩ chiều hướng giảm dần và sau đĩ lại tăng lên. Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu cơ giảm dần và quá trình nitrat hĩa amoniac xảy ra. Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm và quá trình làm việc của Aerotank kết thúc.
Sau khi oxy hĩa được 80 – 95% BOD trong nước thải, nếu khơng khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu khơng kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ơ nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh vật trong bùn ( chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn cĩ hàm lượng protein rất cao ( 60 – 80% so với chất khơ), ngồi ra cịn cĩ các hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khống …khi bị tự phân sẽ làm ơ nhiễm nguồn nước.