Bể thiếu khí (Anoxic) xử lý nước thải: Cấu tạo và ứng dụng

• Ngày cập nhật: 06-03-2025
• Tác giả: Nguyễn Minh Soái
• Lượt xem: 28621

Bể Anoxic là gì?

Bể Anoxic, còn được gọi là bể sinh học thiếu khí, là một phần trong quá trình xử lý nước thải trong công nghệ AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic). Công nghệ AAO là một quy trình xử lý sinh học liên tục sử dụng ba bể vi sinh: bể kỵ khí (Anaerobic), bể thiếu khí (Anoxic) và bể hiếu khí (Oxic). Bể Anoxic được thiết kế đặc biệt để xử lý các chất Nitơ và Phốt pho có trong nước thải.

Trong xử lý nước thải, bể Anoxic là một loại bể thông thường được sử dụng. Hoạt động của bể Anoxic dựa trên sự tương tác của các vi sinh vật thiếu khí nhằm phân hủy các hợp chất phức tạp có chứa Nitơ và Phốt pho trong nước thải.

Cấu tạo bể Anoxic

Bể thiếu khí, thường có hình trụ hoặc hình hộp và được làm từ bê tông cốt thép hoặc thép. Để hỗ trợ quá trình phát triển của vi sinh vật, bể Anoxic được trang bị các bộ phận sau:

• Hệ thống cung cấp dinh dưỡng: Để vi sinh vật thiếu khí có điều kiện sinh sôi, hệ thống này cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết.
• Máy bơm đảo trộn hoặc cánh quạt khuấy chìm: Được sử dụng để tạo lưu chất lỏng trong bể, hỗ trợ vi sinh vật thiếu khí phát triển và tăng cường quá trình phản ứng.
• Hệ thống hồi lưu bùn: Được sử dụng để đưa bùn từ bể Anoxic trở lại bể xử lý sau quá trình phản ứng.

Với việc trang bị đầy đủ các thiết bị hỗ trợ như trên, bể Anoxic sẽ gia tăng được hiệu quả, tốc độ, cũng như tăng hiệu suất xử lý nước thải.

Ưu điểm

• Hiệu quả xử lý cao: bể thiếu khí trong xử lý nước thải mang lại hiệu quả cao và nhanh chóng. Nó có khả năng loại bỏ đa số các chất hữu cơ hòa tan trong nước, xử lý gần như hoàn toàn các thành phần nitơ và phốt pho.
• Xử lý BOD: Bể Anoxic có khả năng xử lý lượng oxy hòa tan trong nước (BOD) đến 90%. Điều này đồng nghĩa với việc giảm đáng kể lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, góp phần làm giảm sự ô nhiễm môi trường.
• Tiết kiệm năng lượng: Phương pháp sử dụng bể thiếu khí cho phép tiết kiệm năng lượng so với các phương pháp xử lý khác. Thường chỉ cần sử dụng máy khuấy chìm hoặc máy bơm đảo trộn để tạo lưu chất lỏng, không cần sử dụng các thiết bị phức tạp khác.
• Vận hành đơn giản: Bể Anoxic có cách thức vận hành đơn giản, không quá phức tạp và dễ thao tác. Điều này giúp giảm công sức và chi phí vận hành, đồng thời tăng tính ổn định của quá trình xử lý nước thải.
• Xử lý chất hữu cơ khó phân hủy: Bể thiếu khí có khả năng xử lý cả chất hữu cơ khó phân hủy. Điều này làm cho phương pháp này trở thành một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ khó phân hủy và ô nhiễm cao.

Nguyên lý hoạt động của bể Anoxic

Nguyên lý hoạt động của bể thiếu khí dựa trên sử dụng vi sinh vật thiếu khí để xử lý các thành phần Amoni và phốt pho trong nước thải. Sau giai đoạn kỵ khí, lượng COD và BOD5 trong nước thải đã được giảm đáng kể, nhưng Amoni và phốt pho vẫn còn nhiều. Do đó, nước thải được chuyển đến bể Anoxic để tiếp tục quá trình xử lý.

Trong bể Anoxic, vi sinh vật thiếu khí làm chủ đạo và thực hiện quá trình xử lý nitơ và phốt pho trong nước thải theo các bước sau:

1. Quá trình Nitrat hóa: Vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter được sử dụng để chuyển hóa Amoni thành nitrat (NO3-) thông qua các bước chuyển hóa tương ứng.

Các bước này bao gồm: NH3 → NO3 → NO2 → NO → N2O → N2 (khí). Nhờ vi sinh vật, Amoni trong nước thải được chuyển hóa hoàn toàn thành N2 và thải ra khỏi môi trường, giảm lượng nitơ trong nước thải đáng kể.

2. Quá trình Photphorit hóa: Vi sinh vật Acinetobacter tham gia vào quá trình này. Chúng chuyển hóa các muối phốt pho (PO4-3) có trong nước thải thành bùn, loại bỏ phốt pho khỏi nước thải. Các chất hữu cơ trong nước thải cũng được chuyển hóa thành các hợp chất không chứa phốt pho hoặc các hợp chất có chứa phốt pho dễ bị phân hủy trong giai đoạn tiếp theo với vi sinh vật thiếu khí.

