Cải tạo hệ thống xử lý nước thải quá tải như thế nào?

Tóm tắt bài viết này với AI

Try with ChatGPT Try with Claude Try with AI Mode

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải quá tải: cách nhận diện quá tải thủy lực, hữu cơ, sốc tải, khảo sát điểm nghẽn và chọn giải pháp MBBR, IFAS phù hợp.

Nhiều trạm xử lý nước thải chạy ổn vài năm đầu rồi bắt đầu hụt hơi: bể sinh học nổi bọt, bể lắng trôi bùn, nước đầu ra lúc đạt lúc không. Thường thì thiết bị không hỏng. Nguyên nhân là lưu lượng hoặc tải ô nhiễm đã vượt mức thiết kế ban đầu, chẳng hạn khi nhà máy mở thêm dây chuyền, tòa nhà có thêm người ở hay bếp ăn nấu nhiều suất hơn.

Cải tạo đúng chỗ thì giữ lại được phần lớn bể và thiết bị đang có, không phải đập bỏ làm lại. Cái khó là phải biết trạm đang quá tải dạng nào và nghẽn ở công đoạn nào trước khi bỏ tiền vào một giải pháp.

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải quá tải là tìm ra công đoạn đang nghẽn rồi xử lý đúng chỗ đó. Cần phân biệt quá tải thủy lực, quá tải hữu cơ, quá tải bùn và sốc tải. Tùy kết quả khảo sát, có thể bổ sung bể điều hòa, tăng cường tiền xử lý, chuyển bể hiếu khí sang MBBR hoặc IFAS, nâng cấp hệ cấp khí và bể lắng, hoặc ghép thêm module. Không có một giải pháp chung cho mọi trạm.

Dấu hiệu trạm xử lý đang quá tải

Trạm hiếm khi quá tải chỉ sau một đêm. Thường các dấu hiệu nhỏ xuất hiện lác đác trong vài tháng. Người vận hành chữa tạm bằng cách châm thêm hóa chất hoặc chạy thêm máy thổi khí. Phải tới khi kết quả quan trắc vượt ngưỡng, mọi người mới nhận ra lỗi nằm ở công suất thiết kế chứ không nằm ở ca trực.

Những biểu hiện nào cho thấy trạm đang quá tải?

Dấu hiệu có thể chia thành ba nhóm: về nước, về bùn và về thiết bị. Nếu từ hai nhóm trở lên cùng xuất hiện, nhiều khả năng trạm đã chạy vượt công suất hoặc vượt tải ô nhiễm thiết kế.

• Dấu hiệu về nước: bể điều hòa hoặc hố thu thường xuyên đầy, có lúc phải cho tràn hoặc xả tắt; nước đầu ra đục hơn, màu đậm hơn; kết quả COD, BOD, amoni hoặc tổng nitơ tăng dần.
• Dấu hiệu về bùn: bùn nổi thành mảng trên bể lắng, một lớp bùn mỏng tràn qua máng thu; bùn hiếu khí ngả màu sẫm, có mùi hôi, lắng chậm khi thử lắng trong ống đong.
• Dấu hiệu về thiết bị: máy thổi khí chạy liên tục mà oxy hòa tan (DO, lượng oxy tan trong nước để vi sinh hô hấp) vẫn thấp; bơm gần như không được nghỉ; bể nén bùn và máy ép bùn không theo kịp lượng bùn sinh ra.

Cũng nên để ý mùi hôi quanh trạm. Vi sinh thiếu oxy thì quá trình phân hủy chuyển sang kỵ khí và sinh khí có mùi. Mùi thường đi kèm quá tải hữu cơ, vì chất bẩn đổ vào nhiều hơn lượng khí mà hệ cấp khí cung cấp được.

Quá tải khác gì với vận hành sai hay hỏng thiết bị?

Ba trường hợp này có triệu chứng khá giống nhau nên rất dễ đoán nhầm. Vận hành sai là khi tải vẫn nằm trong thiết kế nhưng trạm được chạy chưa đúng cách, ví dụ xả bùn dư không đều hoặc châm hóa chất sai thời điểm. Hỏng thiết bị là khi đĩa phân phối khí bị bục, bơm tuần hoàn yếu hoặc van bị kẹt. Còn quá tải là khi lượng nước hay lượng chất bẩn đi vào đã vượt khả năng của bể, dù thiết bị vẫn tốt và người vận hành làm đúng quy trình.

