Bể Hiếu Khí – Cấu Tạo, Nguyên Lý, Các Công Nghệ Và Cách Vận Hành

Bể hiếu khí là công trình sinh học sử dụng vi sinh vật hoạt động trong môi trường có oxy để phân hủy chất hữu cơ, giảm BOD, một phần COD có khả năng phân hủy sinh học và hỗ trợ chuyển hóa amoni khi điều kiện phù hợp. Tùy thiết kế, sinh khối trong bể có thể tồn tại ở dạng bùn hoạt tính lơ lửng như Aerotank, bám trên giá thể như MBBR hoặc kết hợp với màng trong MBR. Vì vậy, lựa chọn bể hiếu khí cần dựa trên tải lượng ô nhiễm, mục tiêu đầu ra, diện tích, nhu cầu oxy và khả năng vận hành thay vì chỉ dựa vào lưu lượng nước thải.

[HÌNH ẢNH 01 – BỂ HIẾU KHÍ]
Vị trí: Sau sapo.
Tên file:be-hieu-khi.webp
ALT: Bể hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải
Chú thích: Bể hiếu khí cung cấp môi trường có oxy để vi sinh chuyển hóa chất hữu cơ và amoni.

Bể hiếu khí là gì?

Bể hiếu khí là một nhóm bể xử lý nước thải trong đó oxy được duy trì để các quá trình sinh học hiếu khí diễn ra.

Trong bể thường có sự tương tác giữa:

Nước thải;

Chất hữu cơ;

Vi sinh vật;

Oxy hòa tan;

Nitơ;

Photpho;

Các chất dinh dưỡng khác.

Vi sinh sử dụng một phần chất ô nhiễm làm nguồn carbon và năng lượng.

Quá trình oxy hóa hữu cơ có thể mô tả đơn giản:

Chất hữu cơ + O₂ → CO₂ + H₂O + Sinh khối mới

Nếu điều kiện phù hợp, bể còn có thể xảy ra quá trình nitrat hóa:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

Do đó, bể hiếu khí thường là công trình quan trọng trong nhiều hệ thống xử lý sinh hoạt và công nghiệp.

Bể hiếu khí có phải bể Aerotank không?

Không hoàn toàn.

Đây là điểm cần phân biệt rõ.

Bể hiếu khí là khái niệm rộng chỉ nhóm công trình sinh học vận hành trong điều kiện có oxy.

Bể Aerotank là một dạng bể hiếu khí sử dụng công nghệ bùn hoạt tính lơ lửng.

Có thể hình dung:

Bể hiếu khí
→ Aerotank
→ MBBR hiếu khí
→ MBR hiếu khí
→ SBR trong pha hiếu khí
→ Biofilter hiếu khí
→ Một số công trình màng sinh học khác

Vì vậy:

Aerotank là bể hiếu khí, nhưng không phải mọi bể hiếu khí đều là Aerotank.

Đây cũng là lý do hai chủ đề nên có hai bài SEO riêng.

Bể hiếu khí dùng để làm gì?

Chức năng cụ thể phụ thuộc vào nước thải và công nghệ.

Xử lý BOD

Đây là một trong những nhiệm vụ chính.

Vi sinh dị dưỡng sử dụng phần chất hữu cơ dễ phân hủy trong nước.

Nhờ đó BOD được giảm đáng kể khi:

Có đủ sinh khối;

Oxy phù hợp;

pH phù hợp;

Tải lượng không vượt khả năng công trình.

Xử lý COD

Bể hiếu khí có thể giảm phần COD có khả năng phân hủy sinh học.

Tuy nhiên, không phải toàn bộ COD đều có thể được xử lý bằng sinh học.

COD khó phân hủy có thể cần:

Hóa lý;

Oxy hóa nâng cao;

Hấp phụ;

Màng;

Công nghệ phù hợp khác.

Chuyển hóa amoni

Trong điều kiện phù hợp, vi sinh nitrat hóa chuyển:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

Quá trình này giúp giảm amoni nhưng chưa đồng nghĩa loại bỏ hoàn toàn nitơ tổng.

Hỗ trợ xử lý nitơ

Để loại bỏ nitơ, bể hiếu khí thường phối hợp với bể thiếu khí.

