Luận văn thạc sĩ công nghệ môi trường nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình aao sử dụng giá thể biofix và biofringe

Chuyên khảo Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình aao phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực

• Tác giả: Lâm Thế Kiên
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tấn Phong
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Hiệu Quả Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Sau Bể Biogas Bằng Mô Hình AAO
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Tính cần thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.2.2. Nội dung nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa và tính mới của đề tài
• 1.4. Phạm vi – giới hạn của đề tài
• 1.5. Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Nước thải chăn nuôi heo và công nghệ xử lý
• 2.2. Công nghệ AAO
• 2.2.1. Quá trình Anaerobic (Quá trình kị khí)
• 2.2.2. Quá trình Anoxic (Thiếu khí)
• 2.2.3. Quá trình Oxic (Hiếu khí)
• 2.3. Tổng quan về giá thể bám dính
• 2.3.1. Tổng quan về BioFringe
• 2.3.2. Tổng quan về Biofix
• 2.4. Nghiên cứu trong nước và ngoài nước
• 2.4.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mô hình nghiên cứu
• 3.2. Nước thải nghiên cứu
• 3.3. Giá thể sinh học
• 3.4. Điều kiện nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp lấy mẫu và phân tích
• 3.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Giai đoạn chạy thích nghi
• 4.2. Giai đoạn chạy các tải trọng khác nhau
• 4.2.1. Hiệu quả loại bỏ COD
• 4.2.2. Hiệu quả loại bỏ nitơ
• 4.2.3. Hiệu quả loại bỏ TP
• 4.2.4. Hiệu quả loại bỏ SS
• 4.3. Nồng độ MLSS trong bể
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Sau Biogas

Sự phát triển của ngành chăn nuôi đặt ra thách thức lớn về xử lý nước thải chăn nuôi, đặc biệt là nước thải từ các trang trại chăn nuôi heo. Nước thải chăn nuôi heo chứa hàm lượng ô nhiễm cao, bao gồm COD, nitơ, photpho và vi sinh vật gây bệnh. Bể Biogas được sử dụng rộng rãi để xử lý sơ bộ, giúp giảm COD và vi trùng, nhưng hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng như nitơ và photpho còn hạn chế. Do đó, cần có các giải pháp xử lý nước thải sau biogas hiệu quả hơn để đáp ứng tiêu chuẩn nước thải chăn nuôi. Nghiên cứu này tập trung vào đánh giá tiềm năng của mô hình AAO trong việc giải quyết vấn đề này, nhằm mục đích cung cấp một giải pháp khả thi và bền vững.

1.1. Hiện Trạng Ô Nhiễm Từ Nước Thải Chăn Nuôi Heo

Nước thải chăn nuôi heo là nguồn gây ô nhiễm đáng kể, ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và nước ngầm. Theo nghiên cứu của Bá Lan Hanh (2005), nước thải chăn nuôi có thể chứa BOD5 từ 3500-8900 mg/l và COD từ 5000-12000 mg/l. Lượng lớn nitơ và photpho có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái thủy sinh. Việc xử lý hiệu quả nước thải chăn nuôi là yếu tố then chốt để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.2. Vai Trò Của Bể Biogas Trong Xử Lý Nước Thải

Bể biogas đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tải ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi. Quá trình phân hủy kỵ khí trong bể biogas giúp giảm COD, tạo ra khí biogas có thể tái sử dụng làm năng lượng. Tuy nhiên, bể biogas không loại bỏ hoàn toàn các chất dinh dưỡng, đặc biệt là nitơ và photpho. Do đó, cần thiết phải có các công đoạn xử lý nước thải sau biogas để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn nước thải trước khi thải ra môi trường.

II. Thách Thức Yêu Cầu Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Sau Biogas

Mặc dù bể Biogas mang lại lợi ích, nước thải sau Biogas vẫn chứa nồng độ ô nhiễm cao, đòi hỏi các phương pháp xử lý tiếp theo. Thách thức chính là loại bỏ hiệu quả các chất dinh dưỡng như nitơ và photpho, giảm COD, và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. Các yêu cầu về chất lượng nước thải sau xử lý ngày càng khắt khe, đòi hỏi các công nghệ xử lý tiên tiến và hiệu quả. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của mô hình AAO kết hợp với giá thể trong việc đáp ứng các yêu cầu này.

2.1. Các Chỉ Tiêu Ô Nhiễm Vượt Chuẩn Sau Bể Biogas

Nước thải sau bể biogas thường không đáp ứng được các tiêu chuẩn nước thải chăn nuôi do nồng độ COD, TN (tổng nitơ) và TP (tổng photpho) còn cao. Quá trình phân hủy kỵ khí trong bể biogas chủ yếu tập trung vào phân hủy chất hữu cơ, ít tác động đến hàm lượng các chất dinh dưỡng. Điều này dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước nếu nước thải sau biogas không được xử lý đúng cách. Vì vậy, cần phải xử lý loại nước thải này.

2.2. Yêu Cầu Về Tiêu Chuẩn Nước Thải Chăn Nuôi Hiện Hành

Các tiêu chuẩn nước thải chăn nuôi ngày càng được siết chặt để bảo vệ môi trường. Các quy định về nồng độ COD, BOD, TSS, TN, TP và các chỉ tiêu vi sinh vật được kiểm soát chặt chẽ. Việc đáp ứng các tiêu chuẩn nước thải này đòi hỏi các trang trại chăn nuôi phải đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải hiệu quả và bền vững. Mô hình AAO có thể là một lựa chọn tiềm năng để đáp ứng các yêu cầu này. Trong đó, chú trọng đến hiệu quả xử lý nước thải.

