New Johka – Công nghệ xử lý nước thải không thu gom, không đảo trộn.

1. Giới thiệu

– Các tiêu chuẩn môi trường đối với chất lượng nước thải liên quan đến hàm lượng nitơ và phốt pho trong hệ thống xả thải của khu vực sinh hoạt tại Việt Nam đang xấu đi nghiêm trọng. Các chất dinh dưỡng còn lại gia tăng trong nước thải, không chỉ mang lại sự suy thoái của các hệ sinh thái mà còn thiệt hại lớn trong việc sử dụng nước cho nông nghiệp, thủy sản, cảnh quan, giá trị cảnh quan, và các tiện ích nước. Việc xử lý ô nhiễm có thể rất khó khăn.

– Trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Việt Nam, hệ thống xử lý nước thải chỉ được sử dụng trong một số các khu đô thị. Trong khi đó, ở khu vực thành thị hay nông thôn không có một hệ thống thoát nước đầy đủ, và đương nhiên không thể có một hệ thống xử lý nước thải tập trung, vì vậy chúng ta nghĩ đến các thiết bị có tên NEW JOHKA – CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÔNG THU GOM, KHÔNG ĐẢO TRỘN.

– Vậy thế nào là NEW JOHKA – CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÔNG THU GOM, KHÔNG ĐẢO TRỘN? Chúng ta có thể hình dung một mô hình với sự so sánh thật đơn giản:

+ Phương pháp truyền thống xử lý nước thải đòi hỏi một mạng lưới các đường ống và đường ống thoát nước để đưa vào một nhà máy xử lý nước thải tập trung. Sau khi xử lý, nước thải sạch được thải ra hòa vào nguồn nước của môi trường để tái sử dụng. Phương pháp truyền thống thường đòi hỏi một cơ quan trung ương (ví dụ như một chính quyền thành phố) tổ chức xây dựng đường ống thoát nước và kết nối người dùng với hệ thống công cộng. Sau đó, cơ quan chức năng phải đảm bảo rằng các nhà máy xử lý tiếp tục hoạt động một cách chính xác. Đó là thách thức để xây dựng và duy trì một nhà máy xử lý nước thải hoạt động. Tại các nước phát triển, chúng ta thấy thường có những hoạt động của nhà máy xử lý nước thải cho các cấp. Ở các nước này có một hệ thống quản lý mạnh mẽ đảm bảo rằng các địa phương cũng như chính phủ luôn duy trì một hành lang pháp lý cũng như điều hành các hệ thống xử lý nước thải tập trung luôn hoạt động tốt. Ở các nước đang phát triển (Hậu quả của tham nhũng, lỗ hổng trong chính sách công, tình trạng bất ổn dân sự, các vấn đề kinh tế, một hệ thống tư pháp yếu kém, v.v), hệ thống xử lý tập trung rất khó để thực hiện thành công.

+ Thay thế cho việc sử dụng một hệ thống truyền thống xử lý nước thải tập trung, chúng ta sử dụng một mảng phân cấp hệ thống xử lý nhỏ hơn đó chính là NEW JOHKA – CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHÔNG THU GOM, KHÔNG ĐẢO TRỘN, là việc thu thập, xử lý, hoặc tái sử dụng nước thải từ nhà riêng, cụm nhà ở, cộng đồng bị cô lập, hoặc các bộ phận của cộng đồng hiện tại hoặc gần điểm phát sinh nước thải.

– Chúng ta nhận thức rõ rằng, Sự thất bại của một hệ thống tập trung sẽ ảnh hưởng môi trường nghiêm trọng trên quy mô lớn. Sự thất bại của một hệ thống phân cấp sẽ chỉ ảnh hưởng đến một nhóm nhỏ của người dân.

