AO Process of Integrated Wastewater Treatment Equipment,Zhongqiao Enlightenment

Hôm nay, quy trình AO mà tôi sắp giới thiệu với các bạn là quy trình xử lý thực tế được sử dụng trong dự án của chúng tôi. Nó chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải sản xuất thực phẩm với công suất xử lý hàng ngày là200 mét khối.

Quy trình AO (Thiếu khí - Hiếu khí) là một công nghệ xử lý nước thải sinh học trưởng thành và hiệu quả, được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị xử lý nước thải tích hợp. Nó tích hợp các quy trình khử nitrat thiếu khí và phân hủy hiếu khí vào một thiết bị tích hợp duy nhất, có đặc điểm là cấu trúc nhỏ gọn, vận hành ổn định, hiệu quả xử lý cao và khả năng thích ứng mạnh mẽ. Quy trình này chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp quy mô nhỏ và các loại nước thải có nồng độ thấp đến trung bình khác, loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ, nitơ, phốt pho và các chất độc hại khác trong nước thải, nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải quốc gia liên quan và hiện thực hóa việc tái sử dụng và xử lý vô hại nước thải. Dưới đây là giới thiệu chi tiết về lưu đồ quy trình AO của thiết bị xử lý nước thải tích hợp, bao gồm chức năng của từng đơn vị, nguyên lý quy trình và đặc điểm vận hành.

Lưu đồ quy trình tổng thể của quy trình AO của thiết bị xử lý nước thải tích hợp như sau: Bể điều hòa → Máy tuyển nổi khí → (Bể phân hủy kỵ khí 1 → Bể phân hủy kỵ khí 2 → Bể lắng sơ cấp) → (Bể thiếu khí → Bể hiếu khí 1 → Bể hiếu khí 2) → (Bể hiếu khí 3 → Bể hiếu khí 4) → Bể lắng thứ cấp → Bể nước sạch → Xả thải. Cần nhấn mạnh rằng các bộ phận được bao quanh trong dấu ngoặc đơn trong lưu đồ là các thành phần cốt lõi của thiết bị tích hợp, được tích hợp và lắp đặt trong một thân thiết bị duy nhất, giảm diện tích sử dụng và tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, lắp đặt và quản lý vận hành.

Liên kết đầu tiên của quy trình là Bể điều hòa, đây là một đơn vị tiền xử lý quan trọng của thiết bị xử lý nước thải tích hợp. Nước thải phát sinh trong sinh hoạt hàng ngày hoặc sản xuất công nghiệp thường có chất lượng và lưu lượng nước không ổn định, với sự biến động lớn về giá trị pH, nhiệt độ, nồng độ chất ô nhiễm và các chỉ số khác. Chức năng chính của Bể điều hòa là thu gom nước thải đầu vào, điều chỉnh lưu lượng nước và cân bằng chất lượng nước, nhằm đảm bảo các đơn vị xử lý tiếp theo có thể hoạt động trong điều kiện làm việc ổn định. Trong Bể điều hòa, nước thải được trộn đều bằng thiết bị khuấy trộn, giúp giảm tác động của sự thay đổi đột ngột về chất lượng và lưu lượng nước đến quy trình tiếp theo, tránh tình trạng quá tải cho thiết bị xử lý, tạo nền tảng vững chắc cho hoạt động hiệu quả của toàn bộ quy trình AO. Ngoài ra, Bể điều hòa còn có thể lắng một số tạp chất có kích thước hạt lớn trong nước thải, giảm tải cho các khâu xử lý tiếp theo.

