Nên đặt bể Anoxic thế nào để xử lý nito hiệu quả?

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.

Vậy nên đặt bể Anoxic trước bể hiếu khí Aerotank trong hệ thống xử lý nước thải? Nó giúp ích gì cho quá trình xử lý?

Bể Anoxic – quá trình sinh học thiếu khí (Anoxic)

Khử Nitrate

Quá trình sinh học thiếu khí dựa vào các vi sinh tổng hợp tế bào sinh trưởng và phát triển trong điều kiện thiếu oxy nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý nước thải. Quá trình khử Nitrate này diễn ra trong môi trường thiếu oxi, mức oxy hòa tan này thường < 1mg/l.

Trong đó quá trình khử nitrat là quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ thành nitơ phân tử (N₂). Các chủng vi sinh thực hiện quá trình khử Nitrat có tên chung là Denitrifier bao gồm ít nhất 14 loại vi sinh có thể khử nitrat như Bacillus, Pseudomonas, Paracoccus, Spirillum, Thiobacillus,.. phần lớn chúng thuộc loại tuỳ nghi, nghĩa là chúng sử dụng oxy, hoặc nitrat, nitrit làm chất oxy hóa (nhận điện tử) trong các phản ứng sinh hoá.

Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm dần hoá trị của nguyên tố nitơ từ +5 về +3; +2 ; +1 và cuối cùng về hoá trị 0

NO₃^– → NO₂^– → NO (khí) → N₂O (khí) → N₂↑ (khí)

Trong hệ khử nitrat bởi vi sinh, mức độ tiêu hao chất điện tử phụ thuộc vào sự có mặt của các chất oxy hoá (chất nhận điện tử) trong hệ như: oxy hoà tan, nitrat, nitrit và sunfat. Trong các hợp chất trên thì oxy hòa tan có khả năng phản ứng tốt nhất với các chất khử vì trong hệ luôn tồn tại cả loại vi sinh dị dưỡng hiếu khí và vi sinh tùy nghi Denitrifier. Vì vậy trong điều kiện thiếu oxy các vi sinh tùy nghi Denitrifier sẽ sử dụng oxy trong nitrat (NO₃–), nitrit (NO₂–), từ đó giải phóng khí N₂.

Các chất hữu cơ mà vi sinh Denitrifier có thể sử dụng khá đa dạng: từ nguồn nước thải, hoặc được cung cấp từ nguồn bên ngoài vào: axeton, axit axetic, etanol, metanol, đường glucose, mật rỉ đường. Trong đó metanol (CH₃OH) hay axit axetic (CH₃COOH) được ưu tiên sử dụng, phản ứng xảy ra như sau:

6NO₃^– + 5CH₃OH → 3N₂↑  + 5CO₂ + 7H₂O + 6OH^–

8NO₃^– + 5CH₃COOH →  4N₂↑  + 10CO₂ + 8OH^–

Trong 2 phản ứng trên ion hydroxyl (OH^– ) và khí cacbonic (CO₂) hình thành kết hợp với nhau tạo thành bicacbonat (HCO₃^–) sẽ làm tăng pH.

Photphorin hóa

Hợp chất photpho tồn tại trong nước thải thường ở 3 dạng: photphat đơn (PO₄^3-), polyphotphat (P₂O₇) và hợp chất hữu cơ chứa photphat, hai hợp chất sau chiếm tỉ trọng lớn hơn.

Chủng vi sinh vật tham gia vào quá trình Photphorin hoá là Acinetobacter. Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ được chuyển hóa thành hợp chất không chứa photpho hoặc các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ bị phân hủy với vi sinh vật hiếu khí ở quá trình tiếp theo. Phương trình phản ứng như sau:

PO₄^3- (Microorganism) PO₄^3- (dạng muối) → Bùn

Khả năng lấy Photpho của vi khuẩn kỵ khí tùy tiện Acinetobacter sẽ tăng lên rất nhiều khi cho nó luân chuyển các điều kiện oxy khác nhau.

Cách bố trí Bể Anoxic kết hợp Aerotank

Mỗi cách bố trí khác nhau sẽ kèm theo những ưu điểm và nhược điểm. Tùy thuộc vào từng công nghệ và mục đích xử lý mà chúng ta nên cân nhắc đặt bể Anoxic trước hay sau bể Aerotank.

Như đã chia sẻ ở trên, do nhu cầu sử dụng cơ chất từ nguồn cacbon hữu cơ để xây dựng tế bào của chủng vi sinh Denitrifier (thực hiện quá trình nitrat hoá). Vì vật sẽ có 2 cách đặt bể Anoxic sao cho phù hợp với nguồn nước thải vừa tiết kiệm chi phí vừa đạt hiệu quả xử lý cao trước khi xả thải ra môi trường.

