[Chi tiết] Cách vận hành bể hiếu khí xử lý nước thải đạt hiệu quả

Bể hiếu khí là một trong những công nghệ phổ biến trong xử lý nước thải, đặc biệt là trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ về bể hiếu khí, từ nguyên lý hoạt động đến ứng dụng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của nó.

Bể hiếu khí là gì?

Bể hiếu khí, còn được biết đến với tên gọi khác là bể Aerotank hay bể bùn hoạt tính, là một loại bể phản ứng sinh học được thiết kế để duy trì môi trường hiếu khí. Quá trình này được thực hiện bằng cách thổi khí nén và khuấy trộn cơ học, giúp các vi sinh vật (VSV) trong bể tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong nước.

Về cấu tạo, bể hiếu khí khá đơn giản, thường có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn. Bên trong bể được lắp đặt các hệ thống phân phối khí như đĩa thổi khí và ống dẫn khí, giúp khí oxy được phân phối đều khắp bể. Điều này giúp tăng cường hệ thống điều hòa khí, cung cấp lượng oxy hòa tan cần thiết để nuôi dưỡng các vi sinh vật có lợi trong bể. Cấu tạo của bể hiếu khí cần đáp ứng các yêu cầu sau:

• Duy trì được lượng bùn lớn trong bể để xử lý hiệu quả.
• Tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển và sinh trưởng của vi sinh vật.
• Cung cấp đầy đủ lượng oxy cần thiết cho quá trình hoạt động của vi sinh vật.

Các loại bể hiếu khí phổ biến trong hệ thống xử lý nước thải bao gồm bể Aerotank truyền thống, bể trọng tải cao nhiều bậc, bể có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính, và bể với hệ thống không khí kéo dài.

Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí

Bể hiếu khí hoạt động dựa trên nguyên lý cung cấp Oxy liên tục thông qua máy thổi khí, nhằm duy trì quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải bởi các vi sinh vật. Trong môi trường này, các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ để phát triển sinh khối. Quá trình hoạt động của bể hiếu khí trải qua ba giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hóa và tiêu thụ Oxy diễn ra đồng thời. Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính bắt đầu hình thành và phát triển. Vi sinh vật sinh trưởng mạnh mẽ, dẫn đến nhu cầu Oxy tăng cao.
• Giai đoạn 2: Vi sinh vật phát triển ổn định, và tốc độ tiêu thụ Oxy giữ nguyên. Đây là giai đoạn mà các chất hữu cơ bị phân hủy mạnh nhất, giúp làm sạch nước thải hiệu quả.
• Giai đoạn 3: Tốc độ oxy hóa ban đầu giảm dần rồi tăng trở lại, trong khi tốc độ phân hủy các chất hữu cơ giảm. Quá trình Nitrat hóa Amoniac bắt đầu xảy ra, nhu cầu Oxy cuối cùng giảm xuống và quá trình hoạt động của Aerotank kết thúc.

Ưu nhược điểm bể hiếu khí

Bể hiếu khí là một cấu trúc quan trọng trong việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Nó được áp dụng rộng rãi trong cả hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.

Ưu điểm của bể hiếu khí Aerotank:

• Hiệu quả cao trong việc loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải, giúp ổn định quá trình xử lý tiếp theo.
• Giảm thiểu mùi hôi phát sinh so với các phương pháp kỵ khí.
• Đạt hiệu quả Nitrat hóa và oxy hóa cao.
• Phù hợp với nhiều loại nước thải khác nhau.
• Có khả năng loại bỏ một lượng lớn chất rắn lơ lửng.
• Hiệu quả xử lý đáng tin cậy, với hiệu suất BOD có thể đạt đến 95%.
• Vận hành dễ dàng và an toàn.
• Thích ứng với nhiều loại nước thải.

Nhược điểm của bể hiếu khí Aerotank

Tuy nhiên, với những loại nước thải có hàm lượng độc tính cao, bể hiếu khí có thể gặp khó khăn trong việc xử lý hiệu quả. Trong những trường hợp này, cần kết hợp bể hiếu khí với các công nghệ xử lý khác để tăng cường hiệu suất hệ thống. Đồng thời, bể hiếu khí yêu cầu năng lượng để vận hành.

Hướng dẫn vận hành bể hiếu khí đạt hiệu quả cao?