Muốn phân biệt nhanh, hãy đặt số liệu hiện tại cạnh hồ sơ thiết kế. Nếu lưu lượng và nồng độ đầu vào vẫn trong giới hạn thiết kế, nên kiểm tra cách vận hành và thiết bị trước. Trường hợp đó gần với bài toán sửa chữa hệ thống xử lý nước thải không đạt chuẩn hơn là cải tạo vì quá tải. Chỉ khi tải thực tế vượt thiết kế mới nên tính tới cải tạo kết cấu hoặc đổi công nghệ.

Bốn dạng quá tải thường gặp

Chỉ nói trạm bị quá tải thì chưa đủ để chọn giải pháp. Mỗi dạng quá tải đè lên một công đoạn khác nhau nên cách cải tạo cũng khác nhau. Bảng dưới đây tóm tắt bốn dạng hay gặp nhất ở các trạm xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp quy mô vừa, nhỏ.

Trên thực tế, các dạng này thường chồng lên nhau. Một xưởng thực phẩm tăng sản lượng sẽ vừa tăng lưu lượng, vừa tăng nồng độ hữu cơ, rồi kéo theo nhiều bùn hơn. Lúc đó, cải tạo một công đoạn đơn lẻ chỉ đẩy chỗ nghẽn sang công đoạn kế tiếp.

Quá tải thủy lực làm giảm thời gian lưu nước (HRT, khoảng thời gian trung bình nước nằm trong bể). Vi sinh không đủ thời gian xử lý, còn bùn chưa kịp lắng đã bị nước cuốn ra ngoài. Quá tải hữu cơ thì khiến vi sinh thiếu oxy: chất bẩn cần phân hủy tăng lên mà lượng khí cấp vào không tăng theo.

Sốc tải nguy hiểm vì chỉ một lần xả có thể làm vi sinh chết hoặc ngừng hoạt động. Hệ sinh học cần thời gian để hồi phục, và trong khoảng đó nước đầu ra gần như không đạt. Quá tải bùn diễn ra âm thầm hơn: bùn nằm lâu trong bể lắng sẽ phân hủy kỵ khí, nổi lên rồi kéo chất rắn lơ lửng ra nguồn tiếp nhận.

Khi đọc kết quả phân tích của trạm, cần hiểu từng chỉ số đang nói gì. COD và BOD cho biết lượng chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng phản ánh khả năng lắng, còn amoni và tổng nitơ cho biết khâu khử đạm có theo kịp hay không. Đọc đúng chỉ số thì mới xác định đúng dạng quá tải.

Khảo sát điểm nghẽn trước khi cải tạo

Khảo sát quyết định chi phí và hiệu quả của cả dự án. Chọn giải pháp theo cảm tính, bỏ qua khảo sát là sai lầm hay gặp nhất. Không ít chủ đầu tư lắp thêm máy thổi khí trong khi chỗ nghẽn thật nằm ở bể lắng, hoặc xây thêm bể sinh học trong khi thủ phạm là nước mưa lọt vào cống thải.

Cần thu thập dữ liệu gì khi khảo sát?

Dữ liệu càng sát thực tế thì phương án càng ít rủi ro. Bộ dữ liệu khảo sát cơ bản thường gồm:

• Hồ sơ thiết kế gốc: công suất, nồng độ đầu vào giả định, kích thước bể, công suất máy thổi khí và bơm, sơ đồ công nghệ.
• Lưu lượng thực tế theo giờ: không chỉ tổng lượng mỗi ngày mà cả giờ cao điểm, giờ thấp điểm và những ngày xả bất thường.
• Kết quả phân tích nước: mẫu đầu vào, sau từng công đoạn và đầu ra, lấy vào nhiều thời điểm khác nhau để thấy rõ mức dao động.
• Thông số vận hành: DO trong bể hiếu khí, nồng độ bùn, kết quả thử lắng, lượng bùn xả và lượng hóa chất đã dùng.
• Kế hoạch phát triển: dự kiến tăng sản lượng, thêm người ở hay thay đổi quy trình sản xuất trong vài năm tới.

