Quá trình hấp phụ/oxy hóa sinh học là hai giai đoạn của quá trình bùn hoạt tính được sử dụng để xử lý nước thải. Cả hai giai đoạn đều có bể lắng và dây chuyền tái chế bùn riêng biệt, do đó duy trì các cộng đồng vi sinh vật duy nhất trong cả hai lò phản ứng.
Quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học được phát minh vào giữa những năm 1970 bởi giáo sư của Đại học RWTH Aachen Botho Böhnke. Nó dựa trên phát hiện, được thực hiện bởi kỹ sư người Đức Karl Imhoff vào năm thứ 50 với tuyên bố rằng hiệu quả xử lý 60-80 phần trăm có thể đạt được trong các bể chứa bùn hoạt tính.
Năm 1977 Böhnke đã xuất bản bài báo đầu tiên của mình về quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học – cùng năm bằng sáng chế được cấp. Nghiên cứu mở rộng của những năm tiếp theo, được thực hiện bởi prof. Böhnke cùng với Bernd và Andreas Diering, kết thúc năm 1985 với việc thành lập công ty Dr.-Ing. Bernd Diering GmbH. Quá trình AB lần đầu tiên được áp dụng ở quy mô đầy đủ tại nhà máy xử lý nước thải Krefeld , Đức (800 000 PE). Năm 1990, 19 hệ thống với quy mô đầy đủ tồn tại ở Tây Đức. Việc áp dụng thêm quy trình ở châu Âu đã bị cản trở bởi việc thắt chặt các yêu cầu xả nước thải đối với nitơ và phốt pho. Quá trình được đưa ra vào năm 2000 một lần nữa do sự quan tâm tăng lên trong thu hồi năng lượng từ nước thải.
Nguyên tắc hoạt động
Chất hữu cơ có ảnh hưởng được loại bỏ trong giai đoạn A – hấp phụ, chủ yếu bằng quá trình keo tụ và hấp phụ vào bùn do tốc độ tải cao và tuổi bùn thấp (thường là 4-10 giờ) . Sự thủy phân các phân tử hữu cơ phức tạp xảy ra cải thiện khả năng phân hủy sinh học của ảnh hưởng của giai đoạn B – oxy hóa sinh học. Có thể loại bỏ tới 80% chất hữu cơ có ảnh hưởng trong giai đoạn A. Khối lượng lò phản ứng và lượng oxy cung cấp yêu cầu thấp hơn nếu so với loại bỏ trong quy trình bùn hoạt tính thông thường .
Giai đoạn B, hay giai đoạn oxy hóa sinh học, là một quá trình bùn hoạt tính tải thấp điển hình, nơi xảy ra sự phân hủy sinh học của vật liệu hữu cơ còn lại. Giai đoạn B có thể được thiết kế để loại bỏ nitơ hoặc phốt pho bằng cách xen kẽ các khu vực hiếu khí, anoxic và kỵ khí trong lò phản ứng.
Ưu điểm của quy trình
- Yêu cầu sục khí thấp hơn làm giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí sục khí trong 20% nếu so với nhà máy bùn hoạt tính một giai đoạn thông thường.
- Thể tích bể sục khí thấp hơn 40% nếu so với nhà máy bùn hoạt tính một tầng thông thường.
- Tăng sản xuất bùn trong giai đoạn A dẫn đến tăng sản xuất khí sinh học trong bể xử lý (đối với các nhà máy có quá trình phân hủy kỵ khí của bùn dư).
- Tính ổn định đối với tải trọng sốc (pH, nhu cầu oxy hóa học (COD), các chất độc hại) được giải thích bởi tiềm năng sinh hóa trên phạm vi rộng, khả năng đột biến cao và khả năng thích ứng của bùn trong giai đoạn A.
- Một giai đoạn có thể nhận được tải trọng hữu cơ cao hơn các hệ thống bùn hoạt tính thông thường.
- Nồng độ chất thải ổn định hơn do cấu hình quy trình hai giai đoạn được sử dụng.
