Nước thải từ hoạt động của nhà máy sx Đông dược có tính chất phức tạp bao gồm nước thải sản xuất với nồng độ COD từ 7000 – 9000 mg/l (có chứa PVP Iodine), nước vệ sinh thiết bị (có pH lớn) do đó nếu không kiểm soát tốt công đoạn ban đầu sẽ rất khó xử lý.

Nước thải sau khi xử lý qua bể tách mỡ được đưa về bể gom, tại đây sẽ được trung hòa đưa pH tối ưu cho hoạt động vi sinh vật trong hệ thống xử lý, hóa chất Na₂S₂O₃ được châm vào bể làm mất hoạt tính PVP iodine, nước thải trong bể gom được xáo trộn đồng đều nhờ hệ thống khí nén. Sau khi xử lý ổn định nước thải tại bể gom, nước được bơm lên hệ thống xử lý;

Nước thải từ hố thu được bơm lên hệ thống xử lý qua ngăn tách rác để tách các rác có kích thước lớn, tránh hiện tượng rác gây tắc nghẽn bơm cho các quá trình phía sau. Nước thải tự chảy vào bể UASB. Tại bể UASB diễn ra quá trình xử lý sinh học kị khí nhằm giảm tải trọng COD, BOD;

Bể UASB:

Được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp, nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h).  Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này.

Hệ thống tách pha phía trên bê làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp.

Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.

Dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và chất không tan (polysaccharides, proteins, lipids) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các amino acid, acid béo). Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất.

+ Giai đoạn 2: Axít hóa

Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO₂, H₂, NH₃, H₂S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4.0.

+Giai đoạn 3: Methane hóa.

Giai đoạn này chuyển từ sản phẩm đã methane hóathành khí (CH₄ và CO₂) bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt. Các phương trình phản ứng:

CH₃COOH = CH₄ + CO₂

2C₂H₅OH + CO₂ = CH₄ + 2CH₃COOH

4(CH₃)₃N + H₂O à 9CH₄ + 3CO₂ + 6H₂O + 4NH₃

CO₂ + 4H₂ = CH4 + 2H₂O

Bể UASB thích hợp để xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao, (COD ≤ 15000mg/l, nếu COD > 15000mg/l cần phải pha loảng hoặc tuần hoàn nước thải đầu ra.).

Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%.

Nước thải sau đó tự chảy sang bể Anoxic.

Tại bể Anoxic:

Nnước thải được xáo trộn bằng máy thổi khí chìm kết hợp với hóa chất NaOH nhằm duy trì giá trị pH tối ưu cho quá trình xử lý. Trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thông qua 2 quá trình Nitrat hóa và Photphorit và một phần COD, BOD trong nước thải.

– Quá trình nitrate hóa:

Tại bể anoxic lưu lượng được ổn định tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh hoạt động 24/24; Ổn định tải lượng ô nhiễm cho vi sinh hoạt động với hiệu quả tối ưu. Bơm khuấy trộn chìm tạo điều kiện nước thải được tiếp xúc oxy kết hợp với việc kiểm soát pH tự động, nâng pH lên cao khoảng 8 tạo môi trường bazo kích thích sự phát triển của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter sẽ oxi hoá hàm lượng amonia thành nitrate, quá trình khử Nitrate này diễn ra trong môi trường thiếu oxi.

Các quá trình khử nitơ được thực hiện như sau:

Quá trình Oxy hóa và tổng hợp

CHONS (chất hữu cơ) + O₂ + Chất dinh dưỡng + vi khuẩn hiếu khí à CO₂ + H₂O + NH³ + C₅H₇O₂N (tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác.

Hô hấp nội bào

C₅H₇O₂N (tế bào) + 5O₂ + vi khuẩn à 5CO₂ + 2H₂O + NH³ + E

Bên cạnh quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành carbonic CO₂ và nước H₂O, vi khuẩn hiếu khí Nitrisomonas và Nitrobater còn oxy hóa ammonia NH3 thành nitrite NO2- và cuối cùng là nitrate NO^3- . Sử dụng CH₃OH làm chất xúc tác cung cấp cacbon cho sự chuyển hóa nitrate NO^3- thành N₂.

