I. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt truyền thống 1.1. Công nghệ lọc sinh học Công nghệ lọc sinh học là công nghệ xử lý nước thải dựa trên nguyên lý lọc- dính bám, sử dụng các lớp vật liệu lọc để hình thành lớp màng vi sinh vật trên đó, khi nước thải chảy qua lớp vật liệu này, chất ô nhiễm sẽ được phân hủy và xử lý nhờ hoạt động sống của vi sinh vật. Bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể lọc sinh học cao tải (bể biophin) là công trình nhân tạo điển hình của công nghệ lọc sinh học. Ưu điểm: Chi phí đầu tư thấp. Tiêu tốn ít năng lượng hơn các phương pháp xử lý bùn hoạt tính. Nhược điểm: Có thể bị tắc hệ thống. Dễ sinh mùi. Tải lượng xử lý nhỏ. 1.2. Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính truyền thống (CAS) Công nghệ bùn hoạt tính truyền thống là công nghệ xử lý nước thải dựa trên độ dính bám của vi sinh vật vào chất rắn lơ lửng trong nước. Chất lượng nước phụ thuộc vào độ lắng của bùn hoạt tính và kích thước của bể phản ứng. Quá trình phản ứng chủ yếu do vi sinh vật hiếu khí trong bể Aeroten. CAS là viết tắt của cụm từ Conventional Activated Sludge, được biết đến là công nghệ bùn hoạt tính dòng liên tục. Bùn hoạt tính là các hạt bông hình thành do các vi sinh vật trong nước thải bám vào các chất lơ lửng để cư trú, sinh sản, phát triển và các vi sinh vật này sử dụng nguồn chất hữu cơ trong nước làm thức ăn đồng thời phân hủy chất hữu cơ làm tăng sinh khối. Ưu điểm: Chi phí đầu tư thấp, chủ yếu phát sinh từ phí xây dựng và một số thiết bị như máy sục khí, máy bơm, máy khuấy. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều đơn vị cung cấp giải pháp xử lý nước thải bằng công nghệ bùn hoạt tính truyền thống. Nước sau xử lý có thể đạt chuẩn A hoặc B, phụ thuộc vào kích thước bể xử lý. Nhược điểm: Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc vào khả năng lắng của bùn hoạt tính và kích thước các bể. Tạo ra lượng bùn dư lớn, dẫn đến chi phí xử lý bùn cao. Tiêu thụ năng lượng lớn để cung cấp oxy duy trì vi sinh. Yêu cầu diện tích xây dựng lớn. Xử lý thông số Amoni (NH) hiệu quả chưa cao. II. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt tiên tiến hiện nay 2.1. Công nghệ xử lý nước thải theo mẻ (SBR) Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý xử lý nước thải bằng vi sinh vật dính bám trên chất rắn lơ lửng như công nghệ bùn hoạt tính truyền thống, nhưng quá trình này được thiết kế vận hành theo chu kỳ hoạt động, mỗi chu kỳ gồm 5 giai đoạn: Làm đầy, phản ứng, thổi khí, lắng và xả nước. Thời gian của mỗi chu kỳ xử lý phụ thuộc vào thiết kế. Ưu điểm: Kết cấu đơn giản và bền, vận hành dễ dàng hơn. Quá trình xử lý đơn giản hơn công nghệ AAO và CAS (đề cập ở trên) bởi vì bể hiếu khí và bể lắng được hợp nhất thành một bể, tiết kiệm diện tích hơn. Không cần hồi lưu bùn, tránh tình trạng rửa trôi vi sinh trong bể sục khí. Thích hợp cho các dự án công suất nhỏ hoặc các dự án có thời gian xả thải cổ định vào một thời điểm nhất định trong ngày. Nhược điểm: Có một nguy cơ đó là việc sản xuất nước thải có thể dẫn đến bùn cặn, gây ra tình trạng váng nổi. Kiểm soát quá trình xử lý khó khăn, đòi hỏi người vận hành có trình độ cao để thường xuyên theo dõi các bước xử lý. Không thích hợp đối với các dự án có công suất lớn, xả thải liên tục trong ngày. 2.2. Công nghệ xử lý nước thải MBR MBR là viết tắt của cụm từ Membrance Bio Reator có thể hiểu công nghệ màng MBR là công nghệ xử lý vi sinh nước thải bằng phương pháp lọc mảng. Công nghệ MBR là công nghệ mới, xử lý nước thải kết hợp dùng