Nâng cấp bể sinh học xử lý nước thải: các phương án và cách chọn

Tóm tắt bài viết này với AI

Try with ChatGPT Try with Claude Try with AI Mode

Nâng cấp bể sinh học xử lý nước thải: cách đánh giá hiện trạng, chọn giữa giá thể MBBR/IFAS, phân vùng AAO, MBR và những lưu ý về vật liệu bể khi cải tạo.

Nhiều hệ thống xử lý nước thải chạy được vài năm thì bắt đầu đuối sức. Nước sau bể sinh học còn đục, amoni vượt, bùn nổi lên mặt, mùi hôi xuất hiện dù máy thổi khí vẫn chạy đủ giờ. Phần lớn những trục trặc này dồn về một chỗ: bể sinh học, nơi vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ và chuyển hóa nitơ.

Đập bỏ xây lại hiếm khi là lựa chọn hợp lý. Cách làm thực tế hơn là nâng cấp bể sinh học xử lý nước thải đúng chỗ đang nghẽn: đo đạc hiện trạng, chọn phương án hợp với kết cấu sẵn có, rồi tính tới vật liệu và cách thi công sao cho hệ thống vẫn chạy ổn sau cải tạo.

Nâng cấp bể sinh học là cải tạo phần xử lý vi sinh của hệ thống đang có để nước ra ổn định hơn trên cùng hoặc gần cùng diện tích. Các hướng phổ biến gồm tối ưu cấp khí và phân phối khí, bổ sung giá thể theo kiểu MBBR hoặc IFAS, chia lại vùng thiếu khí và hiếu khí theo AAO, hoặc thay bể lắng bằng màng MBR. Chọn hướng nào tùy nút thắt thực tế, xác định qua dữ liệu vận hành chứ không đoán.

Khi nào cần nâng cấp bể sinh học

Bể sinh học xuống sức thường không hỏng đột ngột mà yếu dần. Người vận hành quen tay hay bù bằng cách tăng giờ chạy máy thổi khí, châm thêm vi sinh hoặc hóa chất, cho tới khi những biện pháp này không còn đủ. Lúc đó cần nhìn lại chính bể sinh học thay vì tiếp tục chữa cháy.

Dấu hiệu nào cho thấy bể sinh học đã hụt?

Có vài dấu hiệu lặp lại ở hầu hết các trạm xử lý khi bể sinh học không theo kịp tải. Nếu thấy từ hai dấu hiệu trở lên kéo dài nhiều tuần, đó là lúc nên khảo sát nghiêm túc:

• Nước ra chưa đạt: COD, amoni hoặc tổng nitơ vượt ở nhiều đợt quan trắc liên tiếp, không phải chỉ một lần lẻ tẻ.
• Bùn khó lắng: bùn nổi, bùn trôi theo nước ra, lớp nước trên bể lắng đục dù đã chỉnh lượng bùn tuần hoàn.
• Oxy hòa tan thấp: máy thổi khí chạy hết công suất mà oxy hòa tan trong bể vẫn không lên, hoặc có vùng sủi mạnh, vùng gần như đứng yên.
• Vi sinh dễ sốc: mỗi lần lưu lượng hay nồng độ đầu vào thay đổi là bùn đổi màu, có bọt trắng hoặc bọt nâu dày.
• Yêu cầu xả thải mới: cơ sở phải xử lý thêm nitơ, phốt pho hoặc chuyển sang mức chất lượng nước ra cao hơn so với thiết kế ban đầu.

Riêng dấu hiệu cuối không phải là hỏng hóc mà là yêu cầu thay đổi. Bể sinh học vẫn chạy đúng như thiết kế, chỉ có điều thiết kế đó không còn đủ cho quy định hoặc giấy phép môi trường hiện hành.

Nâng cấp bể sinh học khác nâng công suất ở điểm nào?

Ba chủ đề này hay bị gộp làm một nhưng mục tiêu khác nhau. Bài về nâng công suất hệ thống xử lý nước thải đang vận hành tập trung vào việc tăng lưu lượng xử lý cho toàn trạm. Bài về cải tạo hệ thống xử lý nước thải quá tải xử lý tình trạng nước vào nhiều hơn khả năng của hệ thống. Còn cách thi công khi nhà máy vẫn sản xuất được bàn riêng trong bài cải tạo hệ thống xử lý nước thải không dừng sản xuất.

