Công Nghệ AAO Xử Lý Nước Thải

Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là một quá trình xử lý nước thải sinh học tích hợp ba giai đoạn: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Quá trình này tận dụng lợi thế của cả vi khuẩn kỵ khí và hiếu khí để loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho khỏi nước thải. So với các phương pháp xử lý truyền thống, công nghệ AAO có nhiều ưu điểm nổi bật như hiệu suất xử lý cao, chi phí vận hành thấp và sản sinh ít bùn thải hơn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về nguyên lý hoạt động, ưu điểm và ứng dụng của công nghệ AAO trong xử lý nước thải.

Công nghệ AAO là gì?

Công nghệ AAO là viết tắt của Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí). Đây là một công nghệ xử lý nước thải sinh học tiên tiến sử dụng các hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải.

Ngoài ra, sự hoạt động mạnh mẽ trong quá trình hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất ô nhiễm trong nước thải, đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải một cách hiệu quả. Điều này đảm bảo rằng nước thải được xử lý đạt chuẩn quy định bởi Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ AAO

Công nghệ AAO hoạt động dựa trên nguyên lý kết hợp ba phương pháp: kỵ khí – thiếu khí – hiếu khí:

Hình 1: Nguyên lý hoạt động của công nghệ AAO xử lý nước thải

Giai đoạn sinh học kỵ khí (Anaerobic)

Giai đoạn sinh học kỵ khí là giai đoạn đầu tiên trong quá trình xử lý nước thải sinh học. Giai đoạn này diễn ra trong môi trường không có oxy, do các vi sinh vật kỵ khí thực hiện. Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra theo phương trình sau:

(1) Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + các hợp chất khác + năng lượng

(2) Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới)

Giai đoạn sinh học kỵ khí sẽ được chia thành 4 giai đoạn nhỏ:

• Thủy phân: Các enzyme do vi sinh vật tiết ra phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất đơn giản hơn.
• Lên men (axit hóa): Các vi sinh vật lên men chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn thủy phân thành axit axetic, CO2, H2 và sinh khối mới.
• Axetat hóa: Các vi sinh vật axetat chuyển hóa axit axetic thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
• Metan hóa: Các vi sinh vật metan chuyển hóa acetate, H2, CO2, axit formic, CH3OH thành CH4, CO2 và sinh khối mới.

Giai đoạn sinh học thiếu khí (Anoxic)

Phương pháp Anoxic tập trung vào loại bỏ nitơ và photpho từ nước thải bằng cách sử dụng môi trường thiếu oxy để kích thích quá trình sinh học. Quá trình này tập trung vào việc khử nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) thành khí nitơ (N2) không độc hại thông qua chuỗi các phản ứng hóa học và sinh học. Trong bể thiếu khí diễn ra đồng thời hai quá trình nitrat hóa và photphorit hóa.

• Quá trình nitrat hóa – khử nitrat

Quá trình nitrat hóa và nitrit hóa xảy ra dưới điều kiện môi trường thiếu oxy, với sự tham gia của hai loại vi khuẩn chính là Nitrosonas và Nitrobacter. Trong quá trình này, các vi khuẩn này chuyển đổi những hợp chất như NH3 và NO2- thành NO3- và NO, sau đó thành khí nitơ (N2) không độc hại theo chuỗi phản ứng như sau:

NH3 -> NO3 -> NO2 -> NO -> N2O -> N2 (gas)

Phương trình phản ứng:

Quá trình nitrit hóa:

55NH4+ + 76O2 +5CO2 —Nitrosomonas—> C5H7NO2 + 54NO2- + 52H2O + 109 H+

Quá trình nitrat hóa: 

400NO2- + 10 O2 + NH3 + 2H2O + 5CO2 —Nitrobacter—> C5H7NO2+ 400NO3-

Quá trình phản nitrat hóa: 

NO3 – + 2H+ + 2e-    →  NO2 – + H2O
NO2-  + 2H+  +  e-   → NO + H2O
2NO + 2H+  + 2e-  → N2O + H2O
N2O + 2H+  + 2e-   → N2  + H2O

• Quá trình phophorit hóa

Quá trình photphorit hóa được thực hiện bởi vi khuẩn Acinetobacter. Trong quá trình này, Acinetobacter chuyển đổi các hợp chất hữu cơ chứa photpho thành các hợp chất mới không chứa photpho hoặc các hợp chất dễ phân hủy chứa photpho, giúp loại bỏ photpho từ nước thải

Giai đoạn sinh học hiếu khí (Oxic)

Phương pháp xử lý nước thải bằng hiếu khí, hay còn gọi là xử lý sinh học hiếu khí, là quá trình sử dụng vi sinh vật như vi khuẩn và vi rút để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Quá trình này diễn ra trong môi trường có cung cấp đủ oxy, được gọi là điều kiện hiếu khí. Trong quá trình này, vi sinh vật tiêu hóa các chất hữu cơ và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm không độc hại như nước và CO2.

Quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả thông qua phản ứng sau:

(CHO)nNS + O2 → CO2 + H2O + NH4+ + H2S + Tế bào VSV

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí thường bao gồm ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: Oxi hóa chất hữu cơ trong nước thải để cung cấp năng lượng cho tế bào.

CxHyOzN + (x+ + + ) O2 → xCO2 + H2O + NH3

Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để tái tạo tế bào

CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2

Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp trong tế bào

C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O

NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3

Khi cơ chất không đủ, quá trình chuyển hóa chất liệu tế bào bắt đầu thông qua quá trình tự oxi hóa.

Quá trình xử lý nước thải bằng sinh học hiếu khí có thể xảy ra tự nhiên hoặc được tạo ra nhân tạo. Tùy thuộc vào loại vi sinh vật hiếu khí, quá trình này có thể được chia thành hai dạng:

• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng.
• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám.

Ưu nhược điểm của công nghệ AAO

Công nghệ AAO là công nghệ xử lý nước thải được ưa chuộng hiện nay do có nhiều ưu điểm như: 

• Xử lý tốt các loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao, có khả năng làm giảm nồng độ BOD trong nước đáng kể.
• Có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải khác nhau.
• Dễ dàng mở rộng quy mô khi cần thiết.
• Chi phí vận hành và bảo trì thấp.

Ngoài ra, công nghệ AAO vẫn có một số nhược điểm là:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao.
• Yêu cầu nguồn nước thải có độ pH và nhiệt độ phù hợp.
• Quá trình vận hành cần được kiểm soát chặt chẽ.

Các ứng dụng của công nghệ AAO trong xử lý nước thải

Trên thực tế, công nghệ này thường được kết hợp với công nghệ sinh học MBR hoặc MBBR để tối ưu hiệu quả xử lý. Công nghệ AAO có khả năng xử lý các loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao. Do đó, công nghệ này thường được ứng dụng xử lý các loại nước thải như:

• Nước thải sinh hoạt
• Nước thải y tế
• Nước thải trong các khu chế biến thủy hải sản
• Nước thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm…

Trên đây là các thông tin về công nghệ AAO xử lý nước thải mà chúng tôi đã cung cấp. Với sự kết hợp các quá trình kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí, AAO đã mang lại hiệu quả cao cho quá trình xử lý. Envico là đơn vị chuyên thiết kế, thi công, lắp đặt các loại hệ thống xử lý nước thải. Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực môi trường, chúng tôi luôn cam kết đem lại sản phẩm tốt nhất cho quý khách hàng. Nếu bạn đang gặp vấn đề trong việc xử lý nước thải, hãy gọi ngay cho Envico để được tư vấn MIỄN PHÍ!