XỬ LÝ SINH HỌC: 5 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ PHỔ BIẾN NHẤT HIỆN NAY

Công ty TNHH Công nghệ nhiệt đới là một trong những công ty có kinh nghiệm nhất tại Việt Nam về chế tạo, sản xuất, lắp đặt các thiết bị xử lý nước thải, nước cấp, khí thải. Công ty đã có kinh nghiệm 10 năm trong lĩnh vực xử lý môi trường.

Bài viết này đã tổng hợp lại 5 công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay gồm: 
1. Xử lý nước thải bằng công nghệ aerotank
2. Xử lý nước thải bằng công nghệ SBR
3. Xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR
4. Xử lý nước thải bằng công nghệ AAO
5. Xử lý nước thải bằng công nghệ UASB
Sau đây cùng tham khảo từng công nghệ nhé!


#1: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ AEROTANK

A. Giới thiệu chung

Đầu tiên phải nhắc tới công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí - bể Aerotank, đây là một trong các công nghệ kinh điển và hiện nay vẫn ứng dụng cực kỳ nhiều trong xử lý nước thải. 

Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân huỷ xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm đảm bảo các yêu cầu cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. 

Bể Aerotank hoạt động dựa trên các chủng vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải gồm các bể có hình chữ nhật, hình tròn, hình khối trụ, thông dụng là hình chữ nhật.

B. Nguyên lý hoạt động của bể aerotank

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ (qua song chắn rác, lắng cát sơ bộ, bể điều hòa…) sẽ đưa về bể aerotank. Khi đó, nước thải chứa các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng cùng chất hữu cơ ở dạng không hòa tan.... 
Quá trình xử lý trong bể diễn ra theo mức dòng chảy qua của hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính kèm theo là quá trình sục khí. Việc sục khí đảm bảo các quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
Hệ thống phân phối khí qua đĩa đang hoạt động
Trong quá trình xử lý, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Các bông cặn này chính là bùn hoạt tính.Thời gian nước lưu trong bể aerotank không lâu quá 12 giờ (thường là 8 giờ). 
Bùn hoạt tính và màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau. Bùn hoạt tính có dạng bông màu vàng nâu dễ lắng, có kích thước từ 3 đến 5 μm. Những bông này gồm các vi sinh vật sống và chất rắn (40%). Những sinh vật sống là vi sinh vật ( vi khuẩn, động vật bậc thấp, dòi, giun, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn…. 
Màng vi sinh vật dày từ 1 đến 3mm và hơn nữa. Màu của nó thay đổi theo thành phần nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối. 

Hệ thống bể Aerotank đang vận hành

C. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ

- Ưu điểm của công nghệ xử lý
  • Hiệu quả xử lý cao và hiệu quả.
  • Cần ít mặt bằng cho hệ thống xử lý
  • Loại bỏ các chất hữu cơ
  • Giảm thiểu tối đa mùi hôi
  • Nhu cầu oxy sinh hóa lớn (BOD) loại bỏ ô nhiễm cung cấp một dòng nước chất lượng tốt.
  • Quá trình oxy hóa và nitrat hóa đạt được, Nitrat hóa sinh học mà không cần thêm hóa chất, quá trình loại bỏ phốt pho sinh học
  • Môi trường xử lý hiếu khí loại bỏ rất nhiều mầm bệnh chứa trong nước thải nông nghiệp.
  • Khả năng loại bỏ ~ 97% chất rắn lơ lửng
  • Quá trình xử lý nước thải sử dụng rộng rãi nhất
- Nhược điểm của công nghệ xử lý
  • Cần nhiều thiết bị và tiêu hao nhiều năng lượng (năng lượng cho thổi khí)
  • Cần lựa chọn kỹ các đĩa thổi khí, ống thổi khí nhằm tránh bị tắc nghẽn và phù hợp với thể tích bể (tránh lãng phí)
  • Chỉ phù hợp với nước thải không có chất độc (hóa chất), kim loại nặng…và các điều kiện như hàm lượng SS không vượt quá 150 mg/l, hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l, pH = 6,5 – 8,5, nhiệt độ 6 – 370C.
  • Theo dõi thường xuyên sự sinh trưởng phát triển của vi sinh vật (nhiệt độ, pH, “thức ăn”...)

