VẬN HÀNH HỆ THỐNG BÙN HOẠT TÍNH VÀ CÁCH KHẮC PHỤC NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP

VẬN HÀNH HỆ THỐNG BÙN HOẠT TÍNH VÀ

CÁCH KHẮC PHỤC NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP

Hệ thống bùn hoạt tính cần phải được vận hành theo một trình tự nhất định, và trong quá trình vận hành chắc chắn không thể không gặp những sự cố ngoài ý muốn. Vậy, những sự cố đó là gì và cách khắc phục như thế nào? Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết này.

Trình tự vận hành hệ thống bùn hoạt tính

Chuẩn bị lượng bùn hoạt tính cần thiết và cho khởi động các hệ thống sinh học (bể aerotank, mương oxy hóa) theo trình tự như sau:

- Trước tiên cho một phần nước thải với nồng độ BOD khoảng 200 - 250mg/l chảy qua công trình. Nếu nước thải công nghiệp có nồng độ cao thì pha loãng bằng nước sản xuất hoặc nước sông. Bùn lắng tại bể lắng đợt 2 được tuần hoàn liên tục về bể aerotank.

- Bùn hoạt tính sẽ gia tăng theo thời gian. Song song với sự gia tăng của bùn sẽ có sự xuất hiện của nitrat và nitrit, tăng dần lượng nước cần xử lý hoặc giảm độ pha loãng.

Có thể sử dụng bùn có sẵn từ bể aerotank bất kỳ hoặc bùn hoạt tính phơi ở 600C, hoặc dùng màng sinh học trôi ra từ bể lọc sinh học, hoặc bùn ao hồ. Bùn hoạt tính có thể thu từ bùn sông hoặc ao hồ không nhiễm bẩn dầu mỡ, dầu khoáng. Trước khi cho vào bể aerotank, bùn sông hoặc ao hồ phải được loại sơ bộ các tạp khoáng nặng như: sỏi, cát,… và được xử lý dầu mỡ trong nước thải sạch triệt để. Với mục đích này, bùn được trộn với nước, rồi sau thời gian lắng từ 3 - 6 phút được đổ vào bể aerotank. Tại đó bùn được thổi khí, không cần nước thải. Sau khi chuẩn bị bùn xong, cho nước thải vào bể aerotank, ban đầu với lượng nhỏ, sau đó theo mức độ tích lũy bùn, tăng dần cho đến khi đạt lưu lượng thiết kế.

Trong bùn hoạt tính hoạt động tốt, ngoài các bông tập trung các động vật vi sinh còn gặp một lượng không lớn thảo trùng (còn gọi là trùng lông), trùng xoắn, giun.

Khi điều kiện làm việc ổn định bị phá vỡ, trong bùn phát triển các vi khuẩn dạng chỉ (sphacrotilus, cladothrix) thực vật nhánh (zooglea ramigeras, các nấm nước…). Các dạng thực vật này làm cho bùn nổi, bùn này khó lắng trong bể lắng đợt 2 và bị cuốn trôi theo nước ra với lượng đáng kể.

Nguyên nhân của sự nổi bùn là bể aerotank quá tải, có lượng lớn cacbon trong nước thải, không cấp đủ oxy, pH nước trong aerotank thấp. Để khống chế sự nổi bùn cần phải giảm tải trọng bể aerotank. Thậm chí tạm thời ngừng không cho nước thải vào, hoặc tăng lượng oxy hòa tan trong bể aerotank, nâng pH dòng vào đến 8,5 - 9,5 trong khoảng thời gian nào đó.

Nếu nước thải nồng độ cao thải ra từng đợt bất thường thì phải yêu cầu lãnh đạo nhà máy chỉnh đốn nguyên tắc công nghệ hoặc thay đổi chế độ thải nước bằng cách lắp đặt bộ điều chỉnh hoặc bể chứa dự trữ.