Sau khi nước thải được điều chỉnh trong Bể điều hòa, nó sẽ đi vào Máy tuyển nổi khí, đây là thiết bị tiền xử lý quan trọng trong thiết bị tích hợp. Máy tuyển nổi khí sử dụng nguyên lý tuyển nổi khí hòa tan để tạo ra một lượng lớn bọt khí mịn thông qua hệ thống khí hòa tan. Các bọt khí này bám vào các chất rắn lơ lửng, chất dầu mỡ và các chất ô nhiễm nhẹ khác trong nước thải, làm cho các chất ô nhiễm nổi lên bề mặt nước và tạo thành váng. Sau đó, váng được gạt bỏ bởi thiết bị gạt váng để đạt được mục đích tách chất ô nhiễm ra khỏi nước. Xử lý tuyển nổi khí có thể loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng (SS) và các chất ô nhiễm dầu mỡ trong nước thải, đồng thời cũng làm giảm một phần nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) trong nước thải. Liên kết này đặc biệt quan trọng đối với việc xử lý nước thải chứa dầu mỡ và nhiều chất rắn lơ lửng, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn các đơn vị xử lý sinh học tiếp theo hoặc giảm hiệu quả xử lý do quá nhiều chất ô nhiễm.

Sau khi tiền xử lý bằng Máy tuyển nổi khí, nước thải đi vào đơn vị cốt lõi tích hợp bao gồm Bể phân hủy kỵ khí 1, Bể phân hủy kỵ khí 2 và Bể lắng sơ cấp. Đơn vị này chủ yếu được sử dụng để cải thiện khả năng phân hủy sinh học của nước thải và loại bỏ một phần các chất ô nhiễm hữu cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý thiếu khí và hiếu khí tiếp theo. Quá trình phân hủy kỵ khí là một quá trình phản ứng sinh học kỵ khí trong điều kiện nhẹ nhàng, không yêu cầu môi trường kỵ khí nghiêm ngặt và tiêu thụ năng lượng cao. Trong Bể phân hủy kỵ khí 1 và Bể phân hủy kỵ khí 2, một lượng lớn vi khuẩn phân hủy kỵ khí bám trên vật liệu đệm. Các vi khuẩn này phân hủy các chất hữu cơ phân tử lớn (như tinh bột, cellulose, protein, v.v.) trong nước thải thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ (như axit axetic, axit propionic, axit butyric, v.v.) dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Đồng thời, quá trình phân hủy kỵ khí cũng có thể làm giảm giá trị pH của nước thải, điều chỉnh cân bằng axit-bazơ của chất lượng nước và cải thiện khả năng thích ứng của vi sinh vật hiếu khí tiếp theo với chất lượng nước. Ngoài ra, quá trình phân hủy kỵ khí còn có thể loại bỏ một phần COD và BOD trong nước thải, giảm tải xử lý cho bể hiếu khí tiếp theo.

Sau khi xử lý bởi bể phân hủy kỵ khí hai giai đoạn, nước thải chảy vào Bể lắng sơ cấp. Chức năng chính của Bể lắng sơ cấp là lắng các chất dạng bông và cặn lơ lửng còn sót lại được tạo ra trong quá trình phân hủy kỵ khí. Dưới tác dụng của trọng lực, các hạt rắn trong nước thải lắng xuống đáy bể tạo thành bùn, được xả định kỳ qua thiết bị xả bùn. Nước trong sau khi lắng đi vào bể thiếu khí tiếp theo để xử lý thêm. Việc bố trí Bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm rắn trong nước thải, tránh tích tụ bùn trong bể thiếu khí và hiếu khí tiếp theo, đảm bảo hoạt động trơn tru của quy trình xử lý sinh học. Bùn thải ra từ Bể lắng sơ cấp có thể được xử lý đồng bộ sau khi thu gom, tránh ô nhiễm thứ cấp.