Nâng cấp bể sinh học hẹp hơn và đi sâu hơn: chỉ nhắm vào khối xử lý vi sinh, với mục tiêu nâng chất lượng và độ ổn định của nước ra. Lưu lượng có thể giữ nguyên, thậm chí giảm, mà vẫn cần nâng cấp vì đầu vào đổi tính chất hoặc quy định chặt hơn. Bức tranh tổng thể về các hạng mục cải tạo nằm ở bài nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt giấy phép môi trường.

Đánh giá hiện trạng trước khi nâng cấp

Sai lầm tốn kém nhất là chọn công nghệ trước rồi mới đo đạc. Một bể thiếu oxy mà đem bổ sung giá thể thì càng tệ hơn, vì giá thể cũng cần oxy để lớp vi sinh bám trên đó hoạt động. Vì thế bước đầu tiên luôn là thu thập dữ liệu vận hành thực tế.

Cần thu thập những dữ liệu gì?

Bộ dữ liệu tối thiểu nên có trước khi bàn phương án gồm các nhóm sau:

• Lưu lượng thực tế: theo giờ và theo ngày, có cả giờ cao điểm, không chỉ lấy con số công suất ghi trên hồ sơ thiết kế.
• Chất lượng nước vào và ra: COD, BOD, chất rắn lơ lửng, amoni, tổng nitơ, tổng phốt pho, lấy mẫu nhiều đợt để thấy biên độ dao động.
• Thông số trong bể: oxy hòa tan và pH đo ở nhiều điểm, nồng độ bùn, khả năng lắng của bùn sau một khoảng thời gian để yên.
• Thiết bị cấp khí: tuổi máy thổi khí, tình trạng đĩa hoặc ống phân phối khí, có bị nghẹt, bong tróc hay xì ống không.
• Kết cấu bể: vết nứt, rò rỉ, mức ăn mòn thành bể và cốt thép, kích thước hình học thực tế so với bản vẽ.

Thời gian lấy dữ liệu càng dài thì kết luận càng chắc. Một vài mẫu lấy vào ngày đẹp trời dễ làm kỹ sư đánh giá thấp mức dao động thật của nước thải.

Nút thắt thường nằm ở đâu?

Từ dữ liệu, có thể khoanh vùng nguyên nhân vào một trong năm nút thắt quen thuộc. Mỗi nút thắt dẫn tới một hướng xử lý khác nhau, nên xác định đúng chỗ này quyết định phần lớn hiệu quả của cả dự án.

• Thiếu thể tích: thời gian nước lưu trong bể quá ngắn so với tải hữu cơ, vi sinh không kịp phân hủy.
• Thiếu oxy: lượng khí cấp vào hoặc cách phân phối khí không đáp ứng nhu cầu của vi sinh.
• Thiếu sinh khối: vi sinh bị trôi theo nước ra, bể không giữ được lượng bùn cần thiết.
• Thiếu vùng thiếu khí: bể chỉ có vùng hiếu khí nên chuyển được amoni nhưng không khử được nitrat thành khí nitơ.
• Bể lắng là điểm nghẽn: bể sinh học làm tốt nhưng bùn không tách ra được, nước ra vẫn đục.

Cũng cần xem lại phần trước bể sinh học. Dầu mỡ, chất độc với vi sinh hoặc nước thải dồn cục vì thiếu bể điều hòa có thể làm bể sinh học trông như yếu, trong khi gốc rễ nằm ở khâu tiền xử lý.

Các phương án nâng cấp bể sinh học

Sau khi biết nút thắt, có bốn nhóm phương án chính. Chúng có thể dùng riêng hoặc kết hợp, tùy hiện trạng và mục tiêu chất lượng nước ra. Bảng dưới tóm tắt để dễ đối chiếu trước khi đi vào từng hướng.