mảng với hệ thống bể sinh học thể động thông qua quy trình vận hành SBR sục khi và công nghệ dòng chảy giản đoạn. Cơ chế lọc qua màng MBR như sau: Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn tuần hoàn bị giữ lại tại bề mặt mảng, đồng thời, chỉ có nước sạch mới qua được màng. Phần bùn giữ lại trong bể sẽ được xã định kỳ về bể chứa bùn. Để kéo dài tuổi thọ cho màng, cần làm sạch màng vào cuối hạn sử dụng; Căn cứ vào loại hình nước thải đầu vào, thời điểm rửa màng định kỳ dựa theo đồng hồ đo áp lực. Một số cách rửa mảng như: Làm sạch mảng bằng thổi khí, làm sạch màng bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất (Chlorine, Javen). 2.3. Công nghệ xử lý nước thải AAO AAO là viết tắt của cụm từ Anaerobic (yếm khí). Anoxic (thiếu khí) – Hiếu khi (hiểu khí) ; Công nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học liên tiếp ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: Hệ vi sinh vật yểm khi, thiếu khí, hiểu khi để xử lý chất thải. Dưới tác dụng phân giải các chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật mà chất ô nhiễm trong nước thải được xử lý trước khi thải ra môi trường. Các quá trình diễn ra như sau: Quá trình yếm khi diễn ra tại bể Anaerobic: Trong quá trình phân hủy kỵ khi chất hữu cơ diễn ra 4 giai đoạn là thủy phân (chất hữu cơ cao phân tử chuyển hóa thành chất hữu cơ đơn giản hơn), axit hóa (chất đơn giản chuyển hóa thành chất dễ bay hơi, khí), Acetic hóa, methane hóa. Quá trình thiếu khi ở bể Anoxic: Xảy ra quá trình khử nitrate hay còn gọi là để nitrate hóa dựa vào quá trình đồng hóa và dị hóa. Quá trình hiểu khi tại bể Hiếu khi: Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan có trong nước để phân giải chất hữu cơ có trong nước thải. Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra qua 3 giai đoạn là oxy hóa chất hữu cơ, tổng hợp xây dựng tế bảo, oxy hóa chất liệu tế bào. Ngoài ra còn có quá trình nitrate hóa. 2.4. Công nghệ A0 kết hợp MBBR Công nghệ AO kết hợp MBBR (giả thể vi sinh di động kết hợp bùn hoạt tính và mảng sinh học) hoạt động trên nguyên tắc xử lý kết hợp chất hữu cơ và N bằng bản hoạt tính bám dính trên giá thể vi sinh. AO là viết tắt của cụm từ Anoxic (thiếu khi) – Hiếu khí (hiếu khí) ; Công nghệ AO là quy trình xử lý sinh học liên tiếp ứng dụng các hệ vi sinh vật khác nhau: Thiếu khí, hiểu khi để xử lý chất thải. Giá thể vi sinh di động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là loại giả thể sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải, kết hợp quá trình xử lý sinh học thiếu khí hoặc hiểu khi truyền thống với giá thể di động dính bám nhằm tối ưu hóa hiệu suất xử lý các thành phần ô nhiễm. Quá trình xử lý các chất hữu cơ sẽ diễn ra tại bể hiếu khí có giá thể vi sinh di động. Quá trình khử Nitơ diễn ra tại bể Anoxic và bùn hoạt tính sẽ được tuần hoàn bổ sung từ bể lắng về bể Hiếu khi và Anoxic. Tùy theo diện tích xây dựng, địa hình và tinh chất của từng loại nước thải, với các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1500 m ngày đêm thì công nghệ AO kết hợp MBBR là phương án tối ưu nhất bởi nó có những ưu điểm vượt trội như: Tiết kiệm tối đa diện tích xây dựng và kết cấu bể có thể điều chỉnh theo diện tích mặt bằng. Hệ số vượt tải lớn. Hiệu suất xử lý cao do mật độ vi sinh cao và diện tích tiếp xúc lớn vì sử dụng giá thể vi sinh di động. Chi phí đầu tư, xử lý thấp Có khả năng linh động trong quá trình xử lý đối với các nguồn nước có chất lượng đẩu vào không ổn định. Khả năng đồng bộ cao. Xử lý tốt các thành phần Amoni, Photphat.
