Bể Aerotank (hay còn gọi là bể sinh học hiếu khí) được sử dụng trong quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo. Trong Aerotank, hỗn hợp nước thải và bùn sẽ liên tục được trộn đều, đồng thời bể hoạt động dựa trên các chủng vi sinh xử lý nước thải có khả năng oxi hóa và giảm thành phần hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. Cùng HANA tìm hiểu về cấu tạo của bể Aerotank để hiểu thêm về nguyên lý hoạt động của nó qua bài viết dưới đây!
Điều kiện nước thải khi ứng dụng bể Aerotank
Để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí Aerotank thì nước thải phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Tỉ lệ BOD/COD > 0,5: tỉ lệ này thường xuất hiện với các loại nước thải như: nước thải sinh hoạt, nước thải nhà máy đường, nước thải nhà máy chế biến thực phẩm, thủy – hải sản, nhà máy sản xuất giấy,…
- Chỉ số DO từ 1,5 – 2 mg/l cho quá trình phản ứng
- Độ pH cần dao động trong khoảng từ 6,5 – 7,5
- Điều kiện nhiệt độ > 25 độ C
- Hàm lượng dinh dưỡng trong bể cần duy trì ở tỉ lệ: BOD:N:P = 100:5:1;
- Nước ô nhiễm có chỉ số BOD < 1000 mg/l;
- Trong nước thải không chứa các loại kim loại nặng như Cr, Ag, Hg, Mn,… quá cao bởi vì chúng có thể gây ra sốc tải.
Cấu tạo bể Aerotank
- Thiết kế là một hình chữ nhật hoặc hình tròn, dưới đáy bể, người ta lắp đặt thêm đĩa thổi khí và hệ thống phân phối nhằm mục đích có thể phân phối khí khắp bể.
- Hệ thống này có chức năng điều hòa toàn bộ lượng khí tại bể đảm bảo chỉ số DO luôn duy trì từ 1,5 – 2 mg/l vì ở trong môi trường như vậy vi sinh mới được cung cấp đủ oxy để phát triển, từ đó giúp duy trì lượng vi sinh vật có lợi trong bể.
3 điều kiện trong thiết kế bể Aerotank
- Đảm bảo tạo được môi trường tốt nhất cho vi sinh vật phát triển và sinh trưởng
- Đảm bảo cung cấp được đầy đủ lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phát triển
- Phải lưu trữ được lượng bùn lớn trong bể
Dựa trên 3 điều kiện trên, khi người ta xây bể Aerotank cần phải tính toán sao cho chiều cao tối thiểu của bể phải đạt được từ 2,5m, như vậy mới đảm bảo được khí sẽ hòa tan trong bể. Nếu thiết kế bể quá thấp, khí sẽ bùng lên và oxy hòa tan trong bể sẽ không đạt được lượng như mong muốn. Để đẩy mạnh quá trình trao đổi chất giữa các vi sinh vật, người ta thường bố trí thêm giá thể vào trong bể.
Nguyên lý vận hành của bể Aerotank
Nguyên lý vận hành của bể Aerotank được chia thành 3 quy trình cơ bản như sau:
Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ:
Quá trình này được diễn tả qua phương trình sau:
CxHyOz + O2 — Enzyme —> CO2 + H2O + H
Đây là giai đoạn bùn hoạt tính hình thành và phát triển nhanh chóng. Tốc độ oxi hóa tỉ lệ thuận với tốc độ tiêu thụ khí oxi. Lúc này, các chất thải chứa lượng dinh dưỡng khá cao kéo theo tốc độ sinh trưởng của vi sinh rất nhanh. Cũng bởi vậy mà nhu cầu tiêu thụ khí trong bể Aerotank rất lớn.
Quá trình tổng hợp tế bào mới
CxHyOz + NH3 + O2 — Enzyme —> CO2 + H2O + C5H7NO2 – H
Ở quá trình tiếp theo, các vi sinh vật đã sinh trưởng ổn định, vì vậy nhu cầu tiêu thụ oxy của chúng cũng không thay đổi quá nhiều. Đây là giai đoạn các chất hữu cơ được phân hủy nhiều nhất. Bên cạnh đó, hoạt lực của Enzyme trong bùn hoạt tính cũng đạt tới mức cực đại.
Quá trình phân hủy nội bào
C5H7NO2 + 5O2 — Enzyme —> 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H
Ở quá trình cuối cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy trong bể lại tiếp tục tăng cao. Theo nguyên lý hoạt động của bể Aerotank thì, đây là giai đoạn Nitrat hóa thành các muối Amoni. Sau khi chuyển hóa, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm xuống nhanh chóng.
Ưu và nhược điểm của bể Aerotank
Ưu điểm:
- Bể hiếu khí Aerotank giúp loại bỏ tạp chất và các chất hữu cơ hiệu quả, ngăn ngừa mùi hôi thối, cũng như sự ô nhiễm của nước thải và chất thải.
- Giúp loại bỏ phốt pho sin và rất nhiều mầm bệnh lạ trong nước thải nông nghiệp, có thể thải nước sạch và an toàn ra ngoài môi trường.
- Duy trì được lượng bùn, loại bỏ được đến 97% các chất lơ lửng trên mặt nước.