III. Mô Hình AAO Giải Pháp Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Sau Biogas

Mô hình AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic) là một công nghệ sinh học tiên tiến, được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải có hàm lượng COD, nitơ và photpho cao. Công nghệ AAO kết hợp các quá trình kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí để loại bỏ các chất ô nhiễm một cách hiệu quả. Trong quá trình nghiên cứu còn sử dụng thêm giá thể. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của mô hình AAO kết hợp với giá thể Biofix và Biofringe trong việc xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Quy Trình AAO

Quy trình AAO bao gồm ba giai đoạn chính: kỵ khí (Anaerobic), thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic). Trong bể kỵ khí, các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn. Bể thiếu khí tạo điều kiện cho quá trình khử nitrat thành khí nitơ. Bể hiếu khí là nơi diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ còn lại và nitrat hóa amoni thành nitrat.

3.2. Ưu Điểm Của Công Nghệ AAO Trong Xử Lý Nước Thải

Công nghệ AAO có nhiều ưu điểm so với các phương pháp xử lý nước thải truyền thống. Công nghệ AAO có khả năng loại bỏ đồng thời COD, nitơ và photpho. Yêu cầu về diện tích xây dựng ít hơn so với các hệ thống xử lý khác. Chi phí xử lý nước thải thường thấp hơn. Công nghệ AAO thích hợp để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau.

3.3. Giá Thể Biofix Và Biofringe Nâng Cao Hiệu Quả AAO

Việc sử dụng giá thể như Biofix và Biofringe trong mô hình AAO giúp tăng cường mật độ vi sinh vật trong hệ thống, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Biofix và Biofringe cung cấp bề mặt bám dính cho vi sinh vật, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy chất hữu cơ và loại bỏ chất dinh dưỡng diễn ra hiệu quả hơn. Theo đó giúp giảm chi phí xây dựng bể.

IV. Nghiên Cứu Hiệu Quả Xử Lý Nước Thải AAO Với Giá Thể Biofix Biofringe

Luận văn thạc sĩ của Lâm Thế Kiên (2013) đã nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình AAO sử dụng giá thể Biofix và Biofringe. Nghiên cứu này đánh giá khả năng loại bỏ COD, nitơ và photpho của mô hình ở các tải trọng khác nhau. Kết quả nghiên cứu cung cấp các thông tin quan trọng về tiềm năng ứng dụng của mô hình AAO trong việc xử lý nước thải chăn nuôi.

4.1. Phương Pháp Nghiên Cứu Và Điều Kiện Thí Nghiệm AAO

Nghiên cứu của Lâm Thế Kiên (2013) sử dụng nước thải sau biogas từ trại nuôi heo. Mô hình AAO được vận hành với các thông số kiểm soát như pH từ 6,8 đến 7,5 và HRT (thời gian lưu nước) từ 24 đến 9,6 giờ. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ở năm giai đoạn vận hành tương đương với năm tải trọng khác nhau: 1,0, 1,5, 2,0 và 2,5 kg-COD/m3.ngày. Đánh giá khả năng loại bỏ photpho, khử nitrat và COD của mô hình.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Loại Bỏ COD Nitơ Photpho

Theo nghiên cứu của Lâm Thế Kiên (2013), hiệu quả loại bỏ COD tối đa của mô hình AAO đạt 92%. Hiệu quả khử nitơ tối đa đạt 67%. Hiệu quả loại bỏ photpho tối đa đạt 35%. Các kết quả này cho thấy mô hình AAO có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải chăn nuôi, đặc biệt là khi kết hợp với giá thể Biofix và Biofringe.

V. Ứng Dụng Thực Tế Chi Phí Xử Lý Nước Thải Bằng AAO

Việc ứng dụng mô hình AAO trong xử lý nước thải chăn nuôi có thể mang lại lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể. Tuy nhiên, cần xem xét các yếu tố như chi phí xử lý nước thải, điều kiện vận hành và tính bền vững của mô hình AAO để đảm bảo hiệu quả lâu dài. Nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa việc ứng dụng công nghệ AAO trong thực tế.

5.1. Các Mô Hình Ứng Dụng AAO Thực Tế Tại Việt Nam

Hiện nay, có một số mô hình ứng dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc áp dụng mô hình AAO trong xử lý nước thải chăn nuôi vẫn còn hạn chế. Cần có các nghiên cứu và dự án thí điểm để đánh giá hiệu quả và chi phí xử lý của mô hình AAO trong điều kiện thực tế của các trang trại chăn nuôi Việt Nam. Từ đó, đưa ra được các giải pháp cho trang trại.

5.2. Phân Tích Chi Phí Đầu Tư Vận Hành Hệ Thống AAO

Chi phí xử lý nước thải là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn công nghệ xử lý. Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống AAO có thể cao hơn so với các phương pháp xử lý truyền thống. Tuy nhiên, chi phí vận hành có thể thấp hơn do giảm thiểu việc sử dụng hóa chất và tiết kiệm năng lượng. Cần có phân tích chi tiết để so sánh chi phí của mô hình AAO với các công nghệ khác.