Để tăng hiệu quả quá trình xử lý, bể Anoxic thường được trang bị cánh quạt khuấy chìm để tăng quá trình tiếp xúc và phản ứng. Ngoài ra, việc lắp đặt giá thể từ nhựa và đệm sinh học trong bể Anoxic giúp tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường này.

Ứng dụng bể Anoxic

Thông thường, bể Anoxic được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

• Công nghệ chế tạo kim loại
• Xử lý nước thải trong khu công nghiệp, nhà máy sản xuất
• Chế biến thực phẩm, hóa chất, thủy sản
• Dược phẩm và mỹ phẩm

Nếu áp dụng bể Anoxic trong việc xử lý nước thải của các khu dân cư, trường học, bệnh viện hoặc văn phòng công ty, thì sẽ không đạt được hiệu quả kinh tế. Điều này là do chi phí vận hành bể Anoxic thường cao hơn so với các phương pháp xử lý nước thải khác.

Bể Anoxic đặt ở vị trí nào trong hệ thống xử lý nước thải?

Bể Anoxic trong hệ thống xử lý nước thải có thể được đặt ở hai vị trí khác nhau, tùy thuộc vào nguồn cung cấp cacbon và yêu cầu của quá trình xử lý.

Bể Anoxic đặt trước bể Aerotank

Trong trường hợp này, bể Anoxic được đặt trước bể Aerotank và nhận nước thải dòng vào để cung cấp nguồn cơ chất cho quá trình nitrat hoá. 

• Ưu điểm của cách đặt này bao gồm việc có nguồn cung cấp cacbon từ nước thải đầu vào và dễ dàng kiểm soát nồng độ oxy hòa tan (DO) ở mức dưới 1 mg/l. 
• Nhược điểm là hàm lượng nitrat trong nước thải đầu vào thường thấp, do chưa đạt được điều kiện để nitrat hoá các hợp chất nitrogen. Do đó, cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic để đảm bảo quá trình nitrat hoá.

Bể Anoxic đặt sau bể Aerotank

Trong trường hợp này, bể Anoxic được đặt sau bể Aerotank và nguồn cung cấp cacbon được cung cấp từ bên ngoài. 

• Ưu điểm của cách đặt này là không cần phải hồi lưu nước từ bể Aerotank về bể Anoxic, do chế độ tự chảy.
• Nhược điểm là cần phải cung cấp nguồn cơ chất (cacbon) từ bên ngoài để vi sinh Denitrifier thực hiện quá trình khử nitrat. Thường nguồn cacbon trong nước thải đầu vào đã được vi sinh sử dụng để tổng hợp tế bào trong bể Aerotank. Ngoài ra, cần có công đoạn sục khí sau bể Anoxic để loại bỏ khí nitơ.

Tùy thuộc vào nguồn cung cấp cacbon và yêu cầu xử lý cụ thể, lựa chọn vị trí đặt bể Anoxic trong hệ thống xử lý nước thải sẽ phù hợp để đạt được hiệu quả xử lý cao và tiết kiệm chi phí.

Lưu ý trong quá trình vận hành bể Anoxic

Một sự cố phổ biến thường gặp là hiện tượng bùn nổi lên trên bề mặt bể Anoxic.

Có hai nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng này. 

• Thứ nhất, máy trộn có thể gặp vấn đề, không trộn đều nên khí nitơ không thoát ra hoàn toàn, dẫn đến lượng bùn bị nổi lên trên bề mặt.
• Thứ hai, lượng vi sinh vật trong bể Anoxic có thể không đủ, ảnh hưởng đến hiệu quả phản ứng và làm cho bùn hoạt tính nổi lên trên bề mặt.

Để khắc phục tình trạng này, cần thực hiện các bước sau:

1. Tạm dừng việc đưa nước thải vào bể Anoxic.
2. Tắt máy trộn và thiết bị khuấy trong bể Anoxic, cũng như máy sục khí trong bể Aerotank.
3. Chờ cho bùn lắng xuống hoàn toàn trong bể Anoxic. Điều này mất thời gian, thường là ít nhất một giờ.
4. Sau khi bùn đã lắng xuống hoàn toàn, tiến hành khuấy đều bằng máy trộn trong một khoảng thời gian khoảng một tiếng đồng hồ.
5. Sau khi khuấy đều, tiếp tục bơm nước thải vào bể Anoxic để quá trình xử lý tiếp tục.

Bằng cách thực hiện các bước trên, bạn có thể khắc phục hiện tượng bùn nổi lên trên bề mặt bể Anoxic và đảm bảo hoạt động hiệu quả của quá trình xử lý nước thải.

Kết luận

Bài viết trên đã đề cập đến những khía cạnh cơ bản về bể Anoxic, còn được gọi là bể thiếu khí, bao gồm cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của nó trong thực tế. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về bể Anoxic hoặc công nghệ xử lý nước thải nói chung, xin vui lòng liên hệ trực tiếp với công ty CWI chúng tôi, để nhận được sự tư vấn chi tiết và chuyên nghiệp từ các chuyên gia.