Tối ưu cấp khí và phân phối khí

Đây thường là hạng mục nên làm đầu tiên vì chi phí thấp nhất so với các hướng khác. Nhiều bể không thiếu thể tích mà thiếu oxy: đĩa phân phối khí nghẹt sau nhiều năm, ống bị xì, hoặc máy thổi khí chạy liên tục mà không điều chỉnh theo tải. Thay đĩa, sắp xếp lại lưới phân phối, lắp đầu đo oxy hòa tan để điều khiển máy có thể cải thiện rõ mà không đụng kết cấu.

Việc chọn lại máy thổi khí cần tính từ nhu cầu oxy thực tế chứ không chỉ thay máy lớn hơn. Chi tiết về cách đánh giá và lựa chọn nằm trong bài nâng cấp máy thổi khí hệ thống xử lý nước thải.

Bổ sung giá thể theo kiểu MBBR hoặc IFAS

Giá thể là những miếng nhựa nhỏ có nhiều bề mặt, thả lơ lửng trong bể để vi sinh bám vào và tạo thành lớp màng sinh học. Nhờ vậy, cùng một thể tích bể giữ được nhiều vi sinh hơn. Với công nghệ MBBR, vi sinh sống chủ yếu trên giá thể và hệ thống nổi tiếng nhờ chịu sốc tải khá tốt.

Nếu bể đang chạy bùn hoạt tính và muốn giữ lại lớp bùn này, hướng lai ghép theo công nghệ IFAS kết hợp cả bùn lơ lửng lẫn màng vi sinh trên giá thể. Hai điều kiện đi kèm bắt buộc: tăng lượng khí cấp để giá thể chuyển động đều, và lắp lưới chắn ở cửa ra để giá thể không trôi sang bể lắng. Tỷ lệ giá thể trong bể phải do kỹ sư tính theo tải thực tế, không nên áp con số của công trình khác.

Chia lại vùng thiếu khí và hiếu khí

Khi cơ sở phải xử lý thêm nitơ và phốt pho, bể chỉ có một vùng hiếu khí thường không đủ. Quy trình công nghệ AAO, gồm ba vùng kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí, được biết tới với khả năng xử lý nitơ, phốt pho tốt. Vùng kỵ khí là nơi không có oxy; vùng thiếu khí có nitrat nhưng không sục khí, nơi vi sinh khử nitrat thành khí nitơ bay ra ngoài.

Cải tạo theo hướng này thường gồm xây vách ngăn trong bể cũ, lắp máy khuấy chìm cho vùng không sục khí và thêm đường bơm tuần hoàn nước từ vùng hiếu khí về vùng thiếu khí. Thể tích hiếu khí sẽ giảm đi phần đã chia, nên phải kiểm tra lại khả năng xử lý chất hữu cơ sau khi chia vùng.

Chuyển sang màng MBR hoặc vận hành theo mẻ

Nếu bể lắng là điểm nghẽn hoặc nước ra cần đủ trong để tái sử dụng, công nghệ MBR đặt màng lọc ngay trong bể để giữ vi sinh lại, thay vai trò của bể lắng. Nước qua màng rất trong, nhưng đổi lại là chi phí màng, công vệ sinh màng định kỳ và yêu cầu tiền xử lý kỹ hơn để màng không nghẹt.

Với lưu lượng nhỏ, thất thường, một số trạm chuyển bể sang vận hành theo mẻ: nạp nước, sục khí, để lắng rồi xả trong cùng một bể. Cách này đòi hỏi tự động hóa tốt và bể điều hòa đủ lớn để chứa nước trong lúc chờ mẻ.

Vật liệu và kết cấu khi cải tạo bể

Phương án công nghệ hay đến đâu cũng phải đặt vào một kết cấu chịu được. Bể sinh học cũ, nhất là bể bê tông vận hành lâu năm, thường có những hư hỏng mà chỉ thấy khi tháo cạn bể. Vì vậy khảo sát kết cấu đi song song với khảo sát công nghệ.

Bể bê tông cũ cần kiểm tra gì?

Bê tông trong môi trường nước thải bị ăn mòn bởi khí H2S và các axit sinh ra từ hoạt động vi sinh. Phần dễ hỏng nhất thường là vùng sát mặt nước và phần trần, nắp bể, nơi khí tích tụ. Ăn mòn lâu ngày làm bong lớp bê tông bảo vệ, lộ cốt thép và giảm khả năng chịu lực.