VI. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Mô Hình AAO Xử Lý Nước Thải

Nghiên cứu cho thấy mô hình AAO có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas, đặc biệt là khi kết hợp với giá thể Biofix và Biofringe. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ AAO sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý, giảm chi phí và đảm bảo tính bền vững của hệ thống. Trong tương lai, mô hình AAO có thể trở thành một giải pháp quan trọng để giải quyết vấn đề ô nhiễm nước thải chăn nuôi tại Việt Nam.

6.1. Đánh Giá Tổng Quan Về Tính Khả Thi Của Mô Hình AAO

Mô hình AAO là một giải pháp khả thi để xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas. Mô hình AAO có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm, giảm thiểu tác động đến môi trường. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa thiết kế và vận hành của hệ thống để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả lâu dài.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Về Công Nghệ AAO Trong Tương Lai

Trong tương lai, cần tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của mô hình AAO, chẳng hạn như loại giá thể, điều kiện vận hành, và vi sinh vật xử lý nước thải. Nghiên cứu về việc tích hợp công nghệ AAO với các phương pháp xử lý khác cũng có thể mang lại kết quả tích cực. Việc đánh giá tính bền vững và chi phí của mô hình AAO trong điều kiện thực tế là rất quan trọng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành chăn nuôi heo tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng của xã hội, kéo theo lượng chất thải phát sinh khổng lồ. Nước thải chăn nuôi tươi chưa qua xử lý có mức độ ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng rất nghiêm trọng, với nhu cầu oxy hóa học (COD) dao động từ 5.000 đến 12.000 mg/l, tổng nitơ (TN) từ 220 đến 460 mg/l và tổng photpho (TP) từ 36 đến 72 mg/l. Mặc dù công nghệ hầm ủ biogas được áp dụng phổ biến giúp chuyển hóa 40% đến 60% chất hữu cơ dễ phân hủy thành năng lượng khí sinh học, nhưng dòng thải sau biogas vẫn giữ lại hàm lượng ô nhiễm cao với COD từ 933 đến 1.258 mg/l, TN từ 240 đến 310 mg/l và TP từ 93 đến 115 mg/l. Nếu xả thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận, nguồn nước này sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nghiêm trọng và đe dọa hệ sinh thái thủy sinh.

Xuất phát từ thực trạng đó, đề tài tập trung nghiên cứu giải pháp xử lý bậc hai cho nước thải sau biogas bằng quy trình sinh học tích hợp AAO (Anaerobic - Anoxic - Oxic) kết hợp hai loại giá thể bám dính thế hệ mới là Biofix dạng cố định (Stick-bed) và Biofringe dạng lơ lửng (Swim-bed). Mục tiêu cụ thể là đánh giá động học và hiệu quả loại bỏ đồng thời COD, nitơ và photpho qua 5 giai đoạn vận hành tương ứng với các mức tải trọng thể tích 1,0; 1,5; 2,0 và 2,5 kg COD/m3.ngày. Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm chuyên sâu thuộc Khoa Môi trường - Trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM trong suốt năm 2013, sử dụng nguồn nước thải thực tế từ trang trại chăn nuôi tại huyện Hóc Môn, TP.HCM. Kết quả nghiên cứu xác lập các thông số kỹ thuật tối ưu với thời gian lưu nước từ 24 xuống 9,6 giờ, pH ổn định 6,8 đến 7,5, giúp hệ thống đạt hiệu suất xử lý COD tối đa 92%, khử nitơ đạt 67% và photpho đạt 35%, mở ra hướng tiếp cận kinh tế và kỹ thuật vượt trội cho các trang trại quy mô vừa và lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Cơ sở khoa học của đề tài được xây dựng trên sự kết hợp giữa lý thuyết xử lý sinh học dinh dưỡng nhiều bậc AAO và lý thuyết màng sinh học dính bám (Biofilm Kinetics). Trong quy trình AAO, ngăn kỵ khí (Anaerobic) chịu trách nhiệm phân hủy các hợp chất hữu cơ cao phân tử và tạo điều kiện cho nhóm vi sinh vật tích lũy photpho (PAOs) giải phóng photphat đơn từ polyphotphat nội bào. Tiếp theo, ngăn thiếu khí (Anoxic) thực hiện quá trình khử nitrat (Denitrification), chuyển hóa NO3- thành khí N2 nhờ các chủng vi khuẩn dị dưỡng hô hấp tùy tiện sử dụng cơ chất hữu cơ làm chất cho điện tử. Cuối cùng, ngăn hiếu khí (Oxic) hoàn thiện việc oxy hóa triệt để COD dư thừa, đồng thời thúc đẩy vi khuẩn tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter thực hiện quá trình nitrit hóa và nitrat hóa amoni với sự hỗ trợ của oxy hòa tan duy trì từ 4,0 đến 7,0 mg/l.