Ví dụ:

Anoxic → Hiếu khí → Lắng → Tuần hoàn

Nitrate tạo tại vùng hiếu khí được tuần hoàn về Anoxic để tiếp tục khử thành khí N₂.

[HÌNH ẢNH 02 – NGUYÊN LÝ BỂ HIẾU KHÍ]
Tên file:nguyen-ly-be-hieu-khi.webp
ALT: Nguyên lý xử lý sinh học trong bể hiếu khí
Chú thích: Oxy và vi sinh là hai yếu tố quan trọng trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí.

Cấu tạo bể hiếu khí

Cấu tạo thay đổi tùy công nghệ nhưng thường có một số thành phần cơ bản.

Thân bể

Có thể sử dụng:

Bê tông cốt thép;

Thép;

Composite;

Vật liệu phù hợp khác.

Máy thổi khí

Blower cung cấp không khí cho bể.

Hệ thống phân phối khí

Bao gồm:

Đường ống;

Van;

Ống nhánh;

Diffuser.

Sinh khối

Tùy công nghệ, sinh khối có thể tồn tại:

Lơ lửng;

Bám dính;

Kết hợp cả hai.

Giá thể

MBBR và một số công nghệ biofilm sử dụng vật liệu làm bề mặt cho vi sinh phát triển.

Thiết bị đo

Có thể bao gồm:

DO;

pH;

Nhiệt độ;

ORP;

MLSS đối với hệ phù hợp.

Đường tuần hoàn

Một số cấu hình cần:

Tuần hoàn bùn;

Tuần hoàn nitrate;

Tuần hoàn nước.

[HÌNH ẢNH 03 – CẤU TẠO BỂ HIẾU KHÍ]
Tên file:cau-tao-be-hieu-khi.webp
ALT: Cấu tạo bể hiếu khí xử lý nước thải
Chú thích: Bể hiếu khí cần hệ thống cấp khí, sinh khối và các thiết bị phụ trợ phù hợp với công nghệ.

Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí

Nước sau tiền xử lý được đưa vào bể và tiếp xúc với quần thể vi sinh xử lý nước thải.

Không khí được cấp vào nước.

Oxy hòa tan được vi sinh sử dụng trong quá trình chuyển hóa.

Có thể chia hoạt động thành ba nhóm chính.

Chuyển hóa chất hữu cơ

Vi sinh dị dưỡng sử dụng chất hữu cơ làm cơ chất.

Một phần được oxy hóa để tạo năng lượng.

Một phần được sử dụng để hình thành sinh khối mới.

Hô hấp nội sinh

Khi lượng cơ chất thấp, vi sinh tiếp tục sử dụng vật chất nội bào cho quá trình duy trì.

Nitrat hóa

Nếu hệ thống đủ tuổi bùn, oxy và điều kiện môi trường phù hợp, các nhóm vi sinh chuyên biệt có thể oxy hóa amoni.

Ba quá trình này có tốc độ và điều kiện khác nhau nên thiết kế phải xác định rõ mục tiêu xử lý.

Các loại bể hiếu khí phổ biến

Không có duy nhất một loại bể hiếu khí.

Các công nghệ thường gặp gồm:

Việc lựa chọn phụ thuộc vào từng dự án.

Bể hiếu khí Aerotank

Aerotank là dạng phổ biến nhất của công nghệ bùn hoạt tính.

Trong bể:

Vi sinh tồn tại chủ yếu ở dạng lơ lửng;

Oxy được cung cấp liên tục hoặc theo chế độ thiết kế;

Hỗn hợp nước – bùn được đưa sang bể lắng.

Bùn sau lắng:

Một phần tuần hoàn → Aerotank

Một phần → Xả bùn dư

Điểm mạnh

Aerotank có:

Nguyên lý rõ ràng;

Kinh nghiệm ứng dụng rộng;

Khả năng xử lý BOD tốt với nước phù hợp;

Dễ kết hợp Anoxic.

Điểm cần kiểm soát

MLSS;

F/M;

SRT;

DO;

Bùn tuần hoàn;

Khả năng lắng.

Các thông số này nên được phân tích chuyên sâu tại bài Bể Aerotank, thay vì lặp lại toàn bộ trong bài bể hiếu khí.

Bể hiếu khí MBBR

MBBR sử dụng giá thể chuyển động.

