Bể hiếu khí là một phần quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, được sử dụng phổ biến để loại bỏ các chất thải hữu cơ. Tuy nhiên, để vận hành bể hiệu quả nhất không phải ai cũng biết. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về bể hiếu khí và các vấn đề liên quan để bạn có thể vận hành bể này hiệu quả. Hãy theo dõi ngay!
1. Bể hiếu khí là gì?
Bể hiếu khí còn được biết đến với tên gọi bể bùn hoạt tính hoặc bể Aerotank, là một loại bể phản ứng sinh học được sử dụng để tạo ra hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học, tạo điều kiện cho vi sinh vật [VSV] tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng.
Cấu trúc của bể khá đơn giản, có thể là hình chữ nhật hoặc hình tròn, bên trong được trang bị các hệ thống như đĩa thổi khí, ống phân phối khí để tăng cường hệ thống điều hòa khí và cung cấp oxy cần thiết cho sự phát triển của VSV trong bể. Điều kiện cần thiết cho cấu tạo của bể sinh học hiếu khí bao gồm:
- Giữ được lượng bùn lớn trong bể.
- Đảm bảo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển và sinh trưởng của vi sinh vật.
- Cung cấp đủ lượng oxy cho nhu cầu sinh tồn của vi sinh vật.
Có nhiều loại bể Aerotank phổ biến được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải, bao gồm bể Aerotank truyền thống, loại trọng tải cao nhiều bậc, loại có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính và loại không khí kéo dài.
2. Ưu điểm, nhược điểm của bể Aerotank
Bể hiếu khí Aerotank là một công trình phổ biến trong phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học hiếu khí, được áp dụng rộng rãi trong cả hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Các ưu điểm của bể Aerotank bao gồm:
- Hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ từ nước thải, giúp quá trình xử lý sau này ổn định hơn.
- Sự giảm thiểu mùi hôi so với các phương pháp xử lý khác nhờ vào việc không sử dụng khí bị kỵ.
- Khả năng đạt hiệu suất cao trong Nitrat hóa và oxi hóa.
- Phù hợp với đa dạng các loại nước thải.
- Có khả năng loại bỏ lượng lớn chất rắn lơ lửng.
- Đạt hiệu suất xử lý BOD cao lên đến 95%.
- Vận hành đơn giản và an toàn.
Tuy nhiên, bể Aerotank cũng có nhược điểm, đặc biệt là đối với các loại nước thải có hàm lượng chất độc tính cao, khó xử lý hiệu quả mà cần kết hợp với các công nghệ khác để tăng hiệu suất xử lý của hệ thống. Đồng thời, việc vận hành bể Aerotank đòi hỏi nguồn năng lượng để hoạt động.
\>> Xem thêm: Quy trinh xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Các nguyên tắc hoạt động của bể Aerotank được phân thành ba giai đoạn chính, mỗi giai đoạn có những yêu cầu và điều kiện riêng để tạo môi trường lý tưởng cho vi khuẩn xử lý nước thải:
Giai đoạn oxy hóa
Trong giai đoạn này, nước thải có lượng chất hữu cơ ô nhiễm cao, khí oxi là yếu tố quan trọng để vi khuẩn hiếu khí phát triển và hoạt động. Đồng thời, lượng bùn hoạt tính cũng được tạo ra. Cần cung cấp đủ lượng oxy bằng cách sục oxy vào bể để tăng cường hoạt động của vi khuẩn.
Giai đoạn tổng hợp tế bào mới
Ở giai đoạn này trong nguyên tắc của bể hiếu khí, vi khuẩn đã phát triển ổn định, nhu cầu về oxy giảm, nhưng quá trình phân hủy chất hữu cơ tiếp tục mạnh mẽ. Do đó, khối lượng bùn hoạt tính tiếp tục tăng lên.
Giai đoạn phân hủy nội bào
Sau khi tổng hợp tế bào mới, vi khuẩn cần nhiều năng lượng hơn, tăng cường quá trình phân hủy chất hữu cơ và Nitrat hóa muối amoni. Trong giai đoạn này, việc cung cấp oxy tiếp tục cần thiết để duy trì hoạt động của vi khuẩn.
4. Đặc tính cơ bản của bể hiếu khí
Các đặc tính cơ bản của bể hiếu khí kết hợp với thiết bị sục khí để tăng lượng oxy hòa tan trong nước, tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng, phát triển và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải.
Để hoạt động hiệu quả trong việc xử lý rác thải trong nước, bể sinh học hiếu khí cần có các đặc tính cơ bản sau:
Nồng độ pH
Vi khuẩn hiếu khí hoạt động tốt nhất trong khoảng pH từ 6.5 đến 8.5. Môi trường có nồng độ pH dưới 6.5 sẽ thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật dạng nấm, gây trở ngại cho quá trình phân hủy. Ngược lại, pH cao hơn 8.5 có thể ức chế quá trình này.