Bên cạnh bùn hoạt tính lơ lửng, hệ thống tích hợp hai loại vật liệu bám dính chuyên biệt nhằm nâng cao mật độ sinh khối:

1. Giá thể Biofix (công nghệ Stick-bed): Cấu tạo từ sợi polyester và acrylic có diện tích bề mặt riêng đạt 146,5 m2/m3, chiều dài sợi 23.324 m/m3, cho phép dung nạp thể tích bùn cao gấp 10 lần so với vật liệu thông thường, rất phù hợp cho môi trường kỵ khí và thiếu khí.
2. Giá thể Biofringe (công nghệ Swim-bed): Cấu tạo từ sợi acrylic ưa nước có khả năng chuyển động theo dòng khí sục trong bể hiếu khí, giúp tăng diện tích tiếp xúc pha và duy trì nồng độ bùn hoạt tính hỗn hợp (MLSS) trên giá thể lên tới 20.000 mg/l, hạn chế hiện tượng rửa trôi vi sinh vật khi giảm thời gian lưu nước (HRT).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn nước thải sau hầm biogas thực tế thu thập từ trang trại chăn nuôi heo tại huyện Hóc Môn, TP.HCM. Mô hình thực nghiệm gồm 3 ngăn liên hoàn có thể tích hiệu dụng 10 lít mỗi ngăn (kích thước 160 x 115 x 640 mm) kèm bể lắng 2,5 lít. Ngăn kỵ khí và thiếu khí được lắp đặt 3 tấm giá thể Biofix với tổng diện tích bề mặt 480 cm2/ngăn; ngăn hiếu khí bố trí các chùm sợi Biofringe dài 50 cm. Tỷ lệ tuần hoàn bùn từ bể lắng và nước thải từ bể hiếu khí về bể thiếu khí được cố định ở mức 100%.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm hơn 60 lượt lấy mẫu tổ hợp đại diện được thực hiện định kỳ 3 lần/tuần trong suốt quá trình vận hành từ ngày 29/01/2013 đến ngày 18/12/2013. Vị trí lấy mẫu được ấn định tại 3 điểm cốt lõi: nước thải đầu vào, sau bể kỵ khí và đầu ra sau bể lắng. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích theo Tiêu chuẩn chuẩn hóa Quốc tế (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Ấn bản thứ 21, 2005 của APHA) và Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 4562:1988) nhằm đảm bảo tính chính xác, độ nhạy và tính lặp lại cao:

• COD được xác định bằng phương pháp trắc chuẩn oxy hóa bằng Kali dicromat (K2Cr2O7) và chuẩn độ lượng dư bằng muối Morh (FAS) theo mã 5220 C.
• Tổng nitơ Kjeldahl (TKN) và Amoni (NH4+) xác định bằng phương pháp vô cơ hóa mẫu và chưng cất thu hồi theo mã 4500-Norg B và 4500-NH3 B.
• Nitrit (NO2-) và Nitrat (NO3-) được định lượng bằng phương pháp so màu quang phổ tại các bước sóng đặc trưng với hệ số tương quan đường chuẩn R2 đạt trên 0,999.
• Tổng photpho (TP) được phân hủy bằng persulfate và so màu phức Molypden xanh ở bước sóng 690 nm (4500-P D).
• Sinh khối bùn lơ lửng và dính bám (MLSS, VSS) được xác định bằng phương pháp sấy nung ở 105°C và 550°C tại thời điểm kết thúc mỗi mức tải trọng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình vận hành thực nghiệm qua các dải tải trọng hữu cơ từ 1,0 đến 2,5 kg COD/m3.ngày mang lại nhiều phát hiện quan trọng về hiệu năng xử lý của hệ thống:

• Thứ nhất, hiệu suất loại bỏ COD đạt đỉnh 92% ở tải trọng tối ưu 1,5 kg COD/m3.ngày (với HRT tương ứng là 16 giờ). Nồng độ COD dòng vào trung bình khoảng 1.000 mg/l đã giảm mạnh xuống còn dưới 80 - 100 mg/l ở dòng ra sau bể lắng. Khi tiếp tục tăng tải trọng lên 2,0 và 2,5 kg COD/m3.ngày, hiệu suất khử COD vẫn duy trì ở mức cao trên 85%, chứng minh khả năng chịu tải vượt trội của màng vi sinh bám dính.
• Thứ hai, hiệu quả khử tổng nitơ (TN) toàn hệ thống đạt mức cao nhất 67% tại tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày. Nồng độ amoni đầu vào từ 115 đến 130 mg/l được chuyển hóa gần như hoàn toàn tại ngăn hiếu khí (hiệu suất nitrat hóa đạt trên 90%), đưa nồng độ amoni đầu ra xuống dưới 12 mg/l. Quá trình khử nitrat tại ngăn thiếu khí diễn ra mạnh mẽ nhờ dòng tuần hoàn 100%, chuyển hóa phần lớn NO3- thành khí N2 tự do.
• Thứ ba, hiệu suất loại bỏ tổng photpho (TP) của mô hình đạt mức tối đa 35%. Nồng độ photpho dòng vào từ 93 đến 115 mg/l được giảm xuống khoảng 60 đến 75 mg/l. Phần lớn photpho được loại bỏ qua giai đoạn hấp thụ sinh học và xả bùn định kỳ, tuy nhiên hiệu suất bị giới hạn do tỷ lệ cơ chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trên photpho (tỷ lệ COD:P) trong nước thải sau biogas chưa đạt mức lý tưởng.
• Thứ tư, khả năng tích lũy sinh khối trên hai loại giá thể diễn ra nhanh chóng và bền vững. Nồng độ bùn bám dính trên Biofix và Biofringe tăng tỷ lệ thuận theo tải trọng, giúp duy trì tổng lượng sinh khối trong các bể từ 4.500 mg/l đến hơn 7.800 mg/l mà không gây ra hiện tượng nghẹt bùn hay trôi nổi vi sinh khi giảm HRT từ 24 giờ xuống 9,6 giờ.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm vượt trội của mô hình bắt nguồn từ sự phân vùng chức năng rõ rệt và đặc tính ưu việt của vật liệu tiếp xúc. Cấu trúc không gian 3 chiều của giá thể Biofix tại ngăn kỵ khí và thiếu khí tạo ra môi trường tĩnh lý tưởng, giúp giữ lại các chủng vi sinh vật kỵ khí sinh methane và vi khuẩn khử nitrat có tốc độ sinh trưởng chậm. Trong khi đó, tại ngăn hiếu khí, các sợi Biofringe với chuyển động uốn lượn liên tục đã tối đa hóa hệ số truyền khối oxy, thúc đẩy vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter oxy hóa NH4+ với tốc độ cao.