# 2. XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI CÔNG NGHỆ SBR- SEQUENTIAL BATCH REACTORS

A. Công nghệ SBR là gì?

Công nghệ SBR được viết tắt từ Sequential Batch Reactors, được hiểu là quá trình xử lý nước thải theo từng giai đoạn hay từng “mẻ”. Đây là công nghệ xử lý nước thải dựa trên công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học truyền thống - aerotank, Công nghệ sử dụng vi sinh vật để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước.

B. Ưu điểm của công nghệ

  • Công nghệ hiện đại
  • Hiệu suất loại bỏ BOD, TSS khoảng 98%, kèm theo quá trình giảm đáng kể nito và photpho trong nước
  • Vận hành đơn giản: Chương trình vận hành được nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi lắp đặt và kèm theo quá trình các thiết bị tự động hóa
  • Giảm chi phí và diện tích xây dựng, lắp đặt: so với các công nghệ khác, công nghệ SBR tiết kiệm lớn được diện tích xử lý, do chỉ có 1 bể cho 4 công đoạn (4 in 1). Do đó chi phí xây dựng, lắp đặt giảm đáng kể.
  • Phù hợp với xử lý nước thải có tỷ trọng hữu cơ cao (nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất thủy hải sản, nước thải chế biến bún…)
  • Đây là giải pháp cho những doanh nghiệp có lượng nước phát sinh không liên tục (quá trình làm việc, sản xuất theo ca).
  • Nâng cấp hệ thống xử lý đơn giản và chi phí thấp

#3. XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI CÔNG NGHỆ MBBR - MBBR TECHNOLOGY


Công nghệ (MBBR) là một trong những công nghệ đơn giản hóa sự hoạt động và cần ít không gian hơn các hệ thống xử lý nước thải truyền thống.Công nghệ này là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Công nghệ này được thiết kế đặc biệt và dùng để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước, nitrat hóa, khử nito và loại bỏ 1 số kim loại.

A. CÔNG NGHỆ MBBR LÀ GÌ?

MBBR viết tắt của cụm từ “Moving Bed Bio Reactor” đây là công nghệ sinh học hiếu khí kết hợp với giá thể chuyển động (thay vì cố định như trong công nghệ xử lý nước thải truyền thống). Sự kết hợp này khiến MBBR có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện lưu lượng và tải trọng chất ô nhiễm cao.

B. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ MBBR LÀ GÌ?

Công nghệ sử dụng các giá thể cho vi sinh vật bám để sinh trưởng và phát triển. Các vi sinh vật bám trên giá thể chính là các vi sinh vật thiếu khí, hiếu khí hay tùy tiện. Việc sử dụng cả 3 loại vi sinh vật trên sẽ cho công nghệ hoạt động theo các giai đoạn:

  • Giai đoạn 1: vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxi có trong nước thải để oxi hóa các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng, phát triển tạo sinh khối
  • Giai đoạn 2: Sau khi oxi không còn đủ cho VSV hiếu khí, thì các vi sinh vật tùy tiện sẽ bắt đầu chuyển hóa nitrit, nitrat để sinh trưởng phát triển tạo sinh khối
  • Giai đoạn 3: khi hết oxi, bể xử lý trong điều kiện yếm khí, các VSV yếm khí sẽ hoạt động và loại bỏ nito và photpho trong nước thải.



Các giá thể đóng vai trò cực kỳ quan trọng, các giá thể này chuyển động không ngừng trong thể tích xử lý nhờ các thiết bị như thổi khí hoặc cánh khuấy, khiến mật độ tiếp xúc giữa vi sinh vật và các chất ô nhiễm tăng, qua đó kéo theo việc tăng hiệu quả xử lý của quá trình. Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửng được.
Đây là một trong những công nghệ được đánh giá cao trên thế giới, nó được coi là sự cải tiến hiệu quả của các công nghệ xử lý nước thải truyền thống.

