Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của công nghệ xử lý nước thải AAO

Công nghệ xử lý nước thải AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic) đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải bị ô nhiễm. Với khả năng này, công nghệ AAO không chỉ giúp làm sạch nguồn nước mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về nguyên lý hoạt động, ưu-khuyết điểm công nghệ AAO được Môi trường Đại Nam cung cấp ngay dưới đây.

1. Khái niệm công nghệ xử lý nước thải AAO

Công nghệ AAO là viết tắt của Anaerobic (kỵ khí) – Anoxic (yếm khí) – Oxic (hiếu khí). Đây là phương pháp sinh học nhờ vào sự sinh trưởng và phát triển của các hệ vi sinh vật kỵ khí, yếm khí và hiếu khí để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Dưới tác dụng phân giải các chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật mà nguồn nước thải được xử lý hiệu quả và đạt chuẩn đầu ra trước khi thải ra môi trường.

2. Quá trình hoạt động của công nghệ xử lý nước thải AAO

Qua hoạt động phân hủy các chất ô nhiễm có trong nước thải của hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí, nước thải sẽ được xử lý một cách triệt để.

• Quá trình xử lý kỵ khí:  Khử hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo hoạt động…

• Quá trình xử lý yếm khí: Khử nitrat thành khí nitơ N₂, giảm hàm lượng BOD, COD trong nước thải.

• Quá trình hiếu khí: Để chuyển hóa NH₄ thành NO₃, khử BOD, COD, sunfua…

• Tiệt trùng: Bằng lọc vi lọc hoặc bằng hoá chất - chủ yếu dùng hypocloride canxi (Ca(OCl)₂) để khử các vi trùng gây bệnh

2.1 Quá trình sinh học kỵ khí (Anaerobic)

Trong các bể kỵ khí xảy ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và các chất dạng keo trong nước thải với sự tham gia của hệ vi sinh vật kỵ khí. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi sinh vật kỵ khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành các hợp chất ở dạng khí. Bọt khí sinh ra bám vào các hạt bùn cặn. Các hạt bùn cặn này nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ của hệ vi sinh vật kỵ khí có thể đơn giản hóa bằng các phương trình hóa học như sau:
     - Chất hữu cơ + VK kỵ khí → CO₂ + H₂S + CH₄ + các chất khác + năng lượng
     - Chất hữu cơ + VK kỵ khí + năng lượng → C₅H₇O₂N (Tế bào vi khuẩn mới)
Hỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí sinh học hay biogas.
Quá trình phân hủy kỵ khí được chia thành 3 giai đoạn chính: phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử (thủy phân), tạo các axit, tạo methane xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ.

• Thủy phân: Dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino acid, acid béo). Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
• Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO₂, H₂, NH₃, H₂S và sinh khối mới.
• Methane hóa (methanogenesis): Acetic, H₂, CO₂, acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO₂ và sinh khối mới.

2.2 Quá trình sinh học thiếu khí (Anoxic)

Bể anoxic là bể quan trọng trong quá trình xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học. Công nghệ khử nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học phổ biến nhất hiện nay là: Nitrat hóa và khử Nitrat.
Bước thứ hai theo sau quá trình nitrat hóa là quá trình khử nitrat-nitrogen thành khí nitơ, nitơ oxit N₂O hay NO được thực hiện trong môi trường thiếu khí (Anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vô cơ.

2.3 Quá trình sinh học hiếu khí (Oxic)

Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí, chúng sẽ sử dụng oxy hòa tan có trong nước để phân giải chất hữu cơ (chất ô nhiễm cần xử lý). Các vi sinh vật Pseudomonas Denitrificans, Baccillus Licheniforms,… sẽ khử nitrat thành N₂ và thải vào không khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa pH = 5,5 – 9 nhưng tốt nhất là 7,5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, oxy hòa tan cần là 0,5 mg/l, nhiệt độ từ 5 – 40⁰C. 
Quá trình này diễn ra mạnh mẽ nếu dùng biện pháp tác động vào như: sục khí, làm tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của vi sinh vật. Ngoài ra, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lý là 20 – 40⁰C, tối ưu là 25 – 30⁰C.  
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm 3 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Oxy hóa chất hữu cơ.
C_xH_yO_z  + O₂ → CO₂ + H₂O + ∆H
Giai đoạn 2: Tổng hợp xây dựng tế bào
C_xH_yO_z  + O₂ → tế bào VSV + CO₂ + H₂O + C₅H₇NO₂ – ∆H
Giai đoạn 3: oxy hóa chất liệu tế bào.
C₅H₇¬NO₂ + 5O₂ → 5CO₂ + 2H₂O + NH₂ ± ∆H’

3. Ứng dụng của công nghệ xử lý nước thải AAO

Hiện nay, các loại hình nước thải có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao như: Nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện và nước thải các ngành sản xuất, chế biến khác,..
Để tăng hiệu quả xử lý nước thải tốt hơn, có thể kết hợp công nghệ xử lý nước thải AAO với công nghệ MBBR và MBR

4. Ưu và khuyết điểm của công nghệ AAO

* Ưu điểm

• Tiết kiệm chi phí đầu tư bởi có chi phí hoàn thành hệ thống như xây dựng, máy móc và chi phí vận hành thấp.
• Hạn chế phát sinh bùn thải hơn các công nghệ xử lý nước thải sinh học hiếu khí khác.
• Tùy vào mục tiêu thiết kế mà chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn A hoặc B. Hiệu quả xử lý hàm lượng BOD trong nước thải cao (90-95%)
• Khả năng vận hành đơn giản, dễ dàng lắp ráp thêm các thiết bị mới mà không cần tháo dỡ mấu nối hay thiết bị nào.
• Có thể xử lý đa dạng các loại nước thải và xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước thải.

* Khuyết điểm

• Các yếu tố như: hiệu quả xử lý của vi sinh, khả năng lắng của bùn hoạt tính, nhiệt độ, độ pH, nồng độ bùn MLSS, tải trọng đầu vào sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
• Cần diện tichs lớn để xây dựng
• Công nghệ AAO yêu cầu duy trì nồng độ bùn đảm bảo khoảng từ 3 - 5 g/l. Bởi vì nếu nồng độ bùn quá cao thì bùn sẽ khó lắng và trôi ra ngoài còn nồng độ bùn quá thấp thì khả năng xử lý của nó không cao dẫn đến quá tải bùn chết và bị trôi ra ngoài.
• Bắt buộc khử trùng nước đầu ra.

Xem thêm: Lựa chọn xử lý nước thải tập trung hay phi tập trung?

Nếu quý doanh nghiệp còn bất cứ thắc mắc nào liên quan đến vấn đề xử lý nước thải, hãy liên hệ ngay với Công ty TNHH Giải pháp Môi trường Đại Nam để được tư vấn xây dựng, lắp đặt và vận hành hệ thống theo công nghệ xử lý nước thải AAO. Ngoài ra, Đại Nam còn sử dụng nhiều công nghệ hiện đại khác, liên hệ ngay hotline 0909 378 796 để tham khảo công nghệ phù hợp nhất đối với doanh nghiệp của bạn.