Khi vận hành nhiều bể lắng 2 cần phải phân bố đồng đều lưu lượng nước thải và bùn hoạt tính giữa chúng cũng như tách bùn hoạt tính ra khỏi các bể lắng. Việc tách bùn hoạt tính hoàn toàn có thể tiến hành liên tục và không cho hình thành lớp bùn nằm trong bể lắng. Việc tách bùn không đúng thời gian sẽ làm bẩn và làm giảm chất lượng nước đã xử lý, ngoài ra còn làm nổi bùn đã lắng.

Nguyên nhân lôi cuốn bùn từ bể lắng 2 có thể do nồng độ bùn cao hơn giới hạn đối với tải trọng đã cho. Đôi khi còn có trường hợp khó bảo đảm tách bùn từ bể lắng đứng. Vì vậy trong các bể lắng này cần cào bùn từ đáy phễu một cách hệ thống (hoặc vài lần trong ngày), khó khăn này cũng có thể giải quyết bằng cách tăng thể tích bùn tuần hoàn.

Nếu trong trạm xử lý có vài bể lắng đợt 2 và không có dụng cụ đo bùn tuần hoàn, tách ra từ mỗi phễu thì trên mỗi bể lắng cần có dụng cụ kiểm tra độ sâu của bùn, các dụng cụ này có thể là:

- Thiết bị bơm dâng (ống thông nhau) được đặt ở các mức tương ứng để kiểm soát mức bùn cao nhất và thấp nhất trong bể.

- Tế bào quang.

Nếu không có dụng cụ đo thì mức bùn xác định bằng cách lấy mẫu ở các độ sâu khác nhau. Sự xuất hiện trên bề mặt bể lắng 2 các bọt khí và cụm bùn hoạt tính là do thời gian lưu của bùn trong bể lắng quá lâu, để khống chế hiện tượng này nên tăng thể tích bùn lấy ra.

Sự có mặt của dầu mỡ, sản phẩm dầu mỏ, chất béo trong bể aerotank làm cho bùn nổi và lôi cuốn bùn từ bể lắng 2. Trường hợp này cần phải tăng cường hiệu quả của thiết bị tách dầu sơ bộ và nếu có thể ngừng không tiếp nhận nước thải chứa dầu mỡ, các sản phẩm dầu mỏ.

Các thông số trong vận hành hệ thống

Để vận hành hệ thống bùn hoạt tính, các chuyên viên luôn phải chú ý đến các thông số sau:

a. Độ kiềm

Kiểm soát độ kiềm trong bể hiếu khí là cần thiết để kiểm soát toàn bộ quá trình. Độ kiềm không đủ sẽ làm giảm hoạt tính của vi sinh vật và cũng có thể ảnh hưởng đến pH.

b. DO

Hoạt động của bể bùn hoạt tính là một quá trình hiếu khí nên nó đòi hỏi lượng DO phải hiện diện ở mọi thời điểm. Lượng DO này phụ thuộc vào BOD dòng vào, tính chất của bùn hoạt tính và yêu cầu xử lý.

c. pH

Nồng độ pH trong hệ thống hiếu khí thường nằm trong khoảng 6,5 – 9.

d. MLSS, MLVSS, và MLTSS

e. Nồng độ và tốc độ tuần hoàn bùn hoạt tính

Người vận hành phải duy trì sự tuần hoàn bùn hoạt tính tiếp diễn trong hệ thống. Nếu tốc độ này quá thấp, bể hiếu khí có thể bị quá tải thủy lực, làm giảm thời gian thông khí. Nồng độ tuần hoàn cũng rất quan trọng bởi vì nó có thể dùng để xác định tốc độ tuần hoàn cần thiết để giữ MLSS cần thiết.

f. Tốc độ dòng chảy bùn hoạt tính thải

Bởi vì bùn hoạt tính có chứa cácvi sinh vật sống tăng trưởng, nên lượng bùn hoạt tính có thể tiếp tục gia tăng. Nếu bùn hoạt tính duy trì trong hệ thống quá lâu, hiệu quả của quá trình sẽ giảm xuống. Nếu có quá nhiều bùn hoạt tính bị loại khỏi hệ thống, các chất rắn sẽ không lắng đọng đủ nhanh để được loại bỏ ở thiết bị lắng thứ cấp.

g. Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của vi sinh vật.

h. Độ sâu lớp phủ bùn

Nếu các chất rắn không bị loại bỏ ra khỏi hệ thống từ thiết bị lọc với cùng tốc độ chúng được đưa vào, lớp phủ sẽ gia tăng độ sâu. Độ sâu lớp phủ bùn có thể chịu ảnh hưởng của nhiều điều kiện: nhiệt độ, độc tính trong nước thải,..