Vi sinh phát triển thành biofilm trên bề mặt giá thể.

Nguyên lý

Blower vừa:

Cung cấp oxy;

Tạo chuyển động giá thể;

Hỗ trợ tiếp xúc nước – màng vi sinh.

Cấu tạo đặc trưng

Ngoài blower và diffuser, MBBR có:

Carrier;

Lưới giữ giá thể;

Hệ thống phân phối khí phù hợp.

Điểm mạnh

Giá thể tạo thêm diện tích cho sinh khối phát triển.

Điều này có thể hữu ích khi:

Cần tăng mật độ sinh khối;

Cải tạo công trình;

Diện tích hạn chế.

Không phải cứ thêm nhiều giá thể là tốt

Tỷ lệ filling phải dựa trên:

Diện tích bề mặt hiệu dụng;

Tải lượng;

Thể tích;

Khả năng chuyển động;

Hệ thống khí.

Nếu nhồi quá nhiều carrier, chuyển động và truyền khối có thể bị ảnh hưởng.

[HÌNH ẢNH 04 – AEROTANK VÀ MBBR]
Tên file:aerotank-va-mbbr-hieu-khi.webp
ALT: So sánh bể hiếu khí Aerotank và MBBR
Chú thích: Aerotank sử dụng bùn lơ lửng, còn MBBR phát triển màng vi sinh trên giá thể.

Bể hiếu khí MBR

MBR kết hợp xử lý sinh học với màng.

Điểm khác biệt lớn nằm ở khâu tách sinh khối.

Hệ truyền thống

Bể sinh học → Bể lắng

MBR

Bể sinh học → Màng

Màng giúp giữ lại chất rắn và sinh khối.

Ưu điểm

Có thể:

Giảm phụ thuộc vào khả năng lắng;

Duy trì sinh khối cao;

Cho chất lượng nước tách tốt;

Tiết kiệm một phần diện tích trong một số dự án.

Hạn chế

Cần kiểm soát:

Fouling;

TMP;

Làm sạch màng;

Khí rửa màng;

Điện năng;

Tuổi thọ màng.

Do đó MBR không nên được lựa chọn chỉ vì “nước đầu ra đẹp”.

Bể hiếu khí SBR

SBR thực hiện các công đoạn theo chu kỳ.

Một chu kỳ điển hình:

Nạp → Phản ứng → Lắng → Rút nước → Chờ

Trong pha phản ứng hiếu khí, blower cung cấp oxy để vi sinh xử lý chất hữu cơ và thực hiện các quá trình cần thiết.

Ưu điểm

Có thể tích hợp nhiều công đoạn trong một bể.

Hạn chế

Vận hành phụ thuộc:

Chu kỳ;

Timer/PLC;

Decanter;

Khả năng cân bằng lưu lượng.

Đối với nguồn thải liên tục, cần tính kỹ số bể hoặc thể tích đệm.

Bể lọc sinh học hiếu khí

Khác với Aerotank, biofilter sử dụng vật liệu để vi sinh bám.

Nước đi qua hoặc tiếp xúc với lớp vật liệu mang biofilm.

Vật liệu

Có thể sử dụng nhiều dạng media tùy công nghệ.

Nguyên lý

Chất hữu cơ và oxy khuếch tán vào biofilm.

Vi sinh chuyển hóa chất ô nhiễm.

Điểm cần lưu ý

Cần kiểm soát:

Phân phối nước;

Oxy;

Tắc nghẽn;

Sinh khối dư;

Tổn thất áp lực nếu có.

IFAS – kết hợp Aerotank và giá thể

IFAS – Integrated Fixed-film Activated Sludge kết hợp:

Bùn hoạt tính lơ lửng;

Biofilm trên carrier.

Có thể hiểu đây là phương án khai thác đồng thời hai dạng sinh khối.

Ứng dụng

IFAS có thể được xem xét khi cần:

Tăng năng lực bể hiện hữu;

Tăng sinh khối nitrat hóa;

Cải tạo hệ thống.

Tuy nhiên cần kiểm tra toàn bộ:

Blower;

Lưới giữ giá thể;

Bể lắng;

MLSS;

Thủy lực.

Oxy hòa tan trong bể hiếu khí

DO là thông số trực tiếp phản ánh lượng oxy hòa tan trong nước.