2. Cấu trúc và chức năng

– Để ngăn chặn việc tích tụ chất dinh dưỡng ở các vùng nước công cộng, và loại bỏ các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho cũng như chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt, New Johka với quy trình xử lý tiên tiến (NJE) có thể làm giảm nitơ và phốt pho được phát triển để sử dụng thực tế.

– Một New Johka là một bể xử lý nước thải. Nó trông giống như một bể tự hoại, nhưng nó hoạt động như một nhà máy xử lý nước thải thu nhỏ. Công nghệ mà Envitech Corp đã nghiên cứu phù hợp với các bể chứa nhỏ là một New Johka quy mô nhỏ cho một ngôi nhà riêng lẻ có đầy đủ một bể lọc kỵ khí, bể sục khí liên tục, bể lắng, bể lọc và khử trùng. Tất cả các bể xử lý được sắp xếp tại một bể chính nhỏ khoảng 4m³, và nước thải qua New Johka xử lý có thể được sử dụng cho các ứng dụng không uống liền hoặc thải trực tiếp vào môi trường.

– Một sơ đồ dòng chảy của New Johka NJE được hiển thị trong (Xem hình 1). Sơ đồ minh họa NJE được thể hiện trong (Xem hình 2). Cấu trúc của NJE và mô tả chức năng của từng ngăn được thể hiện trong (Xem hình 3). Ngoài ra, cơ chế loại bỏ nitơ và phốt pho cũng được mô tả dưới đây.

– Amoniac nitơ trong nước thải được chuyển thành nitơ oxy hóa (NO2-N và NO3-N) trong điều kiện hiếu khí trong buồng hiếu khí do tác động của vi khuẩn nitrat. Sau đó, quá trình nitrat hóa lỏng có chứa nitơ oxy hóa được chuyển vào ngăn đầu tiên của buồng lọc kỵ khí bằng một máy bơm chìm. Trong buồng lọc kỵ khí Nitơ oxy hóa bị phá vỡ do vi khuẩn khử nitơ và thải ra không khí nitơ tự do.

– Cơ chế loại bỏ phốt pho của New Johka NJE là phương pháp điện phân sắt. Sắt hóa trị hai (Fe2 +) sẽ được tạo ra từ các tấm sắt, hoạt động như một anode. Sắt hóa trị hai này sẽ phản ứng với oxy (O2) hòa tan trong nước và được chuyển thành sắt hóa trị ba (Xem hình 5 và hình 6). Sắt hóa trị ba phản ứng với một ion phosphate (PO4^-3) trong nước và trở thành phosphate sắt (Fe3PO4) không hòa tan. Các hợp chất phốt pho tạo ra trong ngăn lọc được quay trở lại ngăn đầu tiên của bể kỵ khí . Sau đó, phốt pho lắng đọng được loại bỏ ra ngoài theo bùn thải. Các New Johka NJE được thiết kế cho không chỉ loại bỏ các hợp chất phốt pho hiện tại mà loại bỏ cả các hợp chất phốt pho ổn định lâu dài với bảo trì ít hơn để không tạo thành màng sinh học không dẫn điện hoặc các yếu tố gây chập giữa các tấm sắt.

– Cơ chế loại bỏ các chất hữu cơ của New Johka NJE hoàn toàn theo cách thông thường với cách thức tạo màng sinh học và lọc màng sinh học bám dính, các giá thể vi sinh bám dính dạng hình cầu, hình trụ rỗng… sản xuất bởi Envitech Corp được đặt vào các ngăn hiếu khí và kỵ khí. Các giá thể này có diện tích bề mặt riêng lớn hơn 15-20 lần các giá thể vi sinh thông thường, do đó có thể nâng cao nồng độ vi sinh vật bám dính và thúc đẩy sự phân hủy của các chất hữu cơ như BOD và nitrat hóa của amoniac nitơ (trong ngăn hiếu khí của phần trên). Đồng thời, trong ngăn lọc của phần dưới, các giá thể này được sử dụng như một vật liệu lọc (Xem hình 4).