+ Bước 1: Quá trình Nitrat hóa chuyển hóa Nitơ thành Nitrite dưới tác dụng củaVi khuẩn Nitrisomonas:

2NH⁴⁺ + 3O₂ → 2NO^2- + 4H⁺ + 2H₂O

+ Bước 2: Chuyển hóa Nitrite thành Nitrate dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrobater:

2NO^2- + O₂ →  2 NO^3-

Tổng cộng:

NH⁴⁺ + 2O₂ → NO^3- + 2H⁺ + H₂O  (*)

Trên cơ sở phương trình tổng hợp sau:

NH⁴⁺ + 1,863O₂ + 0,098CO₂ → 0,0196C₅H₇O₂N + 0,98NO^3- + 0,0941H₂O + 1,98H⁺

+ Bước 3: Sử dụng các hợp chất hữu cơ có trong nước thải (sử dụng cacbon hữu cơ)

Nitrate nitrogen + CH₃OH → N₂ + độ kiềm

Quá trình khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO^3- thành nitơ dạng khí N₂ được thực hiện nhằm đạt chỉ tiêu cho phép của nitơ. Quá trình sinh học khử nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học của nhiều cơ chất hữu cơ trong nước thải sử dụng nitrate hoặc nitrite như chất nhận điện tử thay vì dùng oxy, trong điều kiện không có DO hoặc dưới nồng độ DO giới hạn (nhỏ hơn 2 mg O₂/L).

– Quá  trình  Photphorit hóa:  chủng  loại  vi  khuẩn  tham  gia  vào  quá  trình  này  là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.

Hiệu suất xử lý Nitơ đạt bể anoxic đạt 60 – 75 %, Photpho 60% và BOD từ 10 -15%;

Nước thải sau khi xử lý qua bể Anoxic sẽ tự chảy qua bể Hiếu khí (oxic);

 Bể vi sinh hiếu khí (oxic)

Bể Anoxic là công trình chính để xử lý các chất hữu cơ: BOD, COD một cách triệt để nhất. Oxy được cung cấp liên tục bằng máy thổi khí đảm bảo lượng oxi hòa tan trong nước thải luôn lớn hơn 2 mg O₂/L. Trong điều kiện thổi khí liên tục này, quần thể vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải thành những hợp chất vô cơ đơn giản như CO₂ và nước:

C₅H₇O₂N + O₂ + Vi Sinh Vật → CO₂ + H₂O + Tế Bào Mới + Năng Lượng

(Trong đó C₅H₇O₂N biểu thị cho các hợp chất hữu cơ có mặt trong nước thải)

Bên cạnh việc duy trì ổn định cho việc xử lý, tại bể oxic còn được lắp đặt hệ thống bổ sung dinh dưỡng và vi sinh khi cần thiết nhằm duy trì ổn định nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng theo tỷ lệ thích hợp: BOD toàn phần: N : P = 100 : 5: 1 đây là tỷ lệ tối ưu cho quá trình phân giải các chất hữu cơ trong nước thải.

Bể lắng:

Hỗn hợp nước thải và bùn sinh học được đưa đến bể lắng. Tại đây, theo nguyên lý trọng lực bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy bể. Bùn lắng ở bể được hồi tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí (oxic) để duy trì lượng bùn hoạt tính trong bể. Phần bùn còn lại được bơm về bể chứa bùn được lắp đặt sẵn trong module.

Bể khử trùng:

Từ bể nước thải từ bể lắng, tự chảy qua bể khử trùng, hóa chất Chorine dạng vôi (nhằm giảm chi phí đầu tư thêm hệ thống châm hóa chất) được thêm vào bể để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh đảm bảo chất lượng nước thải trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.