Top 5 công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay

Xử lý nước thải sẽ bao gồm nhiều quy trình, công đoạn và công nghệ xử lý khác nhau tùy vào tính chất nước thải. Bài viết dưới đây giới thiệu top 5 công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và phổ biến nhất hiện nay. Công ty xử lý nước thải Vũ Hoàng Ent hi vọng sẽ cung cấp đến bạn đọc những kiến thức bổ ích nhất.

1. Công nghệ Hóa lý

Công nghệ Hóa Lý là gì?

Cơ sở của công nghệ hóa lý là việc đưa vào nước thải các hóa chất để tạo ra các phản ứng hóa học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hoá khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân huỷ chất độc hại.

Các phương  pháp hoá học là oxy hoá, trung hoà và keo tụ (hay còn gọi là đông tụ). Thông thường đi đôi với trung hoà có kèm theo quá trình keo tụ. Thông qua đó sẽ loại bỏ được các chất bẩn ở dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại.

Nguyên lý xử lý:

Các quá trình xử lý hóa học được trình bày tóm tắt như sau:

• Trung hòa
• Keo tụ – tạo bông
• Phá màu
• Oxi hóa bậc cao

>> Bạn đọc vui lòng xem chi tiết các quá trình trong bài viết: Công nghệ hóa lý trong xử lý nước thải

Ưu, nhược điểm

Ưu điểm:

• Loại bỏ được phần lớn chất rắn lơ lửng (80-90% TSS), BOD5(40-70%), COD (30-40%), một phần chất dinh dưỡng (Nitơ, Phốt pho), kim loại nặng và vi sinh vật.
• Xử lý được chất ô nhiễm kích thước nhỏ dạng keo.

Nhược điểm:

• Tạo ra lượng bùn lớn, tốn kém chi phí xử lý bùn.
• Tiêu tốn lượng hóa chất lớn.

Phạm vi áp dụng công nghệ hóa lý:

• Áp dụng trước hoặc sau xử lý sinh học
• Nước thải công nghiệp nhiều chất ô nhiễm vô cơ hoặc trơ mà quá trình xử lý sinh học không xử lý được.
• Các công trình có công suất từ nhỏ đến lớn.

2. Công nghệ sinh học AAO

Công nghệ AAO là gì?

Công nghệ AAO ra đời vào những năm 1960 (khi Ludzack và Ettinger đề xuất việc sử dụng các khu thiếu khí (anoxic) để đạt được quá trình khử nitơ sinh học trong quá trình bùn hoạt tính) đã giải quyết được vấn đề xử lý triệt để nitơ trong nước thải. Tuy nhiên, không chỉ có nitơ, phospho cũng là chất dinh dưỡng chính gây nên hiện tượng phú dưỡng trong nước.

Nguyên lý công nghệ AAO

Quá trình xử lý kỵ khí:

Khử hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo hoạt động…

Chất hữu cơ + xúc tác vi sinh vật kỵ khí → H2S+ CO2+ CH4+ năng lượng + chất khác

Chất hữu cơ + xúc tác vi sinh vật kỵ khí + năng lượng → C5H7O2N (tế bào vi khuẩn mới)

Quá trình xử lý yếm khí:

Khử  nitrat thành khí nitơ N2, giảm hàm lượng BOD, COD trong nước thải.

Quá trình hiếu khí:

Chuyển hóa NH4 thành NO3, khử BOD, COD, sunfua…

Oxy hóa phân hủy chất hữu cơ: CxHyOz  + O2 → CO2 + H2O + ∆H

Tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + O2 → tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 – ∆H

Phân hủy nội sinh: C5H7¬NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H’

Tiệt trùng:

Quá trình tiệt trùng bằng lọc vi lọc hoặc bằng hóa chất – chủ yếu dung hypocloride canxi (Ca(OCl)2) để khử các vi trùng gây bệnh…

>> Bài viết chi tiết về: Công nghệ xử lý sinh học AAO

3. Công nghệ sinh học AO

Công nghệ AO là gì?

Năm 1962, tại Mỹ, Ludzack và Ettinger đề xuất việc sử dụng các khu thiếu khí (anoxic) để đạt được quá trình khử nitơ sinh học trong quá trình bùn hoạt tính. Sau đó quá trình này được làm rõ bởi một cuộc khảo sát bởi Downing et al. (1964)  tại Stevenage. Đây là những tiền đề của công nghệ AO (Anoxic – Oxic), cho đến ngày nay công nghệ AO với quá trình khử nitrate đã được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trên khắp thế giới.