#4. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI AAO- AAO (ANAEROBIC- ANOXIC-AERONBIC) TECHNOLOGY

A. Công nghê AAO là gì?

Công nghệ AAO là viết tắt từ cụm từ anaerobic- anoxic - aeronbic (AAO). Bản chất của quá trình này là sử dụng hệ vi sinh vật hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí để xử lý chất ô nhiễm có trong nước thải. 

B. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ AAO LÀ GÌ?

Công nghệ xử lý bao gồm các quá trình phản ứng sinh học chính bao gồm: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Nước thải được xử lý triệt để quá hoạt động của vi sinh vật qua 3 giai đoạn như sau:
1. Xử lý hiếu khí 
Nguyên lý chung: Là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục cho chúng và duy trì ở 20- 40 độ C. hi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính, các chất thải có trong môi trường như các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tử nhỏ sẽ được chuyển hóa bằng cách hấp phụ và keo tụ sinh học trên bề mặt các tế bào vi sinh vật.
Tiếp theo là giai đoạn khuếch tán và hấp thụ các chất bẩn từ mặt ngoài của tế bào vào trong tế bào qua màng bán thấm. Các chất vào trong tế bào dưới tác động của hệ enzym nội bào sẽ được phân hủy.
Quá trình phân giải các chất hữu cơ xảy ra trong tế bào chất của tế bào sống là các phản ứng oxy hóa khử, có thể biểu diễn dưới dạng tổng quát như sau: 
Quá trình oxy hoá (dị hóa): Phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản và đồng thời giải phóng năng lượng. 
(COHNS) + O2 + VK hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng 
Quá trình tổng hợp (đồng hóa): Tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp từ các chất đơn giản và đồng thời tích lũy năng lượng. 
(COHNS) + O2 + VK hiếu khí + năng lượng → C5H7NO2 (tế bào vi khuẩn mới) + ... 
Sự oxy hóa các chất hữu cơ và một số chất khoáng trong tế bào vi sinh vật nhờ vào quá trình hô hấp. Nhờ năng lượng do vi sinh vật khai thác trong quá trình hô hấp mà chúng có thể tổng hợp các chất để phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Kết quả số lượng tế bào vi sinh vật không ngừng được tăng lên. 
* Điều kiện thực hiện quá trình xử lý: 

  • Đảm bảo liên tục cung cấp oxy, hàm lượng O2 hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt hai không nhỏ hơn 3 mg/l.
  • Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phải đầy đủ. - Nồng độ các chất hữu cơ cho phép quá trình lên men.
  • Nồng độ cho phép của các chất độc hại. - pH thích hợp.
  • Nhiệt độ nước thải trong khoảng hoạt động của vi sinh.

2. Xử lý yếm khí 
Là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí trong quá trình phân giải các chất hữu cơ và vô cơ trong môi trường không có oxy. Những bã hữu cơ phức tạp bao gồm protit, lipit, xenluloza, pectin và các gluxit khác trong quá trình lên men sẽ phân hủy thành hỗn hợp khí gồm metan (65 - 70%), H2, N2, CO2, ...Vì vậy quá trình này được gọi là lên men metan. Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Phương pháp xử lý yếm khí được sử dụng rộng rãi. 
Trong điều kiện yếm khí, vi khuẩn yếm khí sẽ phân hủy chất hữu cơ như sau: 
(COHNS) + Vi khuẩn yếm khí → CH4 + CO2 + NH3 + H2S + ... + Năng lượng 
(COHNS) + Vi khuẩn yếm khí + Năng lượng → C5H7NO2 (Tế bào vi khuẩn mới) 
3. Xử lý thiếu khí: là quá trình trung gian của 2 quá trình hiếu khí sang yếm khí