Nước thải được xử lý bởi Bể lắng sơ cấp đi vào vùng thiếu khí của quy trình AO, tức là Bể thiếu khí, đây là đơn vị cốt lõi để khử nitrat trong thiết bị tích hợp. Bể thiếu khí hoạt động trong môi trường thiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan dưới 0,5mg/L), và một lượng lớn vi khuẩn khử nitrat được nuôi cấy trong bể. Vi khuẩn khử nitrat sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn cacbon và nitrat nitơ (NO3-N) và nitrit nitơ (NO2-N) được tạo ra trong bể hiếu khí tiếp theo (được tuần hoàn về Bể thiếu khí thông qua hệ thống tuần hoàn nội bộ) làm chất nhận electron để thực hiện phản ứng khử nitrat. Trong quá trình này, nitrat nitơ và nitrit nitơ được khử thành khí nitơ (N2), được thải ra khí quyển, do đó hiện thực hóa việc loại bỏ tổng nitơ (TN) trong nước thải. Bể thiếu khí được trang bị thiết bị khuấy trộn để đảm bảo nước thải, bùn tuần hoàn và nước tuần hoàn được trộn đều, tạo môi trường phản ứng tốt cho vi khuẩn khử nitrat. Nguồn cacbon cần thiết cho phản ứng khử nitrat chủ yếu đến từ các chất hữu cơ phân tử nhỏ được tạo ra trong quá trình phân hủy kỵ khí, điều này không chỉ cải thiện hiệu quả khử nitrat mà còn giảm nhu cầu bổ sung nguồn cacbon, tiết kiệm chi phí vận hành.

Sau khi xử lý khử nitrat trong Bể thiếu khí, nước thải chảy vào vùng hiếu khí, bao gồm bốn bể hiếu khí nối tiếp (Bể hiếu khí 1, Bể hiếu khí 2, Bể hiếu khí 3 và Bể hiếu khí 4). Vùng hiếu khí là đơn vị cốt lõi để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và nitrat hóa trong quy trình AO, đồng thời cũng là bộ phận quan trọng của thiết bị tích hợp. Bốn bể hiếu khí được bố trí nối tiếp, mỗi bể hiếu khí được trang bị thiết bị sục khí, liên tục cung cấp không khí vào bể để duy trì hàm lượng oxy hòa tan cao (thường là 2-4mg/L) trong bể, tạo môi trường hiếu khí tốt cho sự sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật hiếu khí.

Trong bốn bể hiếu khí, một lượng lớn vi sinh vật hiếu khí (bao gồm vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn nitrat hóa, v.v.) bám trên vật liệu sinh học. Vi khuẩn dị dưỡng sử dụng các chất hữu cơ trong nước thải làm chất dinh dưỡng để thực hiện hô hấp hiếu khí, phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ thành carbon dioxide (CO2) và nước (H2O), do đó hiện thực hóa việc loại bỏ COD và BOD trong nước thải. Tỷ lệ loại bỏ COD của vùng hiếu khí có thể đạt hơn 85%, và tỷ lệ loại bỏ BOD có thể đạt hơn 90%, có thể phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải đạt tiêu chuẩn. Đồng thời, vi khuẩn nitrat hóa trong bể hiếu khí thực hiện phản ứng nitrat hóa, oxy hóa amoniac nitơ (NH3-N) trong nước thải thành nitrat nitơ (NO3-N) và nitrit nitơ (NO2-N). Các nitrat và nitrit này được tuần hoàn về Bể thiếu khí thông qua hệ thống tuần hoàn nội bộ để tham gia phản ứng khử nitrat, tạo thành một chu trình loại bỏ nitơ hoàn chỉnh.

Thiết kế nối tiếp bốn bể hiếu khí áp dụng chế độ xử lý phân lớp, có thể hiện thực hóa việc phân hủy dần các chất ô nhiễm hữu cơ và hoàn thành từng bước phản ứng nitrat hóa. Nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải giảm dần khi chảy qua bốn bể hiếu khí, và phản ứng nitrat hóa diễn ra triệt để hơn. Thiết kế này không chỉ cải thiện hiệu quả xử lý mà còn tăng cường sự ổn định của quy trình. Ngay cả khi chất lượng và lưu lượng nước thải đầu vào biến động, bốn bể hiếu khí vẫn có thể đảm bảo hiệu quả xử lý ổn định. Ngoài ra, thiết bị sục khí trong mỗi bể hiếu khí áp dụng thiết kế sục khí đồng đều, đảm bảo oxy hòa tan trong bể được phân bố đều, tránh xảy ra các vùng chết, và giúp vi sinh vật hiếu khí tiếp xúc hoàn toàn với nước thải và chất ô nhiễm, cải thiện hiệu quả phân hủy.