Nguyên lý công nghệ AO

Công nghệ AO có hai phân vùng hiếu khí và thiếu khí, tương ứng lần lượt đi kèm với quá trình nitrate hóa ở bể hiếu khí và khử nitrate hóa ở bể thiếu khí. Công nghệ AO thực chất là tạo ra quá trình chuyển hóa khử nitơ trong nước thải.

Ưu- nhược điểm công nghệ AO

Công nghệ AO được đánh giá là vận hành tương đối đơn giản so với các loại hình công nghệ khác, ngoài ra còn có ưu thế là thời gian lưu nước HRT ngắn, bùn có khả năng lắng tốt, tuy nhiên bị giới hạn trong việc loại bỏ phốt pho.

Ứng dụng

Công nghệ AO ứng dụng khá phổ biến hiện nay trong việc xử lý các loại hình nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như: nước thải sinh hoạt/ khu đô thị, nước thải bệnh viện, nước thải ngành chế biến thủy hải sản, nước thải ngành thực phẩm- bánh kẹo,…

Thông thường công nghệ AO sẽ được kết hợp với giá thể di động MBBR dùng màng MBR để tăng hiệu quả xử lý.

Giá thể sinh học MBBR

Giá thể sinh học MBBR là các vật liệu đệm được bổ sung vào bể hiếu khí. Giá thể di động nhằm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc cho vi sinh vật bám dính, giúp tăng đáng kể MLSS. Những giá thẻ này thường thiết kế sao cho diện tích bề mặt tiếp xúc có hiệu dụng lớn nhất.  Nó giúp cho lớp biofilm dính bám trên bề mặt giá thể tạo cho vi sinh vật hoạt động tối ưu trên đó khi giá thể lơ lửng trong nước.

Thông thường các giá thể có dạng hình tròn, phía trong cấu tạo giống tổ ong. Trên bề mặt có nhiều nếp nhăn gấp, tăng diện tiếp xúc bề mặt. Giá thể được làm từ HDPE có tỉ trọng nhẹ hơn nước.

Nhờ quá trình khuấy trộn của máy hướng dòng, hoặc hệ thống phân phối khí được đặt dưới đáy bể sẽ giúp các giá thể luôn chuyển động không ngừng trong bể sinh học.

Ưu điểm của vật liệu đệm MBBR:

– Tăng khả năng tiếp xúc của vi sinh vật (VSV) với nước thải .

– Hàm lượng MLSS bể cao (3000 – 5000 mg/l) à hiệu quả cao, chiếm ít diện tích.

– Lượng bùn sinh ra ítà tiết kiệm chi phí xử lý bùn, chi phí vận hành.

>>Vũ Hoàng Ent đã giới thiệu chi tiết về công nghệ qua bài viết: Công nghệ xử lý sinh học AO

4. Công nghệ sinh học xử lý theo mẻ (SBR/ASBR)

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.

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.

>> Xem chi tiết:  Công nghệ xử lý sinh học theo mẻ

5. Công nghệ sinh học MBR

MBR là gì?

MBR là viết tắt cụm từ Membrane Bio-Reactor (Bể lọc sinh học bằng màng có thể định nghĩa tổng quát là hệ thống xử lý vi sinh của nước thải bằng công nghệ lọc màng.

Việc ứng dụng Màng MBR là kết hợp giữa công nghệ lọc màng và bể lọc sinh học – như là một công đoạn trong quy trình xử lý nước thải có thể thay thế (trong vài trường hợp) cho vai trò tách cặn của bể lắng bậc hai và bể lọc nước đầu vào, do vậy có thể lược bỏ bể lắng bậc hai, bể khử trùng và vận hành với nồng độ MLSS cao hơn => tiết kiệm diện tích Bể sinh học.

Việc ứng dụng Công Nghệ Lọc Màng MBR cho chất lượng nước sau xử lý tốt hơn, ổn định hơn công nghệ vi sinh truyền thống. Nước sau xử lý có thể tái sử dụng.