- Kim loại nặng chủ yếu được loại bỏ với bùn giai đoạn A. Do đó, bùn ở giai đoạn B có nồng độ kim loại nặng thấp hơn so với bùn từ quá trình bùn hoạt tính thông thường và có thể tuân thủ các tiêu chuẩn nông nghiệp.
Hạn chế của quá trình
- Khử khử không hoàn toàn thường được quan sát trong giai đoạn B nếu tỷ lệ C/N có ảnh hưởng thấp. Truyền trực tiếp một phần của ảnh hưởng ở giai đoạn A có hàm lượng chất hữu cơ cao đến giai đoạn B được sử dụng để tăng tỷ lệ C/N.
- Sản xuất bùn cao trong giai đoạn A là một nhược điểm đối với các WWTP không được trang bị quá trình phân hủy kỵ khí của bùn vì nó làm tăng chi phí xử lý bùn.
- Bùn từ giai đoạn A có đặc tính lắng kém.
- Thời gian duy trì cao làm tăng nhu cầu về các lò phản ứng bổ sung để duy trì thông lượng tăng chi phí thiết bị
Loại bỏ chất dinh dưỡng
Loại bỏ nitơ trong giai đoạn A có thể đạt 30-40%, vì nitơ của các hợp chất hữu cơ được kết hợp trong bùn bùn phản ứng kỵ khí dòng chảy (UASB).
Tuổi bùn của giai đoạn B thường là từ 8 đến 20 ngày thúc đẩy sự phát triển của nitrifiers . Do đó, quá trình nitrat hóa hoàn toàn thường đạt được trong giai đoạn B. Việc cung cấp không đủ nguồn carbon cho giai đoạn B xảy ra do hiệu quả cao trong việc loại bỏ chất hữu cơ trong giai đoạn A. Vấn đề có thể được giải quyết bằng cách giảm loại bỏ chất hữu cơ ở giai đoạn A, nguồn cung cấp carbon bên ngoài, sục khí không liên tục hoặc giảm HRT của giai đoạn A hoặc kiểm soát trực tuyến các thông số vận hành nhất định. Để đạt được nitơ sinh học và phốt pho loại bỏ các khoang kỵ khí và anoxic được giới thiệu trước khu vực sục khí của giai đoạn B.
Loại bỏ phốt pho từ nước thải thứ cấp của giai đoạn B có thể đạt được bằng cách đông tụ với muối sắt và muối nhôm, ví dụ FeCl3 hoặc Al2(SO4)3 .
Ứng dụng xử lý nước thải đô thị
Quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học đã được áp dụng tại nhà máy Krefeld (800 000 PE) vào năm 1985 lần đầu tiên. Nhà máy đã được mở rộng, sửa đổi và hiện đang xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Hiện tại quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học được áp dụng tại các nhà máy xử lý đô thị ở Đức , Hà Lan (WWTP Dokhaven (Rotterdam), WWTP Utrecht, WWTP Garmerwolde (Groningen), v.v.), Áo (WWTP Salzburg, WWTP Strass, v.v.), Tây Ban Nha , Hoa Kỳ , Trung Quốc ,…
Quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học là một phần của xử lý nước thải đổi mới WaterSchoon, được thực hiện ở Hà Lan. 250 căn hộ ở quận mới Noorderhoek ( Sneek , Hà Lan) được trang bị hệ thống thu gom riêng cho nước thải nhà vệ sinh và phần còn lại của nước thải hộ gia đình (hay còn gọi là nước xám ). Cả hai dòng được xử lý riêng để thu hồi tối đa nguồn tài nguyên từ nước thải. Quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học được sử dụng để xử lý nước xám để tăng sản xuất bùn. Bùn được sản xuất trong cả hai giai đoạn của quá trình, được tiêu hóa cùng với nước thải nhà vệ sinh trong lò phản ứng UASB để tối đa hóa thu hồi năng lượng.
Ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp
Quá trình hấp phụ / oxy hóa sinh học được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp có COD cao, bao gồm cả nước thải từ:
- Bột giấy và công nghiệp giấy
- Ngành dệt may
- Công nghiệp thực phẩm , bao gồm cả ngành sữa
- Ngành dược phẩm
- …
