CẢI TẠO HỆ THỐNG NHIỄM PHOTPHO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
Hiện nay Việt Nam đang trong quá trình phát triển, các công ty không ngừng mở rộng quy mô. Và kéo theo đó hệ thống xử lý nước thải ban đầu bị nhiễm photpho không còn đáp ứng được nhu cầu. Cần nâng cấp cải tạo hệ thống nhiễm photpho trong xử lý nước thải để phù hợp với mô hình của công ty hơn.
>> Xem thêm: Cải tạo hệ thống nhiễm nito trong xử lý nước thải sinh hoạt
I. Các trường hợp cần cải tạo hệ thống nước thải
- Các máy móc và thiết bị hoạt động không hiệu quả hoặc hư hỏng.
- Vi sinh trong bể sinh học hoạt động kém hiệu quả hoặc bị chết.
- Các chi phí vận hành lớn do máy móc hoạt động kém không ổn định.
- Công suất xử lý hiện tại lại cao hơn nhiều so với công suất thiết kế ban đầu.
- Khả năng keo tụ của bể lắng không tốt.
- Gặp hiện tượng như bùn nổi ở bể lắng.
- Cải tạo hệ thống nhiễm photpho trong xử lý nước thải sinh hoạt.
II. Cải tạo hệ thống nhiễm photpho trong xử lý nước thải sinh hoạt
Trong nước thải, photpho tồn tại chỉ ở một dạng hóa trị là +5. Do vậy hợp chất photpho tồn tại trong tự nhiên không nhiều: hợp chất muối và este của axit photphoric.
Axit photphoric, H3PO4 là một axit yếu với ba bậc phân li. Khi phân li, gốc photphat là thành phần tham gia quá trình sinh hóa của tế bào động, thực vật.
Vi sinh vật và nhiều cơ thể sống sử dụng photphat đơn tạo các hợp chất hữu cơ chứa photphat. Ngoài dạng photphat đơn và photphat hữu cơ, polyphosphate là dạng tồn tại khác hay gặp trong nước thải. Photpho trong nước thải chủ yếu có nguồn gốc: phân người, nước tiểu, đồ thải thức ăn, chất tẩy rửa…
1. Các lợi thế khi xử lý photpho bằng biện pháp sinh học
- Giảm hoặc không sử dụng hóa chất kết tủa và hóa chất phụ trợ trong quá trình kết tủa.
- Giảm thiểu sự phát triển của vi sinh dạng sợi tạo điều kiện tốt cho quá trình lắng thứ cấp.
- Tiết kiệm một phần năng lượng sục khí do một phần chất hữu cơ đã tiêu hao xử lý photpho.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa amoni do chất hữu cơ giảm trong giai đoạn yếm khí.
- Nâng cấp cải tạo hệ thống nhiễm photpho giúp hệ thống hoạt động dễ dàng, giá thành hợp lý.
Xử lý photpho bằng sinh học là một hệ thống gồm 2 giai đoạn: yếm khí và hiếu khí. Trong môi trường hiếu khí vi sinh vật tích lũy photpho. Trong môi trường yếm khí vi sinh vật thải photphat và tích lũy chất hữu cơ. Theo nghiên cứu gần đây vi sinh vật khử nitrat cũng có khả năng tách loại photpho trong điều kiện thiếu khí.
Quá trình xử lý chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí xảy ra theo các bước kế tiếp nhau. Thủy phân các phân tử hữu cơ lớn, các chất hữu cơ dạng không tan thành các phân tử hữu cơ tan có khối lượng nhỏ. Axit hóa các chất hữu cơ tan thành các axit béo dễ bay hơi, cuối cùng tạo ra khí metan.
Một số chủng loại vi sinh dị dưỡng, chủ yếu là Acinetobacter có khả năng hấp thu photpho nhiều hơn lượng cần thiết. Để xây dựng tế bào trong điều kiện hiếu khí (bùn hoạt tính) và giải phóng lượng photpho dư ra ngoài môi trường trong điều kiện yếm khí khi chúng hấp thu chất hữu cơ. Chất hữu cơ khi hấp thu vào trong cơ thể vi sinh sẽ được polyme hóa.