Cấu tạo bể MBR

Bể MBR được tạo nên từ các sợi rỗng hình phẳng hoặc dạng ống, thậm chí kết hợp cả 2 dạng này. Hiện nay có 05 loại cấu hình màng lọc MBR phổ biến nhất, đó là:

• Sợi rỗng (HF)
• Xoắn ốc
• Phiến và khung (dạng phẳng)
• Hộp lọc
• Dạng ống

Quy trình công nghệ MBR

3.1. Xử lý sơ bộ bằng phương pháp cơ học

Nước thải được thu gom về bể gom. Trong bể gom này có bố trí song chắn rác thô, song chắn rác tính và cụm bơm chìm nước thải, thiết bị đo mức dạng phao. Cụm bơm này sẽ luân phiên hoạt động để vận chuyển nước sang bể điều hòa. Phao đo mức có chức năng cảnh báo trạng thái cạn hoặc tràn của bể để quyết định số lượng bơm chạy.

Bể điều hòa có chức năng ổn định lưu lượng, nồng độ và thành phần các chất ô nhiễm trước khi đi vào các công đoạn xử lý tiếp theo. Trong bể này có bố trí hệ thống máy khuấy trộn chìm đặt cố định dưới đáy bể nhằm mục đích đảo trộn cho bể điều hòa. Tại bể điều hòa cũng lắp đặt cụm bơm chìm để vận chuyển nước thải sang công đoạn xử lý tiếp theo. Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên cụm bể xử lý sinh học AO-MBR.

3.2. Xử lý sinh học theo công nghệ AO-MBR

Các quá trính sẽ xảy ra theo các bể sau:

• Tại bể thiếu khí
• Tại bể hiếu khí + bể lọc màng MBR
• Tại bể MBR , diễn ra các quá trình lọc – rửa ngược – rửa hóa chất.

Nước sau khi xử lý, đạt các tiêu chuẩn xả thải theo QCVN trước khi xả ra ngoài môi trường. Vu Hoang ENT đã giới thiệu chi tiết về công nghệ MBR trong bài viết Quý Khách vui lòng tham khảo:

>> Chi tiết Quy trình công nghệ MBR

Ưu, nhược điểm của công nghệ MBR

Ưu điểm

• Quá trình MBR không cần phải xây thêm bể lắng bùn sinh học và bể khử trùng phía sau, tiết kiệm diện tích bể sinh học —> giảm được chi phí.
• Giảm diện tích đất cần thiết, nhất là đối với các khu vực bệnh viện, khách sạn, các cao ốc văn phòng và các công trình cải tạo nâng cấp không có diện tích đất dự trữ. Ngoài ra, do nồng độ bùn trong bể cao nên sẽ làm giảm khả năng nổi của bùn, tăng hiệu của xử lý của bùn hoạt tính.
• Giảm thể tích của bể sinh học hiếu khí —> giảm chi phí đầu tư xây dựng.
• Chất lượng nước sau xử lý luôn luôn được đảm bảo tốt nhất mà không cần quan tâm trong nước đầu ra có chứa bùn hoạt tính lơ lửng, các vi khuẩn gây bệnh và kiểm soát chlorine dư.
• Nước sau xử lý màng MBR có lượng chất rắn rất thấp (<5 mg/l), BOD5 và COD thấp, do đó, nước thải có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau như giải nhiệt, tưới cây hoặc rửa đường….
• Quá trình vận hành đơn giản và dễ dàng hơn so với quá trình thông thường.
• Trường hợp nhà máy có nâng công suất hoạt động lên thì đối với quá trình MBR chỉ cần đầu tư thêm modul màng MBR.

Nhược điểm

• Màng MBR có thể xảy ra tình trạng bị nghẽn, tắc
• Bể MBR phải sử dụng đến hóa chất để làm sạch màng MBR theo định kỳ.
• Chi phí đầu tư và thay thế màng MBR lớn.

Phạm vi áp dụng

• Xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị.
• Xử lý nước thải bệnh viện.
• Ấp dụng với quy mô công suất nhỏ đến trung bình, công trình có diện tích ít, cần hệ thống xử lý nhỏ gọn. Có nhu cầu tái sử dụng với các mục đích: tưới tiêu, rửa đường, rửa xe,…

Trên đây là top 5 công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và phổ biến nhất trong các quy trình xử lý nước thải. Tùy thuộc vào tính chất nước thải sẽ áp dụng từng loại công nghệ khác nhau hoặc kết hợp chúng. Vũ Hoàng Ent hi vọng bài viết sẽ mang đến cho bạn đọc những thông tin hữu ích nhất. Nếu có bất ký thắc mắc nào về vấn đề xử lý nước thải vui lòng liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ.

Hotline: 0945609898

Email:[email protected]