Mục đích, nguyên lý hoạt động của bể kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí

1. Bể kỵ khí (Anaerobic tank)

Mục đích:

Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy.
Giúp giảm BOD, COD, giảm lượng chất hữu cơ trước khi chuyển sang các công đoạn sau.
Tạo khí sinh học (biogas: CH₄, CO₂) có thể tận dụng làm năng lượng.

Nguyên lý hoạt động:

Trong môi trường không có oxy hòa tan (DO ≈ 0), vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ phức tạp qua 4 giai đoạn:

1. Thủy phân (Hydrolysis): Phân hủy các hợp chất lớn (protein, tinh bột, chất béo) → các hợp chất nhỏ (acid béo, đường, amino acid).

2. Axit hóa (Acidogenesis): Các chất nhỏ tiếp tục biến đổi → acid hữu cơ, H₂, CO₂.

3. Acetogenesis: Tạo thành acid acetic, H₂, CO₂.

4. Methanogenesis: Vi sinh vật methan hóa biến acid acetic → CH₄ và CO₂.
CH₃COOH → CH₄ + CO₂

Ví dụ bể kỵ khí:

2. Bể thiếu khí (Anoxic tank)

Mục đích:

Khử nitrat (NO₃⁻) thành khí nitơ (N₂) → giúp loại bỏ nitơ trong nước thải.
Chuẩn bị cho quá trình xử lý sinh học nâng cao (A/O, A²/O, MBBR, MBR…).

Nguyên lý hoạt động:

Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan (DO < 0,5 mg/L) nhưng có nitrat (NO₃⁻),
Vi sinh vật thiếu khí (denitrifying bacteria) sử dụng oxy trong NO₃⁻ để oxy hóa chất hữu cơ → chuyển NO₃⁻ → N₂ thoát ra ngoài.
2NO₃^- + 10e^- + 12H⁺→ N₂ + 6H₂O

Đặc điểm:

3. Bể hiếu khí (Aerobic tank)

Mục đích:

Nguyên lý hoạt động:

Cung cấp oxy liên tục (DO = 2–4 mg/L) bằng máy thổi khí hoặc dàn sục khí.
Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy để oxy hóa các chất hữu cơ:
C_xH_yO_z + O₂ → CO₂+ H₂O + {Tế bào mới}
Đồng thời, vi khuẩn nitrat hóa chuyển hóa amoni:
NH₄⁺ → NO₂^- → NO₃^-