Các yếu tố cần kiểm soát khi vận hành hệ thống bùn hoạt tính

a. Tốc độ tuần hoàn

- Tốc độ tuần hoàn quá cao, kết quả là: Sự thông khí và lắng đọng ở các bể bị quá tải thủy lực; thời gian thông khí và lắng đọng giảm, …

- Tốc độ tuần hoàn quá thấp, kết quả là: Sự tuần hoàn thối, các chất rắn bị giữ lại trong các bể lắng, giảm MLSS trong bể hiếu khí, …

b. Tốc độ nước thải

- Tốc độ nước thải quá cao, kết quả: giảm MLSS, giảm mật độ bùn, gia tăng SVI, giảm MCRT, tăng tỷ lệ F/M.

- Tốc độ nước thải quá thấp, kết quả là: tăng MLSS, tăng mật độ bùn, giảm SVI, tăng MCRT, giảm tỷ lệ F/M.

c. Tốc độ thông khí

- Tốc độ thông khí quá cao, kết quả là: năng lượng bị lãng phí, tăng chí phí vận hành, các chất rắn nổi lên, phá vỡ bùn hoạt tính.

- Tốc độ thông khí quá thấp, kết quả là: bể hiếu khí thối, hiệu quả kém, mất sự nitrat hóa.

Các vấn đề thường xảy ra trong quá trình vận hành và cách khắc phục

a. Lớp bùn phủ bị chảy ra ngoài theo dòng thải, không còn bùn lắng

- Do chất hữu cơ quá tải. Khắc phục: giảm tải lượng hữu cơ.

- Do pH thấp. Khắc phục: thêm độ kiềm.

- Do sự tăng trưởng của nấm sợi (filamentous). Khắc phục: thêm dinh dưỡng, thêm chlorine hay peroxyde để tuần hoàn.

- Do thiếu hụt dinh dưỡng. Khắc phục: thêm dinh dưỡng.

- Do độc tính. Khắc phục: xác định nguồn, bổ sung tiền xử lý.

- Do thông khí quá nhiều. Khắc phục: giảm thông khí trong khoảng thời gian lưu lượng thấp.

b. Một lượng lớn các hạt rắn nhỏ rời khỏi bể lắng

- Nguyên nhân: bùn cũ. Khắc phục: giảm tuổi bùn, gia tăng tốc độ dòng thải.

- Nguyên nhân: sự hỗn loạn quá mức. Khắc phục: giảm sự hỗn loạn (kiểm soát thổi khí khi lưu lượng thấp).

c. Một lượng lớn các phân tử trong mờ, nhỏ rời khỏi bể lắng

- Do tốc độ tăng trưởng của bùn. Khắc phục: tăng tuổi bùn.

- Do bùn hoạt tính mới, yếu. Khắc phục: giảm nước thải.

d. Bùn lắng tốt, nhưng lại nổi lên bề mặt trong thời gian ngắn

- Do sự khử nitrat hóa. Khắc phục: tăng tốc độ tuần hoàn, điều chỉnh tuổi bùn để hạn chế sự khử nitrat.

- Do thông khí quá mức. Khắc phục: giảm sự thông khí.

e. Các vi sinh vật trong bùn hoạt tính chết trong thời gian ngắn

Do dòng vào chứa các chất độc tính. Khắc phục: tách bùn hoạt tính (nếu có thể). Tuần hoàn tất cả các chất rắn đang hiện diện. Ngưng cung cấp nước thải. Tăng tốc độ tuần hoàn. Bổ sung các chương trình tiền xử lý.

f. Bề mặt của bể hiếu khí bị bao phủ bởi lớp bọt nhờn, dày

- Do bùn quá già. Khắc phục: giảm tuổi bùn. Tăng lượng nước thải, sử dụng các chất bơm kiểm soát bọt.

