CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC THEO MẺ (SBR/ASBR)

Công nghệ ASBR là giải pháp công nghệ được Vũ Hoàng lựa chọn áp dụng trong nhiều công trình xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải khu đô thị như dự án khu đô thị Ecopark Văn Giang, khu du lịch Grand world Phú Quốc… Thông qua bài viết, Vũ hoàng sẽ đưa ra các thông tin cơ bản về công nghệ ASBR.

1.ASBR là gì?

ASBR là tên viết tắt của Advanced  Sequencing Batch Reactor

Bể ASBR tối ưu hóa quá trình vận hành và khắc phục những nhược điểm của các bể sinh học truyền thống. Giúp xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm đặc biệt N, P trong nước thải.

2.Các thiết bị được lắp đặt tại bể ASBR bao gồm:

+ Bơm tuần hoàn nước thải: Nhiệm vụ nội tuần hoàn nước thải trong bể ASBR, bơm bùn dư: Nhiệm vụ bơm bùn dư từ bể ASBR sang bể chứa bùn.

+ Decanter thu nước: Nhiệm vụ chính của thiết bị này là thu nước sau xử lý tại bể ASBR về bể khử trùng

+ Thiết bị đo mức (Level sensor): Thiết bị đo mức có nhiệm vụ cung cấp thông tin hiển thị ở màn điều khiển chính về mức nước trong bể sinh học ASBR. Nếu mức nước trong bể cao ( tại mức Max) thì kích hoạt đóng van cấp nước vào bể, nếu mức nước trong bể thấp ( tại mức Min) thì kích hoạt mở van cấp nước vào bể ASBR.

3.Quy trình và nguyên lý hoạt động của công nghệ ASBR

• Xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học

Nước thải từ các khu vực như căn hộ, khu biệt thự, khách sạn, trung tâm thương mại, trường học, … trong dự án được thu gom dẫn về bể thu gom nước thải. Tại bể này có bố trí thiết bị tách rác và cụm bơm nước thải chuyên dụng để vận chuyển nước về bể điều hòa. Bể điều hoà có tác dụng thu gom các dòng nước thải khác nhau để điều hòa lưu lượng, ổn định nồng độ & thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi sang bể xử lý sinh học. Trong bể điều hoà có lắp đặt hệ thống phân phối khí thô để đảo trộn các dòng nước thải với nhau nhằm mục đích ổn định nồng độ & thành phần chất ô nhiễm, máy thổi khí được lựa chọn có độ ồn thấp nhằm giảm thiểu tiếng ồn phát sinh ra môi trường xung quanh.

• Xử lý bằng phương pháp sinh học theo công nghệ ASBR

Sau khi từ điều hoà, nước thải được bơm vào các bể ASBR thông qua đường ống dẫn nước & phân phối. Việc điền nước vào các bể ASBR này hoàn toàn tự động thông qua các van điều khiển và chương trình điều khiển trung tâm. Các bể này là công đoạn chính trong quá trình xử lý chính để làm sạch các chất ô nhiễm có trong nước thải.

Công nghệ ASBR là công nghệ xử lý nước thải dạng mẻ tuần hoàn liên tục, theo đó các quá trình như oxy hóa cacbon, quá trình nitrat hóa, khử  nitơ và khử Photpho bằng phương pháp sinh học được diễn ra đồng thời. Phương pháp này không cần thiết bị khuấy trộn, bể lắng thứ cấp. Quá trình xử lý sẽ diễn ra liên tục khi hệ thống được lắp đặt ít nhất là 2 bể hoạt động song song trở lên.

Trong suốt quá trình xử lý, bùn hoạt tính sẽ liên tục được sinh ra. Loại bùn này không có mùi và không gây nguy hại tới sức khoẻ cho người vận hành và môi trường xung quanh khi được xử lý theo quy trình: Bùn được bơm về bể chứa & lưu bùn sau đó được bơm lên máy ép bùn để làm khô bùn trước khi đưa đi xử lý hợp vệ sinh.

Quá trình phản ứng ở bể ASBR gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Nước thải đầu vào sẽ trộn lẫn với bùn hồi lưu có tỷ lệ F/M cao ở ngăn SELECTOR. Sự kết hợp bể SELECTOR với các bể phản ứng khác nhau tạo nên ưu việt khác biệt giữa công nghệ ASBR và các bể hoạt động theo công nghệ SBR. Đặc điểm này giúp loại bỏ dây chuyền FILL và FILL-ANOXIC-MIX mà thay vào đó là dây chuyền FILL-AERATE và do đó vận hành hệ thống đơn giản hơn.

Hệ thống này đảm bảo quá trình xử lý sinh học sẽ chủ yếu là tạo ra các hạt bùn hoạt tính, và do đó làm tăng độ an toàn trong quá trình vận hành, giảm thiểu sự tập trung dòng thải. Bể Selector hỗ trợ quá trình phát triển các vi sinh vật khử photpho, do đó photpho được khử theo phương pháp sinh học mà không cần thêm hoá chất.

Giai đoạn 2: Quá trình phản ứng diễn ra trong bể ASBR gần tương tự như quá trình SBR & Aeroten truyền thống, chỉ khác dòng vào ra là liên tục. Đây là phương pháp xử lý nước thải mà qua đó các quá trình như oxy hóa cacbon, quá trình nitrat hóa, khử  nitơ và khử Photpho bằng phương pháp sinh học được diễn ra đồng thời. Quá trình xử lý sẽ diễn ra liên tục do có 02 bể hoạt động song song/01 module và lệch pha nhau. Tổng thời gian phản ứng của 1 chu kỳ là 4 giờ.

