Công nghệ AO (Anoxic – Oxic) xử lý nước thải: nguyên lý, thông số, ứng dụng

AO là viết tắt của Anoxic – Oxic (thiếu khí – hiếu khí). Đây là công nghệ sinh học phổ biến nhất cho nước thải sinh hoạt ở Việt Nam. Nước thải đi qua hai vùng vi sinh nối tiếp nhau: vùng thiếu khí khử nitrat thành khí nitơ, vùng hiếu khí oxy hóa chất hữu cơ và chuyển amoni thành nitrat. Trên thế giới, sơ đồ này còn được gọi là MLE (Modified Ludzack – Ettinger).

Nguyên lý hoạt động

1. Bể thiếu khí (Anoxic): không sục khí, chỉ khuấy trộn. Vi khuẩn khử nitrat dùng chất hữu cơ có sẵn trong nước thải làm “thức ăn” và dùng oxy trong nitrat (NO₃⁻) để hô hấp. Kết quả là nitrat bị chuyển thành khí N₂ bay lên.
2. Bể hiếu khí (Oxic): sục khí liên tục. Vi sinh vật oxy hóa phần lớn BOD còn lại, đồng thời vi khuẩn nitrat hóa chuyển amoni (NH₄⁺) thành nitrat.
3. Tuần hoàn nội bộ: một phần nước giàu nitrat ở cuối bể hiếu khí được bơm ngược về bể thiếu khí để khử tiếp. Tỉ lệ tuần hoàn quyết định phần lớn hiệu quả khử nitơ tổng.
4. Bể lắng và tuần hoàn bùn: bùn vi sinh lắng xuống, một phần được bơm về đầu bể thiếu khí để giữ mật độ vi sinh. Phần dư được đưa sang bể chứa bùn.

Sơ đồ quy trình điển hình

Song chắn rác → Bể tách dầu mỡ (nếu có nhà bếp) → Bể điều hòa → Bể thiếu khí ⇄ Bể hiếu khí → Bể lắng → Khử trùng → Xả thải đạt QCVN 14:2008/BTNMT (tương đương QCVN 14:2025/BTNMT).

Thông số thiết kế tham khảo

Thông số	Giá trị tham khảo
Thời gian lưu nước bể thiếu khí	1 – 3 giờ
Thời gian lưu nước bể hiếu khí	4 – 12 giờ
Tuổi bùn (SRT)	7 – 20 ngày
Nồng độ bùn (MLSS)	3.000 – 4.000 mg/L
Tuần hoàn nội bộ	100 – 400% lưu lượng
Oxy hòa tan bể hiếu khí	≥ 2 mg/L

Số liệu tham khảo theo Metcalf & Eddy. Giá trị thực tế được tính riêng cho từng công trình theo lưu lượng, tải lượng và nhiệt độ.

Ưu điểm

• Khử được cả chất hữu cơ lẫn nitơ. Nitơ là chỉ tiêu mà hệ hiếu khí đơn thuần thường không đạt.
• Tận dụng chất hữu cơ trong nước thải để khử nitrat, nên ít phải bổ sung hóa chất.
• Bể thiếu khí đặt trước giúp tiết kiệm một phần năng lượng sục khí và ổn định pH.
• Cấu tạo đơn giản, dễ cải tạo từ hệ hiếu khí cũ, vận hành quen thuộc với kỹ thuật viên.

Nhược điểm

• Hiệu quả khử phốt pho hạn chế. Nếu nước thải có phốt pho cao cần chuyển sang AAO hoặc bổ sung hóa chất keo tụ.
• Tốn diện tích hơn các công nghệ MBR, MBBR.
• Nhạy với tỉ lệ C/N. Nước thải quá loãng hoặc nhiều amoni sẽ khử nitơ kém, phải bổ sung nguồn cacbon.

Lưu ý vận hành

• Theo dõi DO. Bể thiếu khí phải thật sự “thiếu khí” (DO dưới 0,5 mg/L), bể hiếu khí phải đủ khí.
• Không tắt máy thổi khí kéo dài. Vi sinh nitrat hóa phục hồi rất chậm.
• Xả bùn dư định kỳ để giữ tuổi bùn ổn định. Bùn quá già dễ nổi, bùn quá trẻ thì mất khả năng nitrat hóa.

Câu hỏi thường gặp

AO và AAO khác nhau thế nào? AAO thêm một bể kỵ khí ở đầu để khử phốt pho sinh học. Nếu nước thải không yêu cầu cao về phốt pho, AO gọn và rẻ hơn.

Hệ AO nhỏ cho tòa nhà vài chục m³/ngày có làm được không? Được. Với công suất nhỏ có thể dùng module hợp khối (composite, thép) để tiết kiệm diện tích và thời gian thi công.

Bao lâu thì hệ AO chạy ổn định? Thường cần vài tuần nuôi cấy và thích nghi vi sinh. Thời gian thực tế phụ thuộc chất lượng bùn giống và nhiệt độ.

Tài liệu tham khảo

• Metcalf & Eddy (AECOM), Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5th ed., McGraw-Hill, 2014. Chương về khử nitơ sinh học.
• TCVN 7957:2023, Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Yêu cầu thiết kế.
• QCVN 14:2025/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị, khu dân cư tập trung (Thông tư 05/2025/TT-BTNMT).