Bể Anoxic đặt trước bể Aerotank

Bể Anoxic đặt trước bể Aerotank (dòng thải đầu vào cung cấp nguồn Cacbon)

Việc đặt bể Anoxic trước bể hiếu khí sẽ kiểm soát được lượng DO oxy có mặt trong nước thải dễ dàng hơn.Tận dụng được nguồn năng lượng trong nước thải đầu vào để thực hiện quá trình khử Nitrat mà không cần phải bổ sung nhiều chất dinh dưỡng tốn kém. Nồng độ NO3 là kết quả của quá trình Nitrat hóa tại bể hiếu khí nên bắt buộc phải tuần hoàn lượng bùn lỏng sau bể hiếu khí về bể Anoxic. Lúc đó quá trình khử Nitrat mới bắt đầu được xảy ra. Việc đặt bể Anoxic trước bể hiếu khí giúp cho quá trình tuần hoàn bùn được dễ dàng hơn.

Ưu điểm: 

• Nguồn cơ chất cung cấp cho quá trình được cung cấp từ nước thải dòng vào.
• Dễ kiểm soát DO < 1 mg/l

Nhược điểm:

Hàm lượng Nitrat dòng vào thấp, do chưa đủ điều kiện nitrat hoá các hợp chất N thành nitrat. Vì vậy cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic.

Bể Anoxic đặt sau bể Aerotank 

Bể Anoxic đặt sau bể Aerotank (cung cấp nguồn Cacbon từ bên ngoài)

Có một số hệ thống xử lý nước thải lại chọn đặt vị trí bể Anoxic sau bể hiếu khí để không phải hoàn lưu bùn. Tuy nhiên, chất hữu cơ trong nước thải đã được tiêu thụ hết bởi các vi sinh vật tại bể hiếu khí. Nên tại bể Anoxic bắt buộc phải bổ sung một lượng dinh dưỡng khá lớn để quá trình khử Nitrat được diễn ra. Điều này gây chi phí khá tốn kém cho doanh nghiệp.

Ưu điểm:

Không cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic, do chế độ tự chảy.

Nhược điểm:

Cần cung cấp nguồn cơ chất (Cacbon)  để vi sinh Denitrifier thực hiện quá trình khử Nitrat. Vì nguồn C trong nước thải dòng vào đa số đã được vi sinh sử dụng để tổng hợp tế bào trong bể Aerotank. Và cần có công đoạn sục khí sau bể anoxic để loại bỏ khí nitơ.

Điều kiện tối ưu để vận hành bể Anoxic đạt hiệu quả

Một số điều kiện tối ưu khi vận hành:

• Hàm lượng oxy hòa tan DO <0,2mg/l.
• Bổ sung Methanol hoặc Ethanol để vi sinh vật khử Nitrat dễ hấp thu.
• Duy trì nhiệt độ trong bể đạt từ 30 – 36 độ C.

Hiện nay, trên thị trường có 2 chủng vi sinh chuyên dùng để xử lý các chỉ tiêu liên quan đến Nitơ trong bể Anoxic, được nhiều kỹ sư vận hành đánh giá là có hiệu quả vượt trội:

• Nitrosomonas sp (có khả năng chuyển hóa Amonia thành Nitrit).
• Nitrobacter sp (tiếp tục chuyển hóa Nitrit thành Nitrat).

Hai chủng này có mặt trong sản phẩm men vi sinh AMMONIA đến từ thương hiệu BioFix:

•  BioFix Ammonia có thể chịu được tải lượng Amonia lên cao.
• Khả năng thúc đẩy quá trình Nitrat hóa trong điều kiện khắc nghiệt.
• Kết hợp với chủng vi sinh Pseudomonas sp có trong men vi sinh giúp tăng hiệu quả quá trình khử Nitrat, từ đó, giúp giảm Nitơ tổng, Amonia, Nitrit, Nitrat cho hệ thống.

Như vậy tùy thuộc vào đặc điểm của từng hệ thống, đặc tính nước thải mà việc lắp đặt bể Anoxic ở vị trí khác sẽ khác nhau nhằm mang lại hiệu quả tối ưu. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế, thi công hệ thống xử lý nước thải, Vĩnh Tâm sẽ tư vấn giúp bạn vị trí lắp đặt bể mang lại hiệu quả tối ưu cũng như tính toán chi phí thông tiết kiệm nhất.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI KỸ THUẬT VĨNH TÂM

Địa chỉ: Số A12/85 Đường 1A, Ấp 1, Xã Vĩnh Lộc B, Huyện Bình Chánh, TP. HCM

VPGD: 240 Võ Văn Hát, Phường Long Trường, TP. Thủ Đức, TP. HCM

Hotline: 0923 884 877 – 0796 155 955 – 0789 377 177 – 0931 791 133 – 0907 771 622 – 0987 632 531

Email: [email protected]

Fanpage: Vĩnh Tâm – Cung cấp giải pháp xử lý môi trường

Youtube: BIOFIX VIỆT NAM