Chăn nuôi là một ngành mũi nhọn của nông nghiệp Việt Nam với 28,15 triệu con heo vào năm 2018 (Tổng Cục Thống kê, 2019). Tuy nhiên, việc xử lý chất thải ở hầu hết các trang trại chăn nuôi heo chỉ dừng ở mức sử dụng hầm ủ biogas. Sau quá trình xử lý này, nồng độ chất hữu cơ giảm khoảng 50 - 60%, dưỡng chất giảm khoảng 30 - 40% nên các thông số ô nhiễm của nước thải vẫn còn cao gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận, ảnh hưởng đến chất lượng sống và sức khỏe cộng đồng dân cư.

Quy trình AAO hay A2O (Anaerobic [yếm khí] - Anoxic [thiếu khí] - Oxic [hiếu khí]) được Barnard phát minh vào năm 1974, là quy trình cải tiến của bể bùn hoạt tính truyền thống bằng cách bổ sung thêm vùng thiếu khí và vùng yếm khí. Sử dụng hệ vi sinh vật (VSV) tăng trưởng lơ lửng, công đoạn xử lý yếm khí giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ, đồng thời một lượng lớn lân vô cơ được phóng thích từ việc cắt mạch poly-phosphate sẽ được hấp thu khi nước thải di chuyển tới công đoạn xử lý hiếu khí. Công đoạn thiếu khí dùng để khử đạm, VSV sử dụng oxy trong đạm nitrate để tiêu thụ hợp chất hữu cơ; khoảng 2/3 lượng đạm nitrate được chuyển hóa thành nitrogen và phóng thích vào khí quyển. Ở công đoạn hiếu khí, oxy được cung cấp để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và nitrate hóa đạm amonni trong nước thải. Hợp chất hữu cơ được tiêu thụ để hình thành tế bào vi khuẩn mới và giải phóng CO2, đạm amonni cũng được chuyển hóa thành đạm nitrite sau đó là đạm nitrate nhờ quá trình nitrate hóa. Quá trình hấp thu lân cũng được thúc đẩy diễn ra trong giai đoạn này trong điều kiện yếm khí - hiếu khí. Quy trình này được sử dụng rộng rãi do nước thải sau xử lý có nồng độ chất hữu cơ, đạm và lân rất thấp, tạo ít bùn nhất so với các quy trình khác; bùn thải chứa hàm lượng lân tương đối cao có thể sử dụng làm phân bón.

Từ những đặc điểm của nước thải sau khi xử lý bằng hầm ủ biogas và những ưu điểm của quy trình AAO, nghiên cứu này được tiến hành nhằm đánh giá khả năng áp dụng công nghệ AAO xử lý nước thải hầm ủ biogas đạt yêu cầu xả thải, khảo sát các thông số thiết kế và vận hành quy trình AAO phù hợp, góp phần bảo vệ môi trường quanh các trang trại chăn nuôi.

Nghiên cứu được tiến hành trên mô hình AAO ở quy mô phòng thí nghiệm với thể tích là 42 L. Các kết quả vận hành mô hình AAO với nước thải có nồng độ COD, TKN, TP đầu vào lần lượt là 983,53 ± 14,80 mg/L, 134,73 ± 4,20 mg/L và 39,63 ± 2,15 mg/L, tải nạp BOD trung bình 1,12 kg/m3 .ngày-1 , nước thải đầu ra đạt QCVN 62-MT:2016/BTNMT (cột A) và QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) với hiệu suất xử lý COD, TKN, TP lần lượt là 90,05%, 89,12% và 93,21%. Ở thời gian lưu nước 9 giờ, tải nạp BOD trung bình 1,25 kg/m3 .ngày-1 , nồng độ nước thải đầu ra chỉ đạt cột B do chỉ tiêu BOD5 và COD chỉ đạt cột B của QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng thời gian lưu nước của bể AAO để xử lý nước thải sau biogas khả thi nhất là 10 giờ để đạt tiêu chuẩn xả thải của các thông số ô nhiễm hữu cơ và dưỡng chất.

Để tăng tính ứng dụng của bể AAO cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện hơn bằng việc đánh giá hiệu suất loại bỏ nồng độ chất hữu cơ, dưỡng chất với thời gian lưu phù hợp ở từng giai đoạn của quy trình hoặc có thể nghiên cứu kết hợp với các loại giá thể bám dính để tăng hiệu quả xử lý của quy trình.

Lttsuong