- Do quá nhiều dầu và chất béo trong hệ thống. Khắc phục: tăng cường loại bỏ chất béo. Sử dụng các chất bơm kiểm soát bọt. Bổ sung các chương trình tiền xử lý.

- Do các vi khuẩn váng bám tạo bọt. Khắc phục: loại bỏ các vi khuẩn này.

g. Xuất hiện những đám bọt lớn trên bề mặt bể hiếu khí

- Do bùn hoạt tính trẻ, lượng bùn ít. Khắc phục: tăng tuổi bùn, giảm cung cấp nước thải, sử dụng các chất bơm kiểm soát bọt.

- Do các chất tẩy rửa. Khắc phục: hạn chế các chất hoạt động bề mặt, sử dụng các chất bơm kiểm soát bọt.

Các biện pháp kiểm soát bùn khó lắng

Bùn khó lắng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình vận hành hệ thống và chất lượng xử lý nước thải đầu ra. Vì thế, các biện pháp kiểm soát bùn khó lắng sau đây:

a. Kiểm soát bùn dạng khối

Khi kiểm soát bùn dạng khối, cần lưu ý những yếu tố sau đây:

* Thành phần nước thải

Nước thải chứa nhiều các nguyên tố dạng vết cũng gây ra hiện tượng bùn tạo khối. Đối với nước thải công nghiệp, thành phần Nitơ và Phốt-pho cần được kiểm tra trước khi đưa vào hệ thống xử lý, sự thiếu hụt dinh dưỡng trong nước thải công nghiệp với hàm lượng BOD cao sẽ tạo nên khối bùn. Sự dao động pH cũng là yếu tố gây bất lợi đối với thiết kế. Sự khác nhau về tải trọng khi vận hành hệ thống hoạt động một mẻ cũng gây ra hiện tượng bùn tạo khối.

* Nồng độ oxy cần duy trì tối thiểu 2 mg/l.

* Thời gian lưu bùn (SRT)

Cần được kiểm tra và tính toán sao cho nằm trong khoảng giá trị chấp nhận được. Trong nhiều trường hợp, ở các hệ thống khuấy trộn hoàn toàn với thời gian lưu bùn lớn và tỉ số F/M nhỏ thường xuất hiện vi khuẩn dạng sợi. Ở những hệ thống như vậy, các vi khuẩn này hay cạnh tranh nhau về thức ăn. Nhiều nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cùng với các mô hình hoàn chỉnh đã đưa ra những hình dạng bể phản ứng hỗ trợ cho bùn tạo bông thay vì sự phát triển các vi khuẩn dạng sợi. Những bể này được gọi là selector.

* Nồng độ dinh dưỡng

Mặc dù liều lượng dinh dưỡng cần để ngăn chặn sự phát triển quá mức của các vi khuẩn dạng sợi là duy nhất ở từng hệ thống, tuy nhiên khi không thể xác định chính xác được con số này thì theo Richard nên duy trì:

- Nồng độ N vô cơ (NH4 _N, NO2 _ N, NO3 _N ) lớn hơn 1mg/l.

- Nồng độ orthophosphate photpho (PO43-_P) lớn hơn 0.2mg/l.

* pH

pH là một thông số kỹ thuật quan trọng của bùn hoạt tính nhưng lại thường xuyên bị lờ đi do giá trị của nó thường chỉ thay đổi ở 2 mức. Vi sinh vật chỉ bị ảnh hưởng khi pH < 6.0-6.5 và > 8.5. Để tránh tình trạng phát triển quá mức của nấm do pH thấp, cần trang bị các thiết bị điều chỉnh pH, tối thiểu cũng phải có thiết bị định liều lượng vôi.

* Nhiệt độ

Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến 2 thông số sau:

- Nhiệt độ tăng làm giảm độ hoà tan của oxy trong nước

- Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ của quá trình chuyển hoá. Quá trình này lại cần oxy hoà tan nên tốc độ tiêu thụ DO cũng tăng.