Tách loại photpho khi cải tạo hệ thống nhiễm photpho có thể thực hiện theo hai cách:
- Tăng cường loại bỏ bùn (sinh khối) từ bể lắng thứ cấp. Tức là tách photpho dưới dạng sinh khối ngay sau giai đoạn hiếu khí. Được gọi là phương pháp trực tiếp từ dòng chính hoặc tách photphat tan trong nước bằng biện pháp kết tủa hóa học sau xử lý yếm khí bằng cách ghép thêm hệ xử lý hóa học.
- Phương pháp sau cần được ghép thêm hệ thống phụ trợ và được gọi là phương pháp dòng phụ.
2. Đặc thù của quá trình xử lý photpho
Cải tạo hệ thống nhiễm photpho trong xử lý nước thải có cấu trúc đơn giản. Xử lý yếm khí đặt trước xử lý hiếu khí, cả hai hệ thống xử lý có chung hệ bùn. Dòng bùn quay vòng cùng với nước thải được đưa về bể xử lý yếm khí. Sinh khối được vận chuyển liên tục và kế tiếp nhau qua môi trường yếm khí và hiếu khí.
Trong môi trường yếm khí, nơi giàu chất hữu cơ nhất trong hệ xử lý. Vi sinh vật có điều kiện hấp thu chất hữu cơ và giải phóng photpho dưới dạng photphat đơn. Trong môi trường hiếu khí chúng tích lũy photphat tan trong nước thải. Do thay đổi về điều kiện cơ chất từ vùng yếm khí sang hiếu khí nên bề yếm khí còn đóng vai trò của bể chọn lọc vi sinh.
>> Xem thêm: Nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
Thông thường thời gian lưu thủy lực trong bể yếm khí ảnh hưởng không lớn đến quá trình giải phóng photpho. Quá trình này chủ yếu phụ thuộc vào đặc trưng của nước thải và các thông số vận hành. Bản chất và nồng độ chất hữu cơ, oxy hòa tan, nitrat, pH, nhiệt độ. Vì lý do đó, thiết kế sao cho việc cải tạo hệ thống nhiễm photpho đạt hiệu quả cao là việc không dễ dàng. Trong thiết kế cũng phải đảm bảo cho yếu tố và điều kiện vận hành sao cho điều kiện yếm khí được duy trì.
Mục đích của hệ thống xử lý photpho là tách loại photpho và chất hữu cơ trong dòng thải ra với một mức chất lượng nào đó. Tạo điều kiện để bùn lắng tốt nhằm giảm thiểu mật độ sinh khối trong dòng thải. Hệ thống xử lý photpho có thể là hệ mới xây dựng hoặc được cải tạo từ các hệ xử lý đang hoạt động. Nhằm đáp ứng tiêu chuẩn thải hiện hành. Vì vậy việc thiết kế đòi hỏi gọn, ít thay đổi cơ cấu của hệ cũ.
Để có thể thiết kế hiệu quả khi cải tạo hệ thống nhiễm photpho trong xử lý nước thải sinh hoạt. Yếu tố cực kỳ quan trọng là đánh giá đầy đủ các đặc trưng của nước thải cần xử lý. Đặc biệt là nguồn chất hữu cơ trong đó mà vi sinh vật có thể hấp thu trong môi trường yếm khí.
3. Để hệ thống xử lý photpho hoạt động hiệu quả cần đáp ứng các điều kiện
- Điều kiện môi trường yếm khí, hiếu khí kế tiếp nhau.
- Đủ lượng chất hữu cơ mà vi sinh vật tích lũy photpho (PAO) có thể hấp thu.
- Lượng photpho trong nước thải cao hơn mức nhu cầu tổng hợp tế bào vi sinh.
- Đủ hàm lượng kali và magie.
- Vùng pH thích hợp.