Khi so sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm xử lý nước thải cao su và thủy sản bằng công nghệ bùn hoạt tính truyền thống hoặc Swim-bed đơn lẻ (thường chỉ đạt hiệu suất COD từ 80% đến 86%), mô hình AAO tích hợp Biofix và Biofringe thể hiện tính ổn định cao hơn hẳn trước các dao động tải trọng hữu cơ. Sự suy giảm nhẹ hiệu suất xử lý ở mức tải 2,5 kg COD/m3.ngày được lý giải là do thời gian lưu nước bị rút ngắn xuống 9,6 giờ, làm giảm thời gian tiếp xúc giữa vi sinh vật và các hợp chất khó phân hủy.

Về phương diện trực quan hóa dữ liệu khoa học:

• Diễn biến hiệu suất loại bỏ COD, TN và TP theo các mức tải trọng (1,0; 1,5; 2,0; 2,5 kg COD/m3.ngày) được mô tả tối ưu nhất qua dạng đồ thị cột kết hợp đường biểu diễn xu hướng, làm nổi bật điểm vận hành tối ưu tại tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày.
• Động học chuyển hóa các hợp chất nitơ (sự suy giảm NH4+, biến thiên của NO2-, NO3- và TN qua từng ngăn phản ứng) có thể được minh họa trực quan thông qua biểu đồ miền xếp chồng hoặc bảng cân bằng vật chất chi tiết, phản ánh rõ nét mối liên hệ giữa nồng độ oxy hòa tan và tỷ lệ tuần hoàn dòng nội bộ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện quy trình công nghệ và thúc đẩy khả năng ứng dụng thực tế tại các cơ sở chăn nuôi, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể:

1. Bổ sung nguồn cacbon ngoại sinh dễ phân hủy sinh học: Đơn vị vận hành cần định lượng châm bổ sung rỉ mật đường hoặc dịch thải hữu cơ giàu axit béo bay hơi (VFAs) vào đầu ngăn thiếu khí nhằm duy trì tỷ số COD:TP tối thiểu trên 20:1 và COD:TN trên 5:1. Giải pháp này giúp kích thích hoạt tính của PAOs, nâng mục tiêu hiệu suất khử photpho từ 35% hiện tại lên trên 60% và khử nitơ lên trên 80% trong vòng 3 đến 6 tháng thử nghiệm.
2. Tối ưu hóa hệ số tuần hoàn dòng nội bộ và dòng bùn: Kỹ sư công nghệ cần điều chỉnh tỷ lệ tuần hoàn nước từ ngăn hiếu khí về ngăn thiếu khí tăng từ 100% lên 150% - 200%, kết hợp kiểm soát nồng độ oxy hòa tan (DO) trong dòng hồi lưu dưới 0,5 mg/l. Biện pháp này nhằm triệt tiêu ảnh hưởng tiêu cực của oxy đến quá trình khử nitrat, hướng tới mục tiêu giảm nồng độ TN dòng ra xuống dưới 20 mg/l trong thời gian 3 tháng.
3. Triển khai mô hình pilot thực địa quy mô trang trại: Doanh nghiệp chăn nuôi phối hợp cùng các viện nghiên cứu tiến hành lắp đặt hệ thống pilot công suất 5 đến 10 m3/ngày tại các trang trại nuôi heo tập trung trong thời gian 12 tháng. Mục tiêu là chuẩn hóa kích thước module giá thể Biofix và Biofringe sản xuất trong nước, giảm 25% chi phí đầu tư ban đầu so với việc nhập khẩu vật liệu.
4. Xây dựng quy trình tự động hóa kiểm soát các thông số vận hành: Chủ cơ sở xử lý cần trang bị hệ thống cảm biến đo liên tục DO (duy trì 4,0 - 6,0 mg/l ở ngăn hiếu khí) và pH (kiểm soát trong dải 6,8 - 7,5 bằng cách châm vôi hoặc kiềm tự động). Việc duy trì các ngưỡng thông số ổn định sẽ bảo vệ hệ vi sinh vật dính bám khỏi nguy cơ sốc tải, kéo dài tuổi thọ vận hành của giá thể sinh học lên trên 15 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