Vì vậy, nhiệt độ chỉ ảnh hưởng chủ yếu đến sự phát triển của những vi khuẩn dạng sợi do DO thấp như Sphaerotilus natans và loài 1701. Richard đã chạy mô hình khảo

sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự phát triển cạnh tranh giữa loài 1701 và một loại vi sinh vật tạo bông. Từ đó, đưa ra kết luận rằng ở nhiệt độ lớn hơn hoặc bằng 28oC, loài 1701 phát triển mạnh hơn loài tạo bông đang nghiên cứu. Như vậy ta có thể rút ra kết luận rằng nhiệt độ tăng thì nồng độ DO cần phải tăng để ngăn quá trình bùn khối gây ra do các vi khuẩn dạng sợi phát triển trong nước có DO thấp.

b. Kiểm soát bọt váng

Gạn bọt một cách hệ thống nhằm loại bỏ và phá hủy bùn nổi trong bể sục khí. Chất dùng để gạn bỏ bọt không tuần hoàn lại bể lắng, vì việc này sẽ dẫn tới sự sinh sôi của các vi khuẩn gây bọt váng. Ngoài ra, cũng không nên tuần hoàn chất này vể bể aerotank.

Dùng Clo phun xịt lên bề mặt bọt Nocardia.

Sự hiện diện của Nocardia cũng như Nocardia-Microthrix liên quan tới nươc thải chứa nhiều chất béo và dầu mỡ. Vì vậy giảm dầu mỡ trong nước thải cũng là một biện pháp để ngăn ngừa sự phát triển của các vi khuẩn gây bọt váng này.

Trong trường hợp bọt váng gây nên bởi Microthrix parvilla, liều lượng Clo sử dụng phải gấp 10-100 lần liều lượng cấn thiết vì Microthrix parvilla có khả năng chịu độc clo tốt hơn so với các vi khuẩn dạng sợi khác. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm ở Anh, người ta thấy rằng liều lượng clo khoảng 3g/kg là đủ để kiểm soát Microthrix parvilla.

Để tránh trường hợp xấu khi sử dụng Clo quá liều, Duchene và Pujol đã kiểm tra khả năng kiểm soát bọt của các chất keo tụ. Khi thêm vào chất keo tụ FeCl3 ở liều lượng 4g/kg.ngày có thể làm giảm bọt Norcadia trong vòng 2 tuần. Phèn nhôm cũng cho kết quả tương tự. Khi đó, Norcadia không bị loại bỏ mà dinh chặt vào bông bùn. Vì vậy, khi ngưng cho chất keo tụ, Norcadia xuất hiện trở lại trong vòng 2 tuần. (Jiri Wanner).

c. Kiểm soát bùn nổi

Bùn nổi có thể kiểm soát bằng các biện pháp sau:

- Tăng lượng bùn tuần hoàn thải bỏ từ bể lắng đợt hai, nhằm giảm thời gian lưu bùn trong bể lắng.

- Giảm thời gian lưu bùn để tránh quá trình nitrat hoá. Nơi có khí hậu ấm, rất khó vận hành ở thời gian lưu bùn ngắn để tránh nitrat hoá.

- Nếu quá trình bùn hoạt tính đòi hỏi nitrat hoá, thì nên sử dụng mô hình dòng chảy nút. Khi đó, bể đầu tiên sẽ là vùng yếm khí. Ở đây, các vi khuẩn sẽ được hoà trộn cùng với các ion nitrat, ion nitrit từ bùn tuần hoàn và BOD trong nước thải. Ở vùng yếm khí, các vi khuẩn trong điều kiện ít oxy, cùng sự hiện diện của các ion nitrit và nitrat, BOD sẽ thúc đẩy quá trình đề nitrat hoá.

Lời kết

Trên đây là những vấn đề thường gặp trong quá trình vận hành hệ thống bùn hoạt khí và cách khắc phục, bên cạnh đó hướng một số biện pháp mà Công ty TNHH Giải pháp Công nghệ Môi trường Phước Trình muốn cung cấp đến cho Quý đọc giả. Hy vọng bài viết này mang đến những kiến thức hữu ích khi vận hành hệ thống. Nếu có thắc mắc gì hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được giải đáp thắc mắc nhé.