Hoạt động phân hủy chất hữu cơ và giải phóng khí CO2 sẽ làm thay đổi giá trị pH, thường hướng tới sự tăng. Do đó, cần có biện pháp điều chỉnh pH trong bể sau một thời gian sử dụng.
Tải trọng hữu cơ [BOD và COD]
- BOD [Biochemical Oxygen Demand] là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật sống và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải.
- COD [Chemical Oxygen Demand] là lượng oxy cần để hoàn toàn oxi hóa các hợp chất hữu cơ và một số chất vô cơ trong nước thải.
Để đảm bảo hoạt động ổn định của vi sinh vật bể hiếu khí trong xử lý nước thải, cần kiểm soát tải trọng chất hữu cơ trong bể phù hợp với lượng vi khuẩn và khí oxy. Tránh tình trạng quá tải để duy trì hiệu suất xử lý nước.
Nồng độ Oxy hòa tan [DO]
Vì là lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp của sinh vật sống trong nước như vi khuẩn hiếu khí. Trong bể lọc sinh học hiếu khí, nồng độ oxy hòa tan tối ưu thường từ 2 đến 4mg/L.
Mức độ oxy thấp hơn có thể giảm hiệu suất phân hủy chất hữu cơ, làm giảm khả năng lắng rác và chất lơ lửng. Điều này có thể dẫn đến nước đục và làm gián đoạn quá trình bông bùn và keo tụ, dẫn đến tăng thời gian xử lý nước.
Kiểm soát bùn
Lượng bùn trong bể hiếu khí tăng do sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí và quá trình lắng chất bẩn ra khỏi nước thải. Lượng bùn dư trong bể không chỉ không hỗ trợ quá trình phân hủy chất hữu cơ mà còn gây ra nhiều trở ngại trong quá trình xử lý nước thải.
Để theo dõi lượng bùn lắng trong bể Aerotank, có thể sử dụng công thức:
SVI = [SV/MLSS]*1000.
Trong đó:
- SV chính là thể tích của bùn lắng [mL/L].
- MLSS là hàm lượng của chất rắn lơ lửng [mg/L].
Chỉ số SVI nhỏ hơn thể hiện bùn nhanh đặc và lắng xuống đáy nhanh, trong khi chỉ số SVI lớn hơn cho thấy bùn khó lắng.
Tạo bọt
Bọt trắng là đặc điểm nổi bật của bể sinh học hiếu khí. Sự thay đổi màu sắc và số lượng bọt có thể đánh giá được khả năng vận hành của bể trong quá trình xử lý nước thải. Nếu có nhiều bọt trắng, có thể là do bùn non trong bể thích nghi với quá trình phân hủy hiếu khí hoặc nước thải chứa hàm lượng chất tẩy rửa cao.
Bọt nâu thường cho thấy sự xuất hiện của vi khuẩn dạng sợi hoặc tải lượng thấp, trong khi bọt đen sẫm có thể là do thiếu oxy nghiêm trọng hoặc nước thải có chứa chất màu.
5. Bí quyết vận hành bể hiếu khí hiệu quả
Để đạt hiệu quả cao khi vận hành bể hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải, cần tuân theo các điều kiện và nguyên tắc sau đây:
- Đảm bảo tỷ lệ BOD/COD > 0,5 cho các loại nước thải như nước thải sinh hoạt, nước thải từ các nhà máy chế biến hải sản, đường, thực phẩm, thủy sản, giấy, v.v.
- Đảm bảo nồng độ oxy hòa tan [DO] từ 1,5 – 2 mg/l để phản ứng diễn ra thuận lợi.
- Duy trì nhiệt độ trên 25°C để tạo điều kiện phát triển tốt cho vi sinh vật.
- Theo dõi và điều chỉnh độ pH trong khoảng từ 6,5 – 7,5 để duy trì môi trường phản ứng lý tưởng.
- Duỵ trì hàm lượng dinh dưỡng trong bể theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1.
- Sử dụng nước ô nhiễm có BOD dưới 1000 mg/l.
- Tránh sử dụng nước chứa các kim loại nặng như Cr, Ag, Hg, Mn với nồng độ quá cao có thể gây sốc tải.
Ngoài ra, nhà vận hành cần biết cách xử lý một số sự cố thường gặp trong quá trình vận hành bể hiếu khí như:
- Kiểm soát và xử lý bùn phát triển và phân tán.
- Xử lý bùn vi sinh không kết dính được.
- Xử lý bùn vi sinh bị nổi lên.
- Đối phó với hiện tượng xuất hiện bọt nâu hoặc bọt trắng nổi lên tại bể Aerotank.
- Khắc phục vấn đề của hiện tượng bọt váng.
- Xử lý và ngăn chặn sự hình thành khối bùn trong bể.
Mẹo vận hành bể Aerotank
Bể hiếu khí đóng vai trò không thể phủ nhận trong quá trình xử lý nước thải hiện nay. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin mà chúng tôi chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về các đặc tính và nguyên tắc hoạt động của bể này. Nếu bạn cần tìm hiểu thêm về công trình này, đừng ngần ngại liên hệ với