Vì sao DO quan trọng?

Oxy được sử dụng cho:

Oxy hóa carbon;

Hô hấp vi sinh;

Nitrat hóa.

DO thấp

Có thể dẫn đến:

Giảm tốc độ xử lý hữu cơ;

Nitrat hóa kém;

Mùi;

Thay đổi quần thể sinh học.

DO quá cao

Có thể làm:

Tăng điện blower;

Không tạo thêm hiệu quả tương ứng;

Gây lãng phí năng lượng.

Do đó, mục tiêu không phải DO càng cao càng tốt, mà là DO đủ cho quá trình cần thiết.

Máy thổi khí bể hiếu khí

Blower thường là thiết bị tiêu thụ điện đáng kể trong hệ thống sinh học.

Không nên chọn blower chỉ theo:

HP;

kW;

Công suất hệ thống m³/ngày.

Cần tính:

Nhu cầu oxy → Hiệu suất truyền oxy → Lưu lượng khí → Áp suất → Blower

Áp suất blower

Phụ thuộc:

Độ sâu nước;

Diffuser;

Đường ống;

Van;

Tổn thất hệ thống.

Lưu lượng khí

Phụ thuộc vào nhu cầu oxy và hiệu suất chuyển oxy thực tế.

Hai bể cùng thể tích chưa chắc cần blower giống nhau.

Hệ thống phân phối khí bể hiếu khí

Diffuser thường được đặt gần đáy bể.

Có thể sử dụng:

Đĩa khí;

Ống khí;

Diffuser bọt mịn;

Diffuser bọt thô trong một số ứng dụng.

Bọt mịn

Có diện tích tiếp xúc khí – nước lớn hơn và thường cho hiệu quả truyền oxy tốt.

Bọt thô

Có thể hữu ích khi mục tiêu khuấy trộn mạnh hoặc trong điều kiện đặc thù.

Bố trí khí không đều

Có thể tạo:

Vùng chết;

DO thấp cục bộ;

Lắng bùn;

Hiệu quả xử lý không ổn định.

[HÌNH ẢNH 05 – HỆ THỐNG CẤP KHÍ]
Tên file:he-thong-cap-khi-be-hieu-khi.webp
ALT: Máy thổi khí và đĩa phân phối khí bể hiếu khí
Chú thích: Hệ thống cấp khí cần đáp ứng đồng thời nhu cầu oxy và yêu cầu khuấy trộn.

Nhu cầu oxy của bể hiếu khí

Nhu cầu oxy không thể tính chỉ theo thể tích bể.

Cần xem xét ít nhất:

Tải hữu cơ

BOD/COD có khả năng phân hủy càng cao thì nhu cầu oxy càng lớn.

Amoni

Nitrat hóa cần thêm lượng oxy đáng kể.

Sinh khối

Hô hấp nội sinh cũng tiêu thụ oxy.

Điều kiện thực tế

Khả năng truyền oxy thay đổi theo:

Nhiệt độ;

Độ sâu;

Nồng độ chất rắn;

Đặc tính nước;

Loại diffuser.

Do đó, tính blower nên dựa trên nhu cầu oxy thực tế thay vì lấy một hệ số khí cố định cho mọi dự án.

Bể hiếu khí xử lý BOD như thế nào?

BOD đại diện cho phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện thử nghiệm.

Vi sinh dị dưỡng sử dụng phần hữu cơ này.

Quá trình đơn giản:

BOD + O₂ + Vi sinh → CO₂ + H₂O + Sinh khối

Một phần BOD trở thành sinh khối mới.

Đây là nguyên nhân hệ thống phát sinh bùn dư.

Bể hiếu khí xử lý COD như thế nào?

COD bao gồm phạm vi chất có khả năng bị oxy hóa rộng hơn BOD.

Có thể chia theo góc nhìn vận hành thành:

COD dễ phân hủy;

COD phân hủy chậm;

COD khó phân hủy.

Bể hiếu khí chủ yếu xử lý phần có khả năng sinh học.

Nếu COD đầu ra vẫn cao dù BOD thấp, cần xem xét khả năng tồn tại COD trơ hoặc khó phân hủy.

Khi đó tăng vi sinh hoặc tăng khí chưa chắc giải quyết được.

