1. Giới thiệu
Phốt pho (P) là dưỡng chất giới hạn trong hầu hết các hệ sinh thái nước ngọt và là nguyên nhân chính gây phú dưỡng – hiện tượng tảo bùng phát, suy giảm oxy hòa tan và chết sinh vật thủy sinh.
Các quy định xả thải thường yêu cầu nồng độ P tổng sau xử lý rất thấp:
-
0,10 – 1,0 mg/L đối với đa số vị trí.
-
Có thể xuống 0,05 mg/L đối với vùng nhạy cảm.
Phốt pho trong nước thải có thể được loại bỏ bằng:
-
Hóa học: keo tụ với muối sắt, nhôm, vôi.
-
Sinh học: dùng vi sinh vật tích lũy phốt pho (PAOs).
-
Kết hợp hóa học – sinh học.
EBPR (Enhanced Biological Phosphorus Removal) được sử dụng rộng rãi vì:
-
Giảm chi phí hóa chất.
-
Giảm lượng bùn phát sinh.
-
Cho phép thu hồi P từ bùn thải.
2. Nguyên lý EBPR
Công nghệ EBPR dựa trên khả năng của PAOs (Phosphorus Accumulating Organisms) tích lũy phốt pho trong tế bào vượt quá nhu cầu sinh trưởng bình thường.
Quá trình gồm 2 giai đoạn chính :
-
Giai đoạn yếm khí (Anaerobic)
-
PAOs thủy phân polyphosphate (poly-P) dự trữ → giải phóng orthophosphate (O-PO₄³⁻) vào nước.
-
Năng lượng từ thủy phân poly-P được dùng để hấp thu VFA (axit axetic, propionic) và tổng hợp PHA (Polyhydroxyalkanoates) làm nguồn dự trữ carbon/ năng lượng.
-
Vi khuẩn dị dưỡng thông thường không thể sử dụng VFA vì không có chất nhận điện tử (O₂, NO₃⁻), nên PAOs chiếm ưu thế.
-
-
Giai đoạn hiếu khí (Aerobic)
-
PAOs sử dụng PHA làm năng lượng và nguồn carbon, hấp thu orthophosphate từ nước vượt quá nhu cầu sinh trưởng → tái tổng hợp poly-P.
-
Một phần glycogen cũng được tái tạo từ quá trình này.
-
P được loại bỏ khi bùn dư chứa PAOs được xả bỏ.
-
3. Quá trình sinh hóa
3.1 Trong vùng yếm khí
-
Nguồn carbon: VFA sẵn có trong nước thải hoặc được tạo ra từ lên men yếm khí nội bộ.
-
Phản ứng chính:
-
Poly-P → Orthophosphate + Năng lượng.
-
VFA + Năng lượng → PHA (PHB, PHV).
-
-
Orthophosp...