Mục cuối hay bị bỏ sót. Nếu cải tạo chỉ vừa đủ cho tải hiện tại, vài năm sau trạm lại quá tải như cũ. Ngược lại, thiết kế dư quá nhiều thì tốn kém, và khi tải thấp trạm cũng khó vận hành ổn định.

Làm sao tìm ra công đoạn đang nghẽn?

Cách làm thực tế là đi theo dòng nước, so tải thực tế với khả năng của từng công đoạn. Kỹ sư tính lại thời gian lưu nước của bể điều hòa, bể sinh học và bể lắng theo lưu lượng thực, đồng thời tính lại nhu cầu oxy theo tải hữu cơ thực. Công đoạn nào vượt nhiều nhất chính là chỗ nghẽn chính.

Lấy mẫu sau từng bể giúp kiểm chứng kết quả tính toán. Nước sau bể sinh học đã đạt mà đầu ra vẫn không đạt thì vấn đề nằm ở bể lắng hoặc bể khử trùng. Nước sau bể sinh học còn COD cao thì cần xem lại hệ cấp khí, lượng vi sinh hoặc thời gian lưu.

Kết quả khảo sát cần được đặt cạnh quy chuẩn mà trạm phải đáp ứng, chẳng hạn QCVN 14 cho nước thải sinh hoạt hay QCVN 40 cho nước thải công nghiệp. Cần xác nhận phiên bản quy chuẩn và mức áp dụng cho đúng cơ sở, vì yêu cầu theo cột A, B, C của quy chuẩn nước thải thay đổi tùy nguồn tiếp nhận và nội dung giấy phép môi trường.

Các hướng cải tạo theo từng điểm nghẽn

Biết chỗ nghẽn rồi mới chọn giải pháp. Nguyên tắc chung là ưu tiên giải pháp tận dụng bể cũ, chỉ xây mới khi kết cấu hiện có không đáp ứng được. Dưới đây là các hướng phổ biến, xếp theo thứ tự dòng chảy của nước.

Bể điều hòa và tiền xử lý có cần mở rộng không?

Cần mở rộng khi trạm hay bị sốc tải hoặc lưu lượng lên xuống mạnh theo ca. Bể điều hòa san đều lưu lượng và nồng độ trước khi nước vào bể sinh học, nhờ vậy vi sinh làm việc ổn định hơn. Nếu bể điều hòa hiện tại quá nhỏ, có thể đặt thêm bồn điều hòa nổi bên cạnh trạm thay vì đào thêm bể ngầm.

Với nước thải nhiều dầu mỡ, chất rắn hoặc hóa chất, tăng cường tiền xử lý thường hiệu quả hơn mở rộng bể sinh học. Bếp ăn tập thể nên kiểm tra lại bể tách dầu mỡ, vì dầu mỡ lọt xuống bể sinh học sẽ bám lên bùn và cản trở vi sinh. Nước thải có kim loại hoặc màu đậm có thể cần thêm cụm keo tụ, tạo bông theo hướng xử lý hóa lý nước thải trước khi vào bể sinh học. Giảm tải từ đầu nguồn luôn rẻ hơn mở rộng các công đoạn phía sau.

Tăng cường bể sinh học bằng MBBR, IFAS hay MBR?

Khi chỗ nghẽn là bể sinh học mà mặt bằng không cho xây thêm, cách thường dùng là tăng lượng vi sinh trong cùng thể tích bể. Ba công nghệ hay được cân nhắc:

• MBBR (bể sinh học giá thể di động): thả giá thể nhựa vào bể cho vi sinh bám lên, nhờ đó mật độ vi sinh cao hơn và hệ chịu sốc tải tốt.
• IFAS (kết hợp bùn lơ lửng và giá thể): giữ bùn hoạt tính truyền thống và bổ sung thêm giá thể, hợp với trạm muốn xử lý được nhiều hơn mà không đổi hẳn cách vận hành.
• MBR (bể sinh học màng): dùng màng lọc thay cho bể lắng, giữ vi sinh lại trong bể và cho nước đầu ra trong; vốn đầu tư và yêu cầu vận hành cao hơn nên cần cân nhắc kỹ.