Bể hiếu khí xử lý amoni như thế nào?

Amoni được oxy hóa qua quá trình nitrat hóa.

Khái quát:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

Nhóm vi sinh thực hiện quá trình này phát triển chậm hơn nhiều vi sinh dị dưỡng.

Do đó, nitrat hóa nhạy với:

SRT;

DO;

pH;

Nhiệt độ;

Độ kiềm;

Chất độc.

Vì sao BOD đạt nhưng amoni vẫn cao?

Đây là tình trạng hoàn toàn có thể xảy ra.

Vi sinh xử lý carbon có thể hoạt động tốt trong khi nhóm nitrat hóa chưa đủ hoặc bị ức chế.

Do đó cần chẩn đoán riêng thay vì chỉ nhìn COD/BOD.

Bể hiếu khí và bể thiếu khí khác nhau thế nào?

Hai bể thường được kết hợp thay vì xem là hai công nghệ cạnh tranh.

Bể hiếu khí và bể kỵ khí khác nhau thế nào?

Hiếu khí

Cần cấp oxy.

Phù hợp với nhiều nguồn có tải hữu cơ từ thấp đến trung bình hoặc sau tiền xử lý.

Kỵ khí

Không cấp oxy hòa tan như hiếu khí.

Có thể phù hợp với dòng hữu cơ đậm đặc.

Kết hợp

Một số hệ thống công nghiệp sử dụng:

Kỵ khí → Hiếu khí

Kỵ khí giảm tải hữu cơ trước.

Hiếu khí xử lý hoàn thiện phía sau.

Cách này có thể giảm nhu cầu oxy nếu nguồn nước phù hợp.

Bể hiếu khí xử lý nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt thường chứa:

BOD;

COD;

TSS;

Nitơ;

Photpho.

Các công nghệ hiếu khí có thể gồm:

Aerotank;

MBBR;

SBR;

MBR;

AAO kết hợp vùng thiếu khí.

Khu dân cư và chung cư

Lưu lượng thường biến động theo giờ.

Bể điều hòa có vai trò quan trọng trước sinh học.

Khách sạn

Có thể có biến động theo tỷ lệ lấp đầy.

Trường học

Lưu lượng thay đổi mạnh theo giờ và ngày học.

Do đó, lựa chọn công nghệ cần xét cả chế độ phát sinh chứ không chỉ công suất trung bình.

Bể hiếu khí xử lý nước thải công nghiệp

Bể hiếu khí có thể ứng dụng cho nhiều nguồn xử lý nước thải công nghiệp, nhưng tiền xử lý thường quyết định khả năng vận hành ổn định.

Thực phẩm

Có thể chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy.

Thủy sản

Cần kiểm soát TSS, dầu mỡ và tải protein trước sinh học.

Dệt nhuộm

Cần xem xét màu, pH, muối và COD khó phân hủy.

Xi mạ

Kim loại nặng và hóa chất đặc thù có thể ức chế vi sinh nên thường cần xử lý riêng trước.

Giấy

Cần xem xét xơ sợi, TSS và đặc tính COD.

Không nên đưa trực tiếp mọi dòng sản xuất vào bể hiếu khí chỉ vì hệ thống có khả năng xử lý sinh học.

Những yếu tố ảnh hưởng đến bể hiếu khí

Tải lượng BOD/COD

Tải tăng đột ngột có thể làm nhu cầu oxy tăng nhanh.

DO

Thiếu oxy hạn chế quá trình.

pH

pH quá thấp hoặc quá cao có thể ức chế vi sinh.

Nhiệt độ

Ảnh hưởng tốc độ phản ứng và khả năng hòa tan oxy.

Dinh dưỡng

Một số nước công nghiệp giàu carbon nhưng thiếu N/P.

Chất độc

Có thể gồm:

Chất oxy hóa;

Kim loại;

Dung môi;

Hóa chất sản xuất;

Chất khử trùng.

Độ mặn

Nồng độ muối cao hoặc thay đổi đột ngột có thể ảnh hưởng quần thể vi sinh.

[HÌNH ẢNH 06 – YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG]
Tên file:yeu-to-anh-huong-be-hieu-khi.webp
ALT: Các yếu tố ảnh hưởng đến bể hiếu khí
Chú thích: Tải lượng, oxy, pH, nhiệt độ và chất ức chế quyết định sự ổn định của hệ sinh học.