Trước khi lắp vách ngăn, máy khuấy hay giá đỡ màng, cần đánh giá xem thành bể còn đủ sức gánh thêm tải trọng hay không. Nếu phải xây thêm bể bê tông mới, nên nhớ bê tông cần khoảng 28 ngày dưỡng hộ để đạt cường độ thiết kế, điều này ảnh hưởng trực tiếp tới tiến độ cải tạo.

Bê tông vẫn là lựa chọn hợp lý cho bể lớn, chôn ngầm, chịu áp lực đất, miễn là có lớp chống ăn mòn phù hợp. Inox thích hợp cho các chi tiết cơ khí cần độ cứng như khung đỡ, sàn thao tác, nhưng phải chọn đúng mác thép cho môi trường có H2S và clorua.

Khi nào nên dùng thiết bị nhựa PP hoặc module?

Nhựa PP không gỉ, chịu được nhiều loại hóa chất trong nước thải và hàn được thành khối liền. Vì thế PP hợp với các hạng mục lắp thêm vào bể cũ như vách ngăn, máng thu nước, ống phân phối, lưới chắn giá thể, hoặc bể phụ đặt nổi cho vùng thiếu khí, bể khử trùng. Bồn bể bằng nhựa PP còn nhẹ, dễ đưa vào mặt bằng chật, không phải chờ dưỡng hộ như bê tông.

Với nước thải sinh hoạt quy mô vừa và nhỏ, có thể ghép thêm khối xử lý chế tạo sẵn để chia tải với bể cũ thay vì đục phá. Hướng này hợp với tòa nhà, khu dân cư, cơ sở dịch vụ; tham khảo sản phẩm module xử lý nước thải sinh hoạt. Ngược lại, khi bể cũ còn tốt và chỉ thiếu oxy, không cần thêm module; tối ưu cấp khí là đủ.

Quy trình triển khai và sai lầm thường gặp

Một dự án nâng cấp bể sinh học thường đi qua sáu bước. Bỏ bước nào cũng dễ phải làm lại, tốn hơn nhiều so với thời gian tiết kiệm được lúc đầu.

1. Khảo sát và lấy dữ liệu: đo lưu lượng, phân tích mẫu nhiều đợt, kiểm tra thiết bị và kết cấu bể.
2. Xác định mục tiêu nước ra: đối chiếu quy chuẩn xả thải đang áp dụng; với QCVN cần xác nhận phiên bản và mức áp dụng cho đúng cơ sở, tham khảo cách hiểu cột A, B, C trong quy chuẩn nước thải.
3. Thiết kế phương án: tính lại tải, nhu cầu oxy, lượng bùn sinh ra và đường tuần hoàn theo hướng đã chọn.
4. Lập kế hoạch thi công: chia giai đoạn, bố trí bể tạm hoặc đường tránh nếu không thể dừng xả.
5. Nuôi cấy lại vi sinh: tăng tải từ từ để vi sinh thích nghi, theo dõi màu bùn, độ lắng và oxy hòa tan hằng ngày.
6. Vận hành thử và bàn giao: lấy mẫu đánh giá trong một thời gian đủ dài, cập nhật quy trình vận hành cho nhân viên.

Những sai lầm nào hay gặp nhất?

Phần lớn sai lầm đến từ việc làm theo kinh nghiệm công trình khác mà không đối chiếu với dữ liệu riêng:

• Thêm giá thể mà không tăng khí: giá thể nằm đọng một góc, vi sinh thiếu oxy, nước ra còn tệ hơn trước.
• Thay máy thổi khí khi lỗi ở bể lắng: tốn tiền điện thêm mà nước ra vẫn đục.
• Quên phần bùn dư: nâng cấp làm lượng bùn thay đổi, khâu xử lý bùn phía sau không theo kịp.
• Bỏ qua kết cấu: lắp thiết bị mới lên thành bể đã ăn mòn, vài năm sau phải sửa lại.
• Không đào tạo lại vận hành: công nghệ mới nhưng người vận hành vẫn giữ thói quen cũ.