Không có công nghệ nào tốt nhất cho mọi trạm. Trạm đang chạy bùn hoạt tính, người vận hành đã quen quy trình thì IFAS thường dễ chuyển đổi. Trạm hay bị sốc tải thì MBBR có lợi thế. Trạm cần nước đầu ra thật trong hoặc tính chuyện tái sử dụng nước thì nên xem xét MBR. Cách chuyển bể cũ sang giá thể di động được phân tích riêng trong bài cải tạo hệ thống xử lý nước thải bằng MBBR.

Chọn công nghệ nào thì hệ cấp khí cũng phải tính lại theo tải hữu cơ mới. Thêm giá thể mà không đủ khí thì vi sinh vẫn thiếu oxy, giá thể dễ dồn về một góc bể và đầu ra không khá hơn.

Bể lắng và khâu xử lý bùn cần nâng cấp gì?

Bể lắng hay bị bỏ quên nhưng lại thường nghẽn sớm nhất khi lưu lượng tăng. Có thể lắp thêm tấm lắng lamen (các tấm đặt nghiêng giúp tăng diện tích lắng trên cùng mặt bằng), chỉnh lại máng thu nước, hoặc bổ sung bể lắng phụ.

Khâu xử lý bùn cũng phải nâng theo, vì tải hữu cơ cao hơn thì bùn dư cũng nhiều hơn. Nếu bể chứa bùn và máy ép không theo kịp, bùn bị giữ lại trong hệ và gây ra hàng loạt sự cố ở các công đoạn phía trước. Các lựa chọn cho khâu này được trình bày trong bài xử lý bùn thải.

Chọn phương án và vật liệu khi cải tạo

Có danh sách giải pháp kỹ thuật rồi, bước tiếp theo là chọn cách triển khai: cải tạo trong bể cũ, xây thêm bể bê tông, hay ghép thêm bồn và module chế tạo sẵn. Mỗi hướng có điểm mạnh riêng, và nên chọn theo điều kiện mặt bằng, thời gian thi công cho phép và tính chất nước thải.

Khi nào nên giữ bê tông, khi nào dùng bồn và module?

Bể bê tông vẫn hợp lý khi công suất lớn, mặt bằng rộng và thi công ngầm được. Bê tông cần khoảng 28 ngày dưỡng hộ để đạt cường độ thiết kế nên tiến độ thường dài hơn. Ngoài ra, nếu không chống thấm, chống ăn mòn đúng cách, bê tông dễ bị H2S và axit trong nước thải ăn mòn, lâu ngày lộ cả cốt thép.

Bồn và thiết bị bằng nhựa PP hoặc composite hợp với trạm có mặt bằng chật, cần lắp nhanh hoặc nước thải có tính ăn mòn. PP chịu hóa chất tốt và chịu nhiệt cao hơn PE, PVC; composite cho kết cấu cứng, hợp với bồn dung tích lớn. Khi cần chịu áp hoặc chịu nhiệt vượt dải làm việc của nhựa, inox là lựa chọn đáng cân nhắc, nhưng phải chọn đúng mác vì clorua và một số hóa chất vẫn làm inox bị rỗ bề mặt.

Trạm cần tăng công suất theo từng giai đoạn có thể dùng phương án module ghép khối mở rộng, đặt thêm cụm xử lý chạy song song mà không đụng nhiều tới hệ đang có. Bồn điều hòa, bồn phản ứng hóa lý hay bồn chứa hóa chất có thể chế tạo từ bồn bể bằng nhựa PP theo kích thước mặt bằng thực tế.

Xử lý quá tải khác gì nâng công suất?

Xử lý quá tải bắt đầu từ chẩn đoán: trạm đã có triệu chứng, cần tìm đúng chỗ nghẽn và khắc phục. Nâng công suất thì thường xuất phát từ kế hoạch mở rộng, khi trạm có thể vẫn đang chạy ổn. Phần này được bàn kỹ trong bài nâng công suất hệ thống xử lý nước thải đang vận hành. Nếu nhà máy không thể ngưng dây chuyền, xem thêm cách bố trí thi công trong bài cải tạo hệ thống xử lý nước thải không dừng sản xuất.

Các yếu tố làm thay đổi tổng mức đầu tư được phân tích trong bài chi phí cải tạo hệ thống xử lý nước thải. Toàn bộ quy trình từ khảo sát tới nghiệm thu, gắn với hồ sơ môi trường, được tổng hợp trong bài nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt giấy phép môi trường.