Mặc dù hiểu rõ nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí, không phải ai cũng biết cách vận hành nó một cách hiệu quả trong hệ thống xử lý nước thải. Để đảm bảo bể hiếu khí hoạt động tối ưu, cần lưu ý các điều kiện sau khi áp dụng bể Aerotank trong thực tế:

• Tỉ lệ BOD/COD nên lớn hơn 0,5. Các loại nước thải như nước thải sinh hoạt, nước thải từ nhà máy chế biến hải sản, nhà máy đường, thực phẩm, thủy sản, và giấy thường đáp ứng được yêu cầu này.
• Quá trình xử lý yêu cầu nồng độ oxy hòa tan (DO) trong khoảng từ 1,5 đến 2 mg/l.
• Nhiệt độ hoạt động cần duy trì trên 25°C.
• Độ pH cần được giữ trong khoảng từ 6,5 đến 7,5.
• Cần duy trì hàm lượng dinh dưỡng trong bể theo tỉ lệ: BOD:N
• = 100:5:1.
• Nước thải đầu vào nên có BOD nhỏ hơn 1000 mg/l.
• Tránh nước thải chứa hàm lượng kim loại nặng cao như Cr, Ag, Hg, Mn, vì chúng có thể gây sốc tải cho hệ thống.

Ngoài ra, các nhà vận hành cần biết cách xử lý một số sự cố phổ biến trong quá trình vận hành bể Aerotank, bao gồm:

• Bùn phát triển và phân tán không đều.
• Bùn vi sinh không kết dính tốt.
• Bùn vi sinh nổi lên trên bề mặt.
• Sự xuất hiện của bọt nâu trong bể.
• Bọt trắng nổi lên tại bể hiếu khí.
• Hiện tượng bọt váng.
• Bùn tạo thành khối rắn.

Hiểu và quản lý những yếu tố này sẽ giúp duy trì hiệu quả hoạt động của bể hiếu khí và đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý.

Xem thêm: Nguyên nhân, cách khắc phục bể hiếu khi nổi bọt trắng

Các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình vi sinh vật hiếu khí lơ lửng

• Quá trình xử lý hiếu khí chịu sự ảnh hưởng lớn từ nồng độ bùn hoạt tính, cụ thể là chỉ số bùn. Khi chỉ số bùn thấp, nồng độ bùn cung cấp cho công trình xử lý cần phải cao hơn, và ngược lại, nếu chỉ số bùn cao, nồng độ bùn cần phải giảm.
• Nồng độ oxy trong hệ thống cũng có tác động mạnh mẽ đến hiệu quả của quá trình xử lý. Cần cung cấp liên tục một lượng oxy đầy đủ để đảm bảo rằng nồng độ oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng lần hai đạt mức ≥ 2 mg/l.
• Khác với quá trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn. Vì vậy, nồng độ các chất bẩn hữu cơ trong nước thải qua Aeroten có BOD toàn phần phải ≤ 1000 mg/l, trong khi bể lọc sinh học yêu cầu BOD toàn phần của nước thải phải ≤ 500 mg/l.
• Nước thải cũng cần có các nguyên tố vi lượng như K, Na, Mg, Fe, Ca, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl, thường có sẵn trong nước thải. Tuy nhiên, tùy thuộc vào hàm lượng cơ chất trong nước thải, yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng có thể khác nhau. Thông thường, cần duy trì tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng phù hợp với tỷ lệ: BOD toàn phần : N : P = 100 : 5 : 1.
• Bùn hoạt tính có khả năng hấp thụ các muối kim loại nặng, dẫn đến giảm hoạt tính sinh học của bùn. Khi bùn bị trương phồng và khó lắng do sự phát triển quá mức của vi khuẩn dạng sợi, điều này có thể làm giảm hiệu quả xử lý. Do đó, nồng độ các chất độc và kim loại nặng trong nước thải cần phải được giữ trong giới hạn cho phép.

Yếu tố môi trường:

• pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật. Hầu hết vi sinh vật không thể tồn tại khi pH > 9 vì điều này sẽ phá vỡ sự cân bằng tế bào và làm chết vi sinh vật. Ngược lại, pH < 4 có thể thúc đẩy sự phát triển của nấm. Thông thường, pH tối ưu cho vi sinh vật là trong khoảng 6,5 – 7,5.
• Nhiệt độ cũng là yếu tố quyết định sự phát triển của vi sinh vật. Nước thải nên có nhiệt độ phù hợp với hầu hết các vi sinh vật, thường từ 25°C – 37°C, hoặc từ 20°C – 80°C, hoặc từ 20°C – 40°C (tối ưu là 25°C – 37°C).
• Bên cạnh đó, quá trình xử lý hiếu khí còn phụ thuộc vào nồng độ muối vô cơ, lượng chất lơ lửng chảy vào bể xử lý, cũng như các loài vi sinh vật và cấu trúc của các chất bẩn hữu cơ có mặt trong nước thải.

Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về bể thiếu khí và ứng dụng của nó trong thực tế. Nếu bạn còn bất kỳ câu hỏi nào hoặc cần sự tư vấn chi tiết, đừng ngần ngại liên hệ với Green để được hỗ trợ tận tình nhất.