1. Kỹ sư thiết kế và chuyên gia công nghệ môi trường: Ứng dụng toàn bộ thông số động học thực nghiệm (tải trọng thể tích 1,0 - 2,5 kg COD/m3.ngày, HRT 9,6 - 24 giờ, diện tích bề mặt Biofix 146,5 m2/m3) để tính toán, thiết kế module xử lý nước thải chăn nuôi và các loại nước thải công nghiệp có nồng độ chất hữu cơ cao.
2. Chủ trang trại và nhà quản lý doanh nghiệp chăn nuôi gia súc: Sử dụng mô hình AAO dính bám làm giải pháp kỹ thuật nâng cấp sau bể biogas, giúp nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia (QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 62-MT:2016/BTNMT) với diện tích xây dựng tiết kiệm từ 30% đến 40% so với hệ thống hồ sinh học.
3. Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường: Khai thác bộ cơ sở dữ liệu phân tích chi tiết về sự phân bố sinh khối dính bám (MLSS), các phương trình phản ứng oxy hóa khử nitơ - photpho và phương pháp luận thực nghiệm để phục vụ giảng dạy và phát triển các đề tài màng sinh học tiên tiến.
4. Cán bộ quản lý tại các cơ quan Nhà nước về Bảo vệ Môi trường: Tham khảo cơ sở khoa học để đánh giá tính khả thi trong việc thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM), xây dựng các sổ tay hướng dẫn kỹ thuật xử lý chất thải nông nghiệp bền vững tại các địa phương.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao nước thải chăn nuôi sau hầm biogas bắt buộc phải tiếp tục xử lý qua hệ thống sinh học hiếu khí - thiếu khí?
   Hầm biogas chỉ xử lý hiệu quả 40% đến 60% chất hữu cơ nhưng giữ lại hầu hết nồng độ nitơ (240 - 310 mg/l) và photpho (93 - 115 mg/l). Nếu không qua các công đoạn xử lý sinh học tiếp theo, nước thải xả ra nguồn tiếp nhận sẽ gây phú dưỡng hóa nghiêm trọng và vượt xa giới hạn cho phép của quy chuẩn xả thải.

2. Giá thể Biofix và Biofringe mang lại ưu thế nổi bật gì so với giá thể nhựa thông thường?
   Biofix cung cấp diện tích bề mặt riêng lớn (146,5 m2/m3) với thể tích lưu giữ bùn gấp 10 lần giá thể thông thường trong điều kiện kỵ khí/thiếu khí. Trong khi đó, sợi Biofringe với chuyển động tự do trong bể hiếu khí giúp tăng cường truyền khối oxy và duy trì mật độ MLSS lên tới 20.000 mg/l mà không gây nghẹt bùn.

3. Tải trọng thể tích và thời gian lưu nước (HRT) tối ưu nhất của mô hình nghiên cứu là bao nhiêu?
   Tải trọng hữu cơ tối ưu của mô hình được xác định là 1,5 kg COD/m3.ngày với thời gian lưu nước 16 giờ. Ở điều kiện này, hệ thống đạt hiệu suất loại bỏ cao nhất đối với cả 3 chỉ tiêu: COD đạt 92%, tổng nitơ đạt 67% và tổng photpho đạt 35%, đồng thời nước đầu ra có độ trong cao.

4. Tại sao hiệu suất loại bỏ photpho trong nghiên cứu chỉ đạt mức cực đại 35%?
   Hiệu suất khử photpho bị giới hạn do hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (VFAs) trong nước thải sau biogas còn thấp, không đáp ứng đủ tỷ lệ COD:TP tối thiểu (yêu cầu > 20:1) cho vi sinh vật PAOs giải phóng và hấp thụ photpho tối đa. Việc bổ sung cacbon ngoại sinh là bắt buộc để nâng cao hiệu quả này.

5. Độ bền cơ học và tuổi thọ vận hành của hai loại giá thể dệt sợi này trong điều kiện thực tế kéo dài bao lâu?
   Nhờ cấu tạo từ các sợi polymer và acrylic tổng hợp trơ hóa học, giá thể Biofix và Biofringe có khả năng chống chịu tốt trong môi trường nước thải ô nhiễm cao, không bị ăn mòn sinh học, có tuổi thọ vận hành thực tế lên tới trên 15 năm với chi phí bảo dưỡng định kỳ rất thấp.

Kết luận

• Đề tài đã thiết kế và vận hành thành công mô hình sinh học AAO tích hợp giá thể Biofix (Stick-bed) và Biofringe (Swim-bed) để xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas.
• Xác lập tải trọng vận hành tối ưu của hệ thống ở mức 1,5 kg COD/m3.ngày, đạt hiệu suất xử lý COD cực đại 92%, tổng nitơ 67% và photpho 35% ở dải pH 6,8 đến 7,5.
• Chứng minh khả năng duy trì mật độ sinh khối bám dính cao và ổn định, giúp rút ngắn thời gian lưu nước xuống 9,6 - 24 giờ mà không gây trôi bùn hay suy giảm chất lượng nước đầu ra.
• Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng về động học phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa dinh dưỡng trên màng sinh học bám dính thế hệ mới trong điều kiện nhiệt đới 28 - 32°C.
• Cung cấp giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi có tính ứng dụng cao, tiết kiệm diện tích mặt bằng và giảm thiểu đáng kể chi phí vận hành cho các trang trại.

Về kế hoạch phát triển tiếp theo, các đơn vị nghiên cứu và doanh nghiệp cần tiến hành lắp đặt hệ thống pilot quy mô 5 - 10 m3/ngày trong thời gian 6 đến 12 tháng tới để tối ưu hóa việc bổ sung nguồn cacbon ngoại sinh và hoàn thiện thiết kế module giá thể công nghiệp.