CCEP hỗ trợ ở công đoạn nào?

CCEP tập trung gia công, chế tạo bồn bể và thiết bị bằng nhựa PP, composite, kiểm soát chất lượng từ khâu chế tạo tới lắp đặt. Trong một dự án cải tạo, CCEP có thể tham gia khảo sát hiện trạng, đề xuất hạng mục bổ sung và cung cấp thiết bị hợp với điều kiện của trạm. Các giải pháp liên quan khác được giới thiệu tại danh mục giải pháp xử lý nước thải của CCEP.

Kết luận

Trạm quá tải không nhất thiết phải làm lại từ đầu. Chẩn đoán đúng và cải tạo đúng chỗ nghẽn thì phần lớn bể, thiết bị cũ vẫn dùng tiếp được, trạm còn có thêm dư địa cho kế hoạch phát triển sắp tới.

• Phân biệt dạng quá tải: quá tải thủy lực, hữu cơ, sốc tải và quá tải bùn cần cách cải tạo khác nhau.
• Khảo sát trước, chọn giải pháp sau: so tải thực tế với thiết kế của từng công đoạn.
• Giảm tải từ đầu nguồn: bể điều hòa và tiền xử lý thường là khoản đầu tư hiệu quả.
• Tăng cường sinh học kèm cấp khí: MBBR, IFAS hay MBR đều cần tính lại nhu cầu oxy.
• Chọn vật liệu theo điều kiện thực tế: bê tông, inox, PP hay composite đều có chỗ phù hợp riêng.

Liên hệ CCEP: Hotline 091.789.6633 – Email ccep.vn@gmail.com – Văn phòng: Nhà NV 6.1, Khu đô thị Viglacera Hữu Hưng, 272 Hữu Hưng, Nam Từ Liêm, Hà Nội.

Câu hỏi thường gặp về cải tạo trạm xử lý quá tải

Hệ thống xử lý nước thải quá tải có tự phục hồi được không?

Nếu chỉ bị sốc tải ngắn hạn, vi sinh có thể hồi phục sau một thời gian khi tải trở lại bình thường. Nếu quá tải kéo dài vì lưu lượng hoặc nồng độ thực tế đã vượt thiết kế, hệ thống sẽ không tự phục hồi. Khi đó, châm thêm hóa chất hay chạy máy liên tục chỉ là cách chữa tạm; trạm cần được khảo sát và cải tạo.

Có thể cải tạo trạm quá tải mà không xây thêm bể không?

Nhiều trường hợp làm được. Bổ sung giá thể MBBR hoặc IFAS vào bể hiếu khí, lắp tấm lắng lamen hay nâng cấp hệ cấp khí đều giúp trạm xử lý được nhiều hơn trong cùng thể tích bể. Tuy vậy, nếu quá tải thủy lực quá lớn, vẫn cần thêm thể tích điều hòa hoặc ghép thêm module chạy song song.

Cải tạo trạm quá tải mất bao lâu?

Thời gian tùy vào quy mô, số hạng mục và điều kiện thi công tại hiện trường, nên không có con số chung. Dùng bồn và module chế tạo sẵn thường rút ngắn thời gian thi công tại chỗ so với đổ bê tông. Tiến độ cụ thể chỉ nên chốt sau khi khảo sát xong và có thiết kế cải tạo chi tiết.

Sau cải tạo có cần làm lại hồ sơ môi trường không?

Còn tùy mức thay đổi công suất và công nghệ so với hồ sơ đã được phê duyệt. Nếu thay đổi đáng kể, cơ sở có thể phải điều chỉnh giấy phép môi trường. Nên trao đổi với cơ quan quản lý môi trường địa phương và đơn vị tư vấn để xác định đúng thủ tục trước khi thi công cải tạo.

Tăng hóa chất có giải quyết được tình trạng quá tải không?

Châm thêm hóa chất có thể giúp đầu ra khá hơn trong ngắn hạn, nhất là ở khâu keo tụ và khử trùng. Nhưng cách này không giải quyết tận gốc khi bể sinh học hay bể lắng đã quá tải, lại làm tăng chi phí vận hành và lượng bùn. Liều hóa chất cần được xác định qua thử nghiệm thực tế, không nên tăng theo cảm tính.