Thiết kế bể hiếu khí cần dữ liệu gì?

Trước khi lựa chọn công nghệ cần xác định:

Lưu lượng

Q trung bình;

Q cực đại;

Phân bố theo giờ;

Phân bố theo ca.

Chất lượng nước

Cần tối thiểu xem xét:

BOD;

COD;

TSS;

NH₄-N;

TN;

TP;

pH;

Dầu mỡ;

Chất đặc thù.

Khả năng phân hủy sinh học

Hai nguồn cùng COD = 1.000 mg/L nhưng khả năng xử lý sinh học có thể khác nhau rất lớn.

Yêu cầu đầu ra

Cần biết mục tiêu:

BOD/COD;

Amoni;

Nitơ;

TSS;

Tái sử dụng nếu có.

Mặt bằng

Mặt bằng ảnh hưởng lựa chọn Aerotank, MBBR, MBR hoặc giải pháp khác.

Tính tải lượng cho bể hiếu khí

Công thức cơ bản:

L = Q × C / 1.000

Trong đó:

L: kg/ngày;

Q: m³/ngày;

C: mg/L.

Ví dụ

Nếu:

Q = 300 m³/ngày;

BOD vào bể = 400 mg/L;

thì:

L = 300 × 400 / 1.000 = 120 kg BOD/ngày

Đây là tải lượng mà công trình phải xử lý.

Nếu cùng 300 m³/ngày nhưng BOD chỉ 100 mg/L:

L = 30 kg BOD/ngày

Hai hệ thống có cùng lưu lượng nhưng tải hữu cơ chênh nhau bốn lần.

Vì vậy không thể chọn bể chỉ theo m³/ngày.

Thời gian lưu của bể hiếu khí

HRT có thể tính:

HRT = V / Q

Nhưng không có một HRT cố định áp dụng cho tất cả công nghệ.

Aerotank, MBBR, MBR và SBR có:

Cơ chế giữ sinh khối khác nhau;

Tải trọng khác nhau;

Mục tiêu khác nhau.

Do đó HRT chỉ là một thông số kiểm tra trong thiết kế tổng thể.

Chiều sâu bể hiếu khí

Chiều sâu ảnh hưởng đến:

Kết cấu;

Hiệu quả cấp khí;

Áp suất blower;

Diện tích;

Khả năng bảo trì.

Bể sâu hơn có thể hỗ trợ thời gian tiếp xúc khí nhưng cũng làm tăng áp suất mà blower phải thắng.

Không nên mặc định càng sâu càng tốt.

Khởi động bể hiếu khí

Kiểm tra thiết bị

Cần chạy thử:

Blower;

Diffuser;

Bơm;

Mixer nếu có;

Cảm biến.

Kiểm tra nước

Đảm bảo không có điều kiện gây sốc nghiêm trọng như pH bất thường hoặc hóa chất ức chế.

Bổ sung sinh khối

Tùy công nghệ có thể sử dụng:

Bùn hoạt tính;

Nguồn vi sinh thích hợp;

Chế phẩm sinh học khi cần.

Tăng tải dần

Không nên mặc định đưa 100% tải vào ngay ngày đầu.

Theo dõi

Cần quan sát:

DO;

pH;

Bùn;

Biofilm;

COD/BOD;

Amoni;

Mùi;

Bọt.

Vận hành bể hiếu khí

Một checklist vận hành có thể gồm:

Nên theo dõi xu hướng dữ liệu thay vì chỉ ghi nhận một giá trị.

Những sự cố thường gặp ở bể hiếu khí

DO thấp

Nguyên nhân có thể gồm:

Blower yếu;

Diffuser tắc;

Tải hữu cơ tăng;

Sinh khối cao;

Rò đường khí.

Bể có mùi

Có thể liên quan đến:

Thiếu oxy;

Vùng chết;

Nước lưu lâu;

Bùn tích tụ.

Bọt trắng

Có thể xuất hiện khi:

Hệ mới;

Sinh khối thấp;

Có chất hoạt động bề mặt.

Bọt nâu

Có thể liên quan đến:

Tuổi bùn;

Dầu mỡ;

Quần thể vi sinh.