Hãy liên hệ và tải toàn văn luận văn thạc sĩ để tiếp cận chi tiết bảng số liệu động học thực nghiệm, bản vẽ cấu tạo hệ thống và phương pháp tính toán thiết kế chuyên sâu!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ 1.Tính cần thiết của đề tài Mô hình biogas trở nên rất quen thuộc với người dân. Mô hình thường được sử dụng để xử lý chất thải từ các trang trại chăn nuôi để tạo ra nguồn khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất. Mô hình biogas đã mang lại rất nhiều lợi ích như xử lý được một khối lượng lớn chất thải hữu cơ, khí sinh ra được sử dụng làm năng lượng để đun nấu và thắp sáng, chạy máy phát điện. Bên cạnh những thuận lợi đó còn có những mặt tiêu cực là nước thải sau bể biogas thường không đạt tiêu chuẩn xả thải do còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cao, oxy hoà tan trong nước thấp… Hàm lượng chất hữu cơ cao tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn, ký sinh trùng gây bệnh phát triển mạnh, bên cạnh đó, hàm lượng dinh dưỡng cao nếu xả vào nguồn nước sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, gây ô nhiễm nguồn nước.

Vì vậy cần có biện pháp xử lý nước thải này. Nước thải chứa hàm lượng dinh dưỡng cao (nitơ và photpho) thường được xử lý bằng công nghệ AAO, công nghệ này được xem là công nghệ xử lý chất dinh dưỡng truyền thống, có hiệu quả trong việc xử lý nitơ và photpho. Để xử lý nước thải nói chung và nước thải sau bể biogas nói riêng, chúng ta có thể lựa chọn nhiều phương pháp xử lý. Đối với nước thải có lượng chất độc không quá cao thì hệ thống xử bằng phương pháp sinh học thường được xem xét đầu tiên.

Phương pháp sinh học có thể hoạt động tốt cả ở nồng độ chất hữu cơ cao hay nồng độ chất hữu cơ thấp, chi phí xử lý thường thấp hơn các phương pháp khác. Ngày nay hệ thống xử lý nước thải thường được bổ sung thêm giá thể để tăng mật độ sinh khối trong bể phản ứng từ đó giảm thời gian lưu nước trong hệ thống, tăng tốc độ và hiệu quả xử lý, giảm chi phí xử lý. Trên cơ sở đó, đề tài: “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình AAO sử dụng giá thể Biofix và Biofringe” được thực hiện. Trang 1 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ 1.Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 1.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình AAO sử dụng giá thể Biofix (Stick – bed) và Biofringe (Swim – bed).Nội dung nghiên cứu của đề tài.

Đề tài tập trung vào các nội dung chính sau đây: đánh giá khả năng xử lý COD, nitơ, photpho của mô hình. Hiệu quả loại bỏ sẽ được đánh giá ở các tải trọng COD khác nhau: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 kgCOD/m3.Ý nghĩa và tính mới của đề tài Hiện nay, trên thế giới xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí kết hợp thiếu khí và hiếu khí đã ứng dụng nhiều trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp cả trong thực tế lẫn mô hình thí nghiệm trong đó có nước thải chăn nuôi sau bể biogas. Tuy nhiên, ở Việt Nam vấn đề nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng mô hình AAO sử dụng giá thể Biofix và Biofringe với 2 loại vật liệu bám dính mới là BioFix (mô hình Stick – Bed) và BioFringe (mô hình Swim – Bed) vẫn chưa có nghiên cứu ứng dụng. Do đó, đây là một đề tài mới và có tính thực tiễn cao.Phạm vi – giới hạn của đề tài Nghiên cứu được tiến hành ở ngay tại phòng thí nghiệm của khoa Môi trường – Đại học Bách khoa TP.

Mẫu thử nghiệm: là mẫu nước thải chăn nuôi heo sau bể biogas.Tính khoa học và thực tiễn của đề tài - Tính khoa học: Toàn bộ kết quả của đề tài đựợc rút ra từ những thí nghiệm có căn cứ khoa học rõ ràng. Các thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn của Việt Nam và phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng khá phổ biến trên thế giới: ”Standard methods for the examination of water and wastewater, 21st Edition, 2005”. Trang 2 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ - Tính thực tiễn:Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là cơ sở lựa chọn công nghệ cho xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas. Trang 3 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.Nước thải chăn nuôi heo và công nghệ xử lý Nước thải chăn nuôi heo là một trong những loại nước thải có nồng độ ô nhiễm khá cao, đặt biệt là COD, nitơ, photpho và vi sinh vật gây bệnh.

Thành phần, khối lượng của nước thải chăn nuôi heo phụ thuộc nhiều vào giai đoạn sinh trưởng của heo, chế độ cho ăn và phương thức vệ sinh chuồng trại. Nước phân chuồng chăn nuôi heo chủ yếu phát sinh từ nước tiểu, phân, thức ăn dư thừa. Nước phân chuồng chứa khá nhiều đạm và kali. Đạm trong nước phân chuồng tồn tại chủ yếu ở 3 dạng: urê, axit uric và axit hippuric.

Thành phần nước thải chăn nuôi heo giao động khá lớn, tùy thuộc vào điều kiện chăm sóc và vệ sinh của mỗi cơ sở chăn nuôi, nhưng thông thường thì nước thải chăn nuôi heo chứa một lượng lớn các thành phần sau: SS:180 – 1248 mg/l; COD: 500 – 3000; BOD: 300 – 2100 mg/l; NH4+: 15- 865mg/l; Escherichia Coli: 15.107 MPN/ 100ml; Steptococcus faecalis 3.103 MPN/ 100ml; Clostridium perfringens: 50 – 160 tế bào/ 100ml. Tính chất của nước thải chăn nuôi được trình bày ở bảng 2. Tính chất của nước thải chăn nuôi ĐẶC TÍNH ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ Độ màu Pt-Co 350 – 870 Độ đục mg / l 420 – 550 BOD5 mg / l 3500 – 8900 COD mg / l 5000 – 12000 SS mg / l 680 – 1200 TP mg / l 36 -72 TN mg / l 220 – 460 Dầu mỡ mg / l 5 – 58 Nguồn: Bá Lan Hanh (2005) Chính vì mức độ ô nhiễm cao của nước thải chăn nuôi heo mà nước thải này cần phải được xử lý giảm nồng độ ô nhiễm, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo ngày nay chủ yếu là dựa vào quá trình kị khí Trang 4 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ như bể Biogas, bể UASB….

