Công nghệ quang dưỡng trong xử lý nước thải

Công nghệ quang dưỡng là gì? Vai trò và ứng dụng của giải pháp này trong xử lý nước thải? Đặc trưng của hệ thống treo, tăng trưởng khi quang dưỡng là như thế nào?

Hệ thống quang dưỡng là gì?

Quang dưỡng là công nghệ thụ động, đơn giản như ao xử lý dùng để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Mục tiêu của công nghệ là loại bỏ chất dinh dưỡng (chủ yếu COD) ra khỏi nước thải thay vì thu hồi chất dinh dưỡng hoặc sản xuất năng lượng sinh học. Có 2 loại hệ thống quang dưỡng chính gồm hệ thống treo và hệ thống tăng trưởng.

Hệ thống nuôi cấy lơ lửng gồm hệ thống mở hoặc kín cho phép ánh sáng mặt trời xâm nhập và đồng hóa chất dinh dưỡng để thúc đẩy tăng trưởng và lưu trữ cacbon trước khi thu hoạch sinh khối. Và lợi ích của công nghệ quang dưỡng làm tăng năng lượng nước thải thông qua việc chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.

Công nghệ quang dưỡng đối với hệ thống treo

  • Ao tảo tỷ lệ cao (HRAP): đây là biện pháp được đánh giá có khả năng xlnt cao hơn các ao ổn định chất thải truyền thống và sinh khối tảo cung cấp nhiều nhiên liệu sinh học tiềm năng. HRAP còn liên quan đến các vấn đề như chi phí xử lý thấp, năng suất sinh khối tương đối thấp (yêu cầu diện tích lớn) so với các công nghệ sử dụng bể phản ứng.
  • Bộ phản ứng quang (PBR): đây là công nghệ dùng rộng rãi để nuôi cấy sinh khối. Với hệ thống khép kín, PBR cho năng suất sinh khối lớn cũng như tạo điều kiện môi trường tăng trưởng lý tưởng.
  • Bể phản ứng dạng thùng khuấy: bể khuấy hoạt động liên tục hoặc bán liên tục cho phép thực hiện ở quy mô lớn và hiệu suất xử lý cao.
  • Ao ổn định chất thải (WSP): là công nghệ quang dưỡng được ưa chuộng nhất chiếm 1/3 tổng hệ thống xử lý tập trung hiện nay. Các VSV quang dưỡng tạo ra oxy hòa tan, phân hủy COD nhờ VSV dị dưỡng hiếu khí và thúc đẩy quang oxy hóa để loại bỏ mầm bệnh
Công nghệ quang dưỡng trong xử lý nước thải
Công nghệ quang dưỡng trong xử lý nước thải

Công nghệ quang dưỡng đối với hệ thống tăng trưởng kèm theo

Với hệ thống này, chi phí thu hoạch sinh khối chủ yếu từ quá trình keo tụ, lắng. Mặc dù lắng là cách tiếp cận rẻ tiền, dễ triển khai nhất nhưng khả năng thu hồi sinh khối thấp khoảng 50 – 90%. Hệ thống tăng trưởng gắn liền hạn chế sự phát triển của tảo nên sinh khối tổng hợp bong ra khỏi cấu trúc và bị loại bỏ từ quá trình làm sạch.

Năng lượng và hiệu quả xử lý của công nghệ quang dưỡng

Cân bằng năng lượng trong quá trình quang dưỡng

  • PBR và bể khuấy trộn có hiệu suất năng lượng thấp. Còn HRAP, WSP và ATS tích cực hơn về việc chuyển đổi năng lượng.
  • PBR có mức tiêu thụ năng lượng cao nhất, HRAP nhu cầu năng lượng tương đối thấp và WSP, ATS lại không yêu cầu năng lượng đầu vào trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải.
  • HRAP và ATS lại có nhu cầu tiêu thụ năng lượng không quá lớn.

Hiệu quả để loại bỏ và phục hồi N, P

  • Để thay thế quy trình loại bỏ chất dinh dưỡng hóa học, công nghệ quang dưỡng đạt được hiệu quả loại bỏ N và P dưới mức cho phép.
  • Trong đó, FBR có mức loại bỏ N cao nhất khoảng 78,5%, tiếp theo là HRAP và ATS cũng có giá trị loại bỏ tương tự nhau lần lượt đạt 87,2% và 90,7%.
  • Trong đó, PBR và bể phản ứng có xu hướng xử lý và loại bỏ N và P tốt hơn. Chúng tạo ra nhiều sinh khối hơn và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn.

Tuy nhiên thách thức lớn để hệ thống quang dưỡng đạt được hiệu quả đáng tin cậy là thiếu kiến thức thiết kế quy trình và vận hành hệ thống không ảnh hưởng đến chất lượng nước thải, sinh khối và thành phần sinh khối. Ngoài ra, công nghệ đòi hỏi phải tiếp xúc với điều kiện ánh sáng tự nhiên trong diện tích lớn.

Chi tiết xin truy cập website: hethongxulynuocthai.org để biết thêm thông tin!