Nước sau xử lý đục

Cần phân biệt:

Bùn trôi;

TSS đầu vào;

Biofilm bong;

Khả năng tách bùn kém.

COD đầu ra cao dù bể hiếu khí vẫn sục khí mạnh

Tăng khí không phải lúc nào cũng giải quyết COD.

Cần kiểm tra:

COD đầu vào có tăng không?

COD có khả năng phân hủy sinh học không?

pH có phù hợp?

Có chất độc không?

Sinh khối có đủ?

Thời gian tiếp xúc có đủ?

Bùn có bị trôi?

Tiền xử lý có hoạt động?

Nếu COD chủ yếu là phần khó phân hủy, tăng blower chỉ làm tăng điện.

Amoni đầu ra cao

Nếu BOD đạt nhưng NH₄-N không đạt, cần tập trung vào quá trình nitrat hóa.

Kiểm tra:

DO;

SRT nếu là bùn hoạt tính;

Biofilm nếu là MBBR;

pH;

Độ kiềm;

Nhiệt độ;

Tải amoni;

Chất ức chế.

Không nên mặc định bổ sung thêm men vi sinh trước khi kiểm tra các điều kiện trên.

Bể hiếu khí bị mất vi sinh

Trước tiên cần xác định nguyên nhân.

Có thể do:

Hóa chất;

Mất khí;

Sốc pH;

Sốc nhiệt;

Quá tải;

Xả bùn sai;

Nước đầu vào thay đổi.

Trình tự phục hồi:

Ngăn nguồn gây sốc → Khôi phục điều kiện → Kiểm tra thiết bị → Giảm tải khi cần → Đánh giá sinh khối → Cấy bổ sung nếu cần → Tăng tải dần

Nếu không xử lý nguyên nhân, vi sinh mới bổ sung cũng có thể tiếp tục suy giảm.

Bể hiếu khí bị quá tải

Các dấu hiệu có thể gồm:

DO giảm;

COD đầu ra tăng;

Bọt thay đổi;

Bùn lắng kém;

Amoni tăng;

Blower chạy tối đa liên tục.

Không phải lúc nào cũng cần xây thêm bể

Có thể audit:

Bể điều hòa;

Tiền xử lý;

Khả năng cấp oxy;

Tải hữu cơ;

Sinh khối;

Bể lắng;

Dòng tuần hoàn.

Sau đó mới đánh giá:

Tăng thể tích;

Cải tạo MBBR/IFAS;

Thay đổi công nghệ;

Nâng cấp blower;

Bổ sung tiền xử lý.

Cách giảm điện cho bể hiếu khí

Cấp khí thường là nguồn tiêu thụ năng lượng lớn.

Kiểm soát DO

Có thể sử dụng:

Cảm biến DO → PLC → Biến tần → Blower

Vệ sinh diffuser

Diffuser tắc làm tăng áp suất và giảm hiệu suất truyền khí.

Chia blower theo tải

Thay vì một blower rất lớn chạy liên tục, một số hệ thống có thể sử dụng nhiều máy để linh hoạt theo tải.

Kiểm soát tải đầu vào

Nếu TSS, dầu mỡ hoặc tải hữu cơ đáng lẽ phải được loại ở tiền xử lý nhưng đi hết vào sinh học, nhu cầu oxy sẽ tăng.

Tối ưu công nghệ

Trong một số trường hợp, tiền xử lý hoặc kỵ khí trước hiếu khí có thể giảm đáng kể tải cần sục khí.

Chi phí bể hiếu khí phụ thuộc vào yếu tố nào?

Chi phí đầu tư

Bao gồm:

Thân bể;

Blower;

Diffuser;

Đường khí;

Giá thể nếu có;

Màng nếu là MBR;

Bơm;

Cảm biến;

Tủ điện.

Chi phí vận hành

Gồm:

Điện;

Bùn;

Bảo trì;

Thay diffuser;

Giá thể/màng tùy công nghệ;

Dinh dưỡng nếu cần.

Không nên chỉ so CAPEX

Một công nghệ rẻ hơn lúc xây dựng có thể tiêu thụ điện hoặc diện tích nhiều hơn trong nhiều năm vận hành.

Nên đánh giá:

CAPEX + OPEX + Bảo trì + Tuổi thọ + Khả năng mở rộng

Nên chọn Aerotank, MBBR, SBR hay MBR?