Đây là công nghệ khá phù hợp cho xử lý nước thải có nồng độ COD cao. Bể Biogas là bể phản ứng được dùng khá phổ biến trong xử lý nước thải chăn nuôi, đặc biệt là ở hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.Mô hình sử dụng bể Biogas xử lý nước thải chăn nuôi Bản chất của quá trình sản xuất Biogas là dựa vào nguyên tắc phân hủy kị khí, các chất hữu cơ phức tạp bị phân hủy tạo thành các chất đơn giản ở dạng khí hoặc hòa tan. Quá trình trải qua nhiều giai đoạn với hàng nghìn phản ứng hóa học, có sự tham gia nhiều loại vi sinh vật kị khí. Lượng khí metan có thể thu từ phân gia súc phụ thuộc vào khẩu phần thức ăn, phương thức thu gom, lưu trữ, xử lý và thời gian phân hủy.

Thường chỉ có 40 – 60% chất rắn dễ bay hơi được chuyển hóa trong thời gian phân hủy 12 – 18 ngày.Sơ đồ hầm Biogas Trang 5 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chất thải sau khi lên men kị khí sẽ trở nên ổn định. Hơn 50% lượng nitơ hữu cơ được chuyển sang dạng amoniac hòa tan, sau đó chuyển sang dạng nitrit, nitrat, những dạng vô cơ hòa tan này được thực vật hấp thụ rất mạnh. Như vậy, quá trình lên men đã làm tăng giá trị nitơ hữu cơ khoảng 30 – 60%. Hàm lượng kali, phopho có trong chất thải sau quá trình lên men không giảm, 50% photpho và 80% kali không đổi trong suốt quá trình lên men.

Công nghệ Biogas có thể xử lý được nước thải có nồng độ COD cao đồng thời sinh ra khí sinh học có thể được sử dụng cho nấu ăn hay máy phát điện, khi đốt 1m3 hỗn hợp khí gas từ bể biogas sẽ sinh ra một lượng nhiệt tương đương với 1 lít cồn với 4,5 – 6 kcal được sinh ra, với mức năng lượng này cũng tương đương với 0,8 lit xăng, 0,6 lit dầu thô, 1,4kg than hoa hay 2,2 kW điện. Bùn thải sau Biogas có thể được sử dụng làm phân bón vì chứa một lượng lớn các chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, nước thải sau bể Biogas vẫn còn nồng độ ô nhiễm cao cả về COD và chất dinh dưỡng.2 cho ta thấy thành phần chính của khí từ bể biogas. Nước thải chăn nuôi chứa một lượng lớn nitơ và photpho, các chất dinh dưỡng này chỉ bị giữ lại một phần rất nhỏ trong bể qua quá trình hấp thụ vào trong tế bào, còn lại hầu hết các chất dinh dưỡng này được thải cùng với nước thải sau bể biogas.

Thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas Loại khí Thành phần khí CH4 50-65% CO2 30-45% N2 0-3% H2 0-1% H 2S 0-1% Nước thải sau biogas nếu không được xử lý tiếp mà xả thải vào môi trường sẽ tạo ra một lượng lớn dinh dưỡng trong nước, gây ra quá trình phú dưỡng hóa, gây ô nhiễm môi trường nước. Vì vậy, trong công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi, sau bể biogas luôn được bố trí các công trình xử lý phù hợp để xử lý nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi xả vào môi trường. Các công nghệ được sử dụng Trang 6 HVTH: LÂM THẾ KIÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ cho nước thải sau biogas thường là các công nghệ có khả năng loại bỏ được chất dinh dưỡng như các công nghệ ứng dụng quá trình hiếu khí kết hợp với thiếu khí.Công nghệ AAO Công nghệ AAO là công nghệ cải tiến từ quy trình AO, công nghệ này nhờ sự kết hợp giữa các quá trình kị khí, thiếu khí và hiếu khí nên có có khả năng xử lý kết hợp COD, nitơ và photpho với hiệu suất loại bỏ khá cao. Công nghệ AAO được ứng dụng xử lý các loại hình nước thải có hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng cao như: nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải ngành chế biến thủy hải sản, nước thải ngành sản xuất bánh kẹo - thực phẩm, nước thải chăn nuôi.

Nước thải được đưa qua bể kị khí, thiếu khí rồi đến hiếu khí. Để tăng khả năng loại bỏ phopho và nitơ, bùn thải được tuần hoàn từ bể lắng về bể kị khí và nước thải được tuần hoàn từ bể hiếu khí về bể thiếu khí. Ở bể kị khí, bùn đã tích lũy photpho tuần hoàn về từ bể hiếu khí sẽ giải phóng photpho đơn. Tại bể thiếu khí, vi khuẩn sử dụng nitrat làm nhiệm vụ khử nitrat, loại bỏ nitơ ra khỏi nước thải.