CCEP hỗ trợ ở những công đoạn nào?

CCEP hoạt động trong lĩnh vực gia công nhựa PP, chế tạo bồn bể, thiết bị bằng nhựa PP và composite, đồng thời cung cấp giải pháp xử lý nước thải và xử lý khí thải. Trong dự án nâng cấp bể sinh học, phần CCEP làm tốt nhất là chế tạo thiết bị PP và composite lắp vào hệ thống cũ: vách ngăn, máng, ống, bồn bể phụ, khối xử lý ghép thêm, với kiểm soát chất lượng từ khâu chế tạo đến lắp đặt.

Ở mỗi công trình, kỹ sư cần xem dữ liệu thực tế trước khi đề xuất. Có trường hợp bể bê tông hiện hữu hay thiết bị inox vẫn là lựa chọn hợp lý hơn, và phương án đúng là giữ lại phần còn tốt, chỉ thay phần đang nghẽn.

Tóm lại, có năm điểm cần nhớ:

• Đo trước, chọn sau: nút thắt quyết định phương án, không phải công nghệ đang thịnh hành.
• Ưu tiên tối ưu cấp khí khi bể đủ thể tích mà oxy không lên.
• Giá thể MBBR, IFAS hợp khi thiếu mặt bằng và cần chịu sốc tải.
• Chia vùng theo AAO khi phải xử lý thêm nitơ, phốt pho.
• Kiểm tra kết cấu bể trước khi lắp bất kỳ thiết bị mới nào.

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 nâng cấp bể sinh học

Nâng cấp bể sinh học có phải dừng toàn bộ hệ thống không?

Không nhất thiết. Nhiều hạng mục như thay đĩa phân phối khí, lắp đầu đo oxy hay ghép thêm bể phụ có thể làm từng phần trong khi bể còn lại vẫn chạy. Những hạng mục phải tháo cạn bể như xây vách ngăn hay sửa kết cấu thì cần kế hoạch chuyển dòng tạm thời. Mức độ gián đoạn tùy số ngăn bể sẵn có và mặt bằng để bố trí bể tạm.

Bổ sung giá thể có thay được việc mở rộng bể không?

Trong nhiều trường hợp có, vì giá thể giúp cùng một thể tích giữ được nhiều vi sinh hơn. Tuy vậy giá thể không giải quyết được tình trạng thiếu oxy, thiếu vùng khử nitơ hay bể lắng yếu. Nếu nút thắt nằm ở những chỗ đó, thêm giá thể không mang lại hiệu quả mong muốn. Kỹ sư cần tính tải và nhu cầu khí trước khi quyết định.

Bể bê tông bị ăn mòn có nâng cấp được không?

Được, nếu đánh giá cho thấy kết cấu còn đủ khả năng chịu lực. Thông thường phải xử lý phần bê tông hư, bảo vệ lại cốt thép và phủ lớp chống ăn mòn trước khi lắp thiết bị mới. Khi hư hỏng quá nặng, có thể cân nhắc đặt bồn bể nhựa PP hoặc composite bên trong hay bên cạnh bể cũ để thay phần chức năng đó.

Sau nâng cấp, bao lâu thì vi sinh ổn định lại?

Không có một con số chung cho mọi trạm. Thời gian phụ thuộc loại nước thải, nhiệt độ, nguồn vi sinh nuôi cấy và mức thay đổi của bể. Cách làm an toàn là tăng tải dần, theo dõi oxy hòa tan, độ lắng của bùn và chất lượng nước ra hằng ngày, chỉ chạy đủ tải khi các chỉ số đã ổn định nhiều ngày liên tục.

Nâng cấp bể sinh học có giúp đạt QCVN mới không?

Nâng cấp đúng nút thắt giúp nước ra ổn định hơn, nhưng đạt quy chuẩn còn phụ thuộc toàn bộ chuỗi xử lý, từ tiền xử lý tới lắng, lọc và khử trùng. Trước khi thiết kế, cần xác nhận phiên bản QCVN và mức áp dụng cho đúng cơ sở, sau đó mới đặt mục tiêu cho từng công đoạn, trong đó có bể sinh học.