Sau khi xử lý bởi bốn bể hiếu khí, nước thải đi vào Bể lắng thứ cấp, đây là đơn vị tách rắn-lỏng của thiết bị tích hợp. Chức năng chính của Bể lắng thứ cấp là tách bùn hoạt tính (chứa một lượng lớn vi sinh vật hiếu khí) trong nước thải ra khỏi nước đã xử lý. Dưới tác dụng của trọng lực, bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể tạo thành bùn dư, được xả định kỳ qua thiết bị xả bùn. Một phần bùn hoạt tính lắng xuống được tuần hoàn về Bể thiếu khí và Bể hiếu khí thông qua hệ thống bùn tuần hoàn để duy trì nồng độ vi sinh vật trong bể và đảm bảo hoạt động bình thường của quy trình xử lý sinh học. Nước trong sau khi tách rắn-lỏng là nước sạch đã qua xử lý, chảy vào Bể nước sạch.

Bể nước sạch là đơn vị lưu trữ và ổn định cuối cùng của thiết bị xử lý nước thải tích hợp. Nước sạch đã qua xử lý được lưu trữ trong Bể nước sạch, và chất lượng nước được ổn định thêm thông qua lắng vật lý và sục khí. Bể nước sạch được trang bị thiết bị kiểm tra chất lượng nước, có thể giám sát các chỉ số chất lượng nước (như COD, BOD, SS, NH3-N, TN, v.v.) của nước đã xử lý trong thời gian thực. Chỉ khi chất lượng nước đạt tiêu chuẩn xả thải mới có thể xả ra qua đường ống xả thải. Ngoài ra, nước sạch trong Bể nước sạch còn có thể được tái sử dụng cho tưới cây xanh, rửa đường, xả bồn cầu và các mục đích khác, hiện thực hóa việc tái sử dụng nguồn nước và tiết kiệm tài nguyên nước.

Thiết bị xử lý nước thải tích hợp áp dụng quy trình AO tích hợp tất cả các đơn vị xử lý trên vào một thân thiết bị duy nhất, có nhiều ưu điểm. Thứ nhất, thiết bị có bố cục nhỏ gọn, diện tích sử dụng nhỏ, phù hợp với những nơi có không gian hạn chế, như khu dân cư, nhà máy nhỏ, vùng nông thôn và các địa điểm khác. Thứ hai, thiết bị dễ dàng lắp đặt và vận hành, có thể đưa vào hoạt động nhanh chóng sau khi vận chuyển đến công trường, giảm chu kỳ xây dựng và chi phí xây dựng. Thứ ba, quy trình vận hành ổn định, hiệu quả xử lý đáng tin cậy, và có khả năng thích ứng mạnh mẽ với sự biến động của chất lượng và lưu lượng nước đầu vào. Thứ tư, thiết bị có mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành thấp, hoạt động hàng ngày chỉ cần tiêu thụ một lượng nhỏ điện năng và hóa chất, phù hợp với hoạt động lâu dài. Cuối cùng, lượng bùn thải ra của thiết bị ít, và bùn có thể được xử lý vô hại thông qua quá trình khử nước đơn giản, giảm ô nhiễm môi trường do bùn gây ra.

Tóm lại, quy trình AO của thiết bị xử lý nước thải tích hợp là một công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, ổn định và tiết kiệm. Thông qua sự kết hợp hợp lý giữa tiền xử lý, phân hủy kỵ khí, khử nitrat thiếu khí, phân hủy hiếu khí và tách rắn-lỏng, nó có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm khác nhau trong nước thải, hiện thực hóa việc xả thải đạt tiêu chuẩn và tái sử dụng nước thải. Quy trình này không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm nước thải mà còn tiết kiệm nguồn nước, có ý nghĩa thực tiễn quan trọng đối với việc bảo vệ môi trường sinh thái và thúc đẩy phát triển bền vững. Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực xử lý nước thải khác nhau và có triển vọng ứng dụng rộng lớn.