Không có công nghệ tốt nhất cho mọi dự án.

Bảng chỉ mang tính định hướng.

Quyết định cuối cùng cần dựa trên nước thực tế và tổng chi phí vòng đời.

Cách lựa chọn bể hiếu khí phù hợp

Có thể đi theo trình tự:

Nguồn nước → Lưu lượng → BOD/COD → Khả năng phân hủy → NH₄-N → Chất ức chế → Mục tiêu đầu ra → Mặt bằng → Công nghệ → Nhu cầu oxy → Tách bùn → CAPEX/OPEX

Nếu nước dễ phân hủy và mặt bằng phù hợp

Aerotank có thể là lựa chọn đáng xem xét.

Nếu cần tăng mật độ sinh khối

MBBR hoặc IFAS có thể phù hợp.

Nếu muốn vận hành theo chu kỳ

Có thể đánh giá SBR.

Nếu yêu cầu chất lượng nước tách cao

Có thể xem xét MBR.

Không nên quyết định chỉ dựa trên quảng cáo công nghệ.

Câu hỏi thường gặp về bể hiếu khí

Bể hiếu khí là gì?

Bể hiếu khí là công trình sinh học duy trì oxy để vi sinh phân hủy chất hữu cơ và thực hiện các quá trình sinh học cần điều kiện hiếu khí.

Bể hiếu khí có phải Aerotank không?

Aerotank là một loại bể hiếu khí. Ngoài Aerotank còn có MBBR, MBR, SBR và các công nghệ biofilm.

Bể hiếu khí có cần thổi khí liên tục không?

Phụ thuộc công nghệ và chế độ vận hành. Aerotank dòng liên tục thường cần duy trì oxy, trong khi SBR có thể cấp khí theo từng pha.

Bể hiếu khí xử lý được COD không?

Có thể xử lý phần COD có khả năng phân hủy sinh học. COD khó phân hủy có thể cần công nghệ bổ sung.

Bể hiếu khí có xử lý được amoni không?

Có, thông qua quá trình nitrat hóa nếu DO, tuổi bùn/biofilm, pH, độ kiềm và nhiệt độ phù hợp.

Bể hiếu khí có cần vi sinh không?

Có. Vi sinh là thành phần trực tiếp thực hiện các quá trình sinh học.

Tại sao bể hiếu khí phải sục khí?

Để cung cấp oxy cho vi sinh và hỗ trợ khuấy trộn tùy cấu hình công nghệ.

Bể hiếu khí có mùi hôi là do đâu?

Có thể do thiếu oxy, vùng chết, quá tải, bùn tích tụ hoặc nước đầu vào có thành phần gây mùi.

Bể hiếu khí càng lớn càng tốt không?

Không. Bể cần được tính theo tải lượng và công nghệ. Bể quá lớn làm tăng đầu tư và chưa chắc cải thiện hiệu quả.

MBBR có phải bể hiếu khí không?

MBBR có thể vận hành ở điều kiện hiếu khí khi được cấp oxy, nhưng công nghệ biofilm cũng có thể được bố trí cho các mục tiêu sinh học khác tùy cấu hình.

Kết luận

Bể hiếu khí là một nhóm công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, sử dụng oxy và quần thể vi sinh để giảm BOD, xử lý phần COD có khả năng phân hủy và hỗ trợ chuyển hóa amoni. Tùy cách duy trì sinh khối và vận hành, bể có thể sử dụng công nghệ Aerotank, MBBR, SBR, MBR, biofilter hoặc IFAS.

Điểm quan trọng khi thiết kế không phải chỉ xác định bể cần bao nhiêu m³ mà phải làm rõ tải lượng BOD/COD, amoni, khả năng phân hủy sinh học, nhu cầu oxy, dạng sinh khối, mục tiêu đầu ra, khả năng tách bùn và chi phí vận hành.

Khi lựa chọn đúng công nghệ và kiểm soát tốt DO, pH, tải lượng, vi sinh và hệ thống cấp khí, bể hiếu khí có thể trở thành công đoạn xử lý sinh học ổn định, đồng thời tạo nền tảng để kết hợp với thiếu khí, kỵ khí và các công đoạn hoàn thiện trong toàn bộ hệ thống.