C. ĐIỀU KIỆN ĐỂ ÁP DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CÔNG NGHỆ AAO LÀ GÌ? 

Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ AAO dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh học để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nước. Do vậy điều kiện để có thể áp dụng được phương pháp AAO là: 

  • Không có chất độc (kim loại nặng, hóa chất độc hại...) làm chết hoặc ức chế hệ vi sinh vật sử dụng để xử lý trong nước thải
  • Nước thải đưa vào công nghệ AAO phải có tỷ lệ BOD/COD ≥ 0,5 để đảm bảo hiệu suất của quá trình xử lý
  • Chất hữu cơ có trong nước thải phải là những chất dễ phân hủy sinh học, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển tạo sinh khối
  • Ngoài ra còn cần một số điều kiện như hàm lượng oxy, pH, nhiệt độ nằm trong khoảng giới hạn xác định để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý


# 5. XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI CÔNG NGHỆ UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE REACTOR)

UASB là viết tắt của cụm từ “Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor” là một dạng xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí. Công nghệ UASB là một trong những công nghệ xử lý nước thải với những đặc tính ưu việt. 

A. CÔNG NGHỆ UASB LÀ GÌ?

UASB là viết tắt của cụm từ “Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor” là một dạng xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí. Đây là công nghệ xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học mà không cần sử dụng không khí hoặc oxy. Mục đích của công nghệ loại bỏ ô nhiễm hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi các chất ô nhiễm hữu cơ thành khí metan (CH4) và carbon dioxide (CO2).
Nguyên lý hoạt động của bể UASB yếm khí

B. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ UASB 

- Ưu điểm của công nghệ UASB như sau: 

  • Quá trình xử lý tạo ra một năng lượng khí sinh học, khí này có thể dùng cho mục đích sản xuất hoặc sinh hoạt
  • Lượng chất thải sinh học (bùn hoạt tính) ít hơn nhiều so với quá trình hiếu khí do phần lớn đã được chuyển hóa thành dạng khí.
  • Hiệu suất loại bỏ BOD lên tới 95%.
  • Công nghệ UASB phù hợp với các loại nước thải có thành phần hữu cơ cao (BOD khoảng 500mg/l, COD khoảng 4000 mg/l cao). Đây là điều mà các công nghệ truyền thống không thể làm được
  • Công nghệ UASB không gây tiêu tốn năng lượng như năng lượng cung cấp khí của công nghệ xử lý hiếu khí.
  • Nếu bể dừng hoạt động, thì bùn hoạt tính vẫn có thể hồi phục và hoạt động lại bình thường.

- Nhược điểm của công nghệ UASB như sau: 

  • Tổng thời gian hoạt động của công nghệ dài (bao gồm cả thời gian khởi động và thời gian xử lý)
  • Quá trình tạo các hợp chất lưu huỳnh, nên cần chú ý tới sự ăn mòn, mùi hôi và sự an toàn
  • Cần duy trình nhiệt độ, pH thích hợp. Công nghệ không phù hợp với các khu vực có khí hậu, thời tiết lạnh
  • Yêu cầu phải được thiết kế và xây dựng bởi chuyên gia
  • Nước thải sau đó phải tiếp tục xử lý
  • Hiệu quả còn tùy thuộc nhiều vào tự nhiên nên khó có thể can thiệp sâu vào hệ thống cũng như bể xử lý nước thải.
  • Yêu cầu vận hành và bảo trì bởi các đơn vị có kinh nghiệm

C. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ UASB 

Công nghệ này ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải hữu cơ có nồng độ cao, điển hình là các ngành sản xuất như sau: 

  • Chế biến thực phẩm, sản xuất bia, đường tinh bột
  • Sản xuất da, lông thú
  • Sản xuất giấy và bột giấy
  • Chế biến, giết mổ gia súc, gia cầm

Nước thải chế biến thực phẩm

BÀI VIẾT LIÊN QUAN