Hệ thống EBPR (viết tắt của từ tiếng Anh: Enhanced Biological Phosphorus Removal) là hệ thống giúp tăng cường loại bỏ photpho trong nước thải, đặt biệt là nước thải chế biến mủ cao su, y tế phòng khám, sinh hoạt, công nghiệp,… Để hiểu rõ hơn về phương pháp xử lý photpho thông qua các hệ thống sinh học diễn ra như thế nào thì hãy cùng Hợp Nhất tìm hiểu ngay đặc tính, khả năng và cải tiến mới của EPBR.
1. Ứng dụng các hệ thống EBPR loại bỏ photpho
Hệ thống EBPR thường áp dụng trong quy trình bùn hoạt tính thông thường. Hệ thống được tối ưu hóa dòng chảy liên tục để loại bỏ P cùng những ảnh hưởng bởi các thông số vật lý theo hiệu suất của hệ thống.
Gần đây, công nghệ này được nghiên cứu để xác định những ảnh hưởng từ thông số môi trường cùng với hoạt động của vi sinh vật trong trao đổi chất và tích hợp chất mang màng sinh học đối với hiệu suất của hệ thống. EBPR được tích hợp trong các bể phản ứng sinh học màng MBR, bể phản ứng bùn dạng hạt và bể phản ứng theo mẻ SBR.
Việc đưa EBPR vào những hệ thống này cho thấy mức độ loại bỏ hàm lượng P ra khỏi nước thải đô thị. Bể MBR cung cấp lợi thế trong lưu giữ chất rắn trong bể phản ứng dẫn đến nồng độ chất rắn cao mà không cần hệ thống lớn. Đồng thời, mức độ loại bỏ nito và COD cũng cao hơn khi kết hợp MBR với EBPR.
Ưu điểm chất lượng nước thải vượt trội cùng với tiết kiệm không gian hệ thống hơn khiến MBR trở nên hấp dẫn đối với nhiều HTXLNT. Còn bể phản ứng bùn dạng hạt cũng được phát triển trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí.
Bùn hiếu khí hoạt động giống như màng sinh học lơ lửng dựa vào sự phát triển sinh khối thay vì sử dụng quá trình keo tụ như những quy trình thông thường. Với hệ thống SBR thì không cần bể lắng độc lập nên chúng đang trở nên phổ biến để loại bỏ đồng thời nồng độ COD, NH3 và P.
2. Quá trình EBPR diễn ra như thế nào?
Quá trình EBPR liên kết với hai nhóm vi khuẩn: vi khuẩn lên men và vi khuẩn poly-P. Trong các hệ thống xử lý nươc thải ít nhất phải thiết kế có sự hiện diện của hai bể xử lý, một bể kỵ khí (vi khuẩn lên men) và một bể hiếu khí, được dùng cho EBPR.
Lên men là quá trình phân hủy vi sinh của hợp chất hữu cơ hòa tan (BOD) mà không cần sử dụng oxi tự do hay nitrat. Hợp chất hữu cơ lên men hay cơ chất tạo ra trong bể kỵ khí sẽ là các hợp chất hữu cơ mạch ngắn và một loạt các acid béo.
Trong bể kỵ khí, vi khuẩn poly-P hấp thu acid béo và tích trữ chúng dạng như là một loại tinh bột khó tan (poly-β-hydroxyalkanoates hay PHAs) (Bảng 4). PHAs trong vi khuẩn poly-P giữ hai chức năng. Đầu tiên, nó giúp vi khuẩn phát triển và tái cấu trúc polyphosphat bằng cách hấp thu nhiều phosphat hòa tan. Thứ hai, PHAs cùng với polyphosphat giúp vi khuẩn poly-P sống sót trong điều kiện môi trường thiếu nguồn carbon.
Đa phân-tử hóa các acid béo đòi hỏi phải có một nguồn năng lượng tổng hợp. Năng lượng này được hình thành từ sự phân hủy poly-P nội bào tạo ATP và orthophosphat. Kết quả của quá trình phân hủy là làm phóng thích orthophosphat nội bào ra trong bể kỵ khí làm gia tăng tạm thời hàm lượng orthophosphat trong nước thải đầu vào.
Quá trình EBPR được biết đến như sự biến đổi theo chu trình của các chất tích lũy nội bào như poly-P, poly-β-hydroxyalkanoates (PHAs) và glycogen. Trong điều kiện kỵ khí, poly-P nội bào bị thủy phân tạo năng lượng ATP cho quá trình hấp thu các chất hữu cơ như các axid béo mạch ngắn (short chain fatty acids – SCFAs) và thông qua quá trình đó phosphate phóng thích ra môi trường. SCFAs được chuyển hóa thành PHAs. Ngược lại, dưới điều kiện hiếu khí, PHAs bị oxy hóa và phosphat được hấp thu vào trong tế bào trở lại và đồng hóa thành poly-P.
3. Ưu điểm của hệ thống EBPR
Cung cấp hiệu quả loại bỏ photpho thường khó khăn về mặt kỹ thuật, đặc biệt ở quy mô nhỏ. Vì thế mà những công nghệ mới mang lại tiềm năng trong lĩnh vực này, mặc dù nó sẽ yêu cầu về mặt năng lượng để hoạt động hiệu quả hơn.
Các cấu hình mới của hệ thống MBR được phát triển với mục đích tối ưu hóa việc loại bỏ chất dinh dưỡng. Tuy nhiên cũng cần phải đánh giá về chi phí đầu tư, vận hành và chi phí môi trường đối với từng hệ thống. MABR vốn dĩ là phát triển mới từ công nghiệp MBR dựa vào việc chuyển chất nhận electron ở dạng khí qua màng kỵ nước không chỉ loại bỏ nito mà nó còn khử đến 90% hàm lượng photpho trong nước thải.
Một phát triển mới với bùn dạng hạt là hệ thống đơn lẻ hoạt động trong điều kiện kỵ khí – thiếu khí. Bản chất của giải pháp mới giúp tiết kiệm không gian, chi phí về yêu cầu năng lượng, khiến nó trở nên hấp dẫn hơn về việc loại bỏ photpho sinh học.
Với sự xuất hiện của một số hệ thống EBPR mới mang lại sự bền vững tương đối khi xử lý photpho bằng phương pháp sinh học và chúng dần trở nên hấp dẫn hơn cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, các hệ thống như vậy thường tồn tại một số hạn chế như vận hành hoặc tiêu thụ năng lượng cao. Do đó, các điều kiện kỵ khí – hiếu khí hay thiếu khí xảy ra đan xen nhau trong hệ thống nhưng cũng cần chế độ vận hành – bảo trì định kỳ để tăng hiệu quả xử lý của hệ thống.
Nếu như bạn cần tư vấn thiết kế hệ thống xử lý nước thải loại bỏ tốt các thành phần ô nhiễm trong nước thải thì hãy liên hệ ngay Hotline: 0938.857.768. Công ty môi trường xử lý nước thải Hợp Nhất sẽ tư vấn từng giải pháp công nghệ phù hợp với đặc tính của từng nguồn thải với chi phí hợp lý.