Các chu kỳ của 2 Bể ASBR

• Cơ chế khử Nitơ trong nước thải theo công nghệ ASBR được mô tả như sau:

Cơ chế khử Nitơ trong nước thải theo công nghệ sinh học ASBR

Theo hình vẽ thì quá trình khử Nito bằng phương pháp sinh học trải qua các bước như sau:

Bước 1: NH4+ bị ô xy hóa thành NO₂^– do các vi khuẩn nitrit hóa theo phản ứng:

      Vi khuẩn Nitrat hóa

                      NH₄⁺ + 1.5O₂ ——————--> NO₂^– + 2H⁺ + H₂O

Bước 2: Oxy hóa NO₂^– thành NO₃^– do các vi khuẩn nitrat hóa theo phản ứng:

                                                                Vi khuẩn Nitrat hóa

                         NO₂^– + 0.5O₂ ——————--> NO₃^– + 2H⁺ + H₂O

Tổng hợp quá trình chuyển hóa NH₄⁺ thành NO₃^– như sau:

                         NH₄⁺ + 2O₂ ——————--> NO₃^– + 2H⁺ + H₂O

Khoảng 20-40% NH₄⁺ bị đồng hóa thành vỏ tế bào. Phản ứng tổng hợp thành sinh khối được viết như sau:

4CO₂ + HCO₃^– + NH₄⁺ + H₂O ———--> C₅H₇O₂N + 5O₂

C₅H₇O₂N: là công thức biểu diễn tế bào vi sinh vật được hình thành

Tổng hợp các quá trình trên bằng phản ứng sau:

NH₄⁺ + O₂ + HCO₃^– ———--> C₅H₇O₂N + NO₃^– + H₂O + H₂CO₃

Quá trình sinh học khử NO₃^– thành khí N₂ diễn ra trong môi trường thiếu khí (anoxic) dưới tác dụng của các vi sinh vật thiếu khí. Quá trình khử NO₃^– thành khí N₂ có thể mô tả bằng các phản ứng sau:

Vi khuẩn thiếu khí

 NO₃^– + C + H₂CO₃ ———--> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + HCO₃^–

Vi khuẩn thiếu khí

NO₂^– + C + H₂CO₃ ———--> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + HCO₃^–

Vi khuẩn thiếu khí

O₂^– + C + NO₃^– ———--> C₅H₇O₂N + N₂ + H₂O + H₂CO₃ + HCO₃^–

Mô tả 1 số quá trình khác:

Bơm nước thải, bơm bùn sinh học: Hoạt động theo chu kỳ cài đặt tự động, theo mức nước có trong bể được đo bởi thiết bị đo mức liên tục.

Máy thổi khí cho bể điều hòa: cung cấp lượng khí dựa trên hệ thống tự động & luân phiên đảo thiết bị theo thời gian để đảm bảo tuổi thọ cho động cơ.

Máy thổi khí cho bể ASBR: cung cấp lượng khí dựa trên hệ thống tự động & luân phiên đảo thiết bị theo thời gian để đảm bảo tuổi thọ cho động cơ. Để tiết kiệm năng lượng tiêu hao cho hệ thống, Nhà thầu sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ vòng quay của máy thổi khí thông qua đầu đo DO online để cấp oxy vào bể.

Hệ thống làm khô bùn: Hoạt động bằng tay hoặc tự động theo chương trình cài đặt sẵn.

• Khử trùng nước thải sau xử lý

Nước thải sau khi xử lý ở các bể ASBR đạt tiêu chuẩn theo yêu cầu và được hút ra bởi các thiết bị thu nước DECANTER, xả vào bể KHỬ TRÙNG bằng hóa chất NaClO. Tại đây, nước thải được đi qua các vách ngăn tạo dòng chảy kiểu zic zắc và được bơm hóa chất khử trùng NaClO có nồng độ đủ để phần lớn các vi khuẩn có hại bị tiêu diệt.

Nước sau khi khử trùng, đạt các tiêu chuẩn xả thải theo QCVN thì sẽ được bơm xả vào nguồn tiếp nhận nước thải.

4. Ưu, nhược điểm của công nghệ ASBR

• • Ưu điểm

Ưu điểm nổi trội của phương án công nghệ ASBR này là lượng bùn dư sinh ra rất ít do mật độ vi sinh trong bể ASBR có thể đạt được nồng độ 5.000 – 6.000 mg/l rất lớn so với công nghệ AO-CAS (thường là 2.000 – 2.500mg/l).

Quá trình hoạt động của bể ASBR diễn ra hoàn toàn tự động được kiểm soát bởi hệ thống điều khiển PLC.

Chi phí đầu tư thấp do không cần xây dựng bể lắng sinh hoc.

Chi phí vận hành thấp, hạn chế phát sinh mùi và không ảnh hưởng tới môi trường xung quanh. Bể hoàn toàn hoạt động bình thường trong trường hợp cao tải vượt 30%.

Do trong quá trình xử lý công nghệ ASBR không sử dụng các loại hóa chất mà chỉ sử dụng công nghệ sinh học thuần túy do vậy bùn thải sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải không phải là bùn thải nguy hại.

• Nhược điểm

Do hệ thống được thiết kế chạy tự động nên yêu cầu cán bộ vận hành có trình độ cao.

5. Phạm vi áp dụng

• Xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị.
• Xử lý nước thải sản xuất của một số nhóm ngành.
• Ấp dụng với quy mô công suất lớn.