Nhược điểm:
- Để vận hành bể Aerotank, cần có đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp và được đào tạo bài bàn.
- Nước thải sau khi xử lý qua bể Aerotank vẫn có thể ảnh hưởng tới môi trường, mang tính độc cao.
- Quá trình này không loại bỏ màu của chất thải công nghiệp, thậm chí còn làm tăng màu sắc của chúng.
Phân loại bể Aerotank
1. Bể Aerotank truyền thống – bể Aerotank tải trọng thấp
Đây là loại bể được dùng khi lượng BOD trong nước thải < 400 mg/l, khả năng xử lý BOD có thể đạt đến 95% về hiệu suất.
Bởi vì có tải trọng thấp nên loại bể này thường được áp dụng để xử lý nước thải có mức độ ô nhiễm không cao, điển hình là nước thải sinh hoạt. Sau quá trình lắng tại bể lắng, nước thải sẽ được chuyển đến bể aerotank và thực hiện trộn đều với bùn hoạt tính ở ngay đầu bể. Lượng bùn tại bể chiếm khoảng 20 – 30% so với lượng nước thải đầu vào.
Các thông số vận hành bể aerotank tải trọng thấp:
- Thể tích của bể sẽ được tính toán sao cho có thể lưu nước trong 6 – 8 giờ khi dùng hệ thống làm thoáng sục khí và 9 – 12 giờ khi sử dụng phương pháp khuấy cơ khí.
- Lượng khí cung cấp cho bể yêu cầu từ 55 – 65 m3/kg BOD5.
- Thể tích bùn dao động từ 50 – 150 ml/g và bùn đã được lưu trữ từ 5 – 15 ngày.
- Lượng BOD trong nước thải đầu vào đầu vào cần thấp hơn 400 mg/lít.
- Hiệu suất xử lý dao động từ 80 – 95%
2. Bể Aerotank tải trọng cao một bậc
- Duy trì thổi khí liên tục trong khoảng thời gian từ 6h – 8h;
- Hiệu suất xử lý dao động từ 90 – 95%;
- Lượng BOD trong nước thải cần lớn hơn 500 mg/l
3. Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
- Là bể Aerotank có nhiều ngăn để kéo dài quãng đường vận chuyển của nước thải. Khi đó, thời gian nước thải di chuyển trong bể Aerotank sẽ kéo dài hơn.
- Áp dụng cho nước thải với lượng BOD lớn hơn 500 mg/l.
- Giới hạn nhiệt độ áp dụng cho bể này rộng hơn Aerotank 1 bậc, cụ thể là từ 6 – 35 độ C.
- Thể tích chất rắn lơ lửng trong bể lớn hơn.
- Nước thải có độ pH nằm trong khoảng 6,5 – 9 cũng có thể áp dụng cho bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc.
- Nước thải sau khi đã qua bể lắng tiếp tục tiến vào bể Aerotank nhiều bậc theo hướng dọc hoặc hướng ngang.
- Nước thải nạp theo bậc sẽ giúp cân bằng tải lượng BOD theo thể tích, cũng như tăng độ hòa trộn oxy. Chính vì thế, hiệu quả xử lý trong bể cũng cao hơn.
4. Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
- Với thiết kế này, bùn từ bể lắng sơ cấp sẽ được trộn với bùn hoạt tính ở đầu bể. Tiếp đó, sẽ xuyên qua ngăn tiếp xúc để hấp thụ các chất rắn lơ lửng kiêm các chất bẩn hòa tan trong nước thải.
- Nước thải có thể lưu lại từ 30 – 60 phút, sau đó chảy qua bể lắng cuối.
- Bùn tại bể lắng thứ cấp sẽ được bơm lại đầu bể Aerotank theo chu kỳ tuần hoàn.
- Tại đây, bùn được làm thoáng trong khoảng thời gian 3 – 6h để oxy hóa được các chất hữu cơ có trong nước thải.
- Lượng bùn dư sẽ được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh.
- Đối với phương pháp này, không cần thiết kế bể Aerotank với thể tích lớn mà vẫn chịu được sự dao động của tải trọng cũng như lưu lượng chất thải.
5. Bể Aerotank thông khí kéo dài
- Thời gian lưu nước thải trong bể khoảng từ 20 đến 30h.
- Phương pháp này áp dụng cho xử lý nước thải tại nhà máy với công suất nhỏ hơn 3500 m3/ngày.
- Với thiết bị này, nước thải sẽ qua song chắn và trực tiếp đổ vào bể Aerotank mà không cần qua bể lắng sơ cấp. Cùng lúc đó, lượng bùn hoạt tính sẽ đưa vào đầu bể Aerotank thông qua bể lắng thứ cấp.
6. Bể Aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh
- Với chức năng khuấy – đảo – trộn hoàn chỉnh nên tổ hợp nước thải, bùn hoạt tính, oxy sẽ được khuấy trộn đều rồi được phân bố đều cho mọi phần tử.
- Thời gian sục khí duy trì từ 3 – 6 giờ.
- Trong hệ thống pha trộn hoàn chỉnh, tỷ lệ tuần hoàn sẽ nằm trong khoảng từ 50% đến 150%;
Một số sự cố trong quá trình vận hành bể Aerotank và cách khắc phục
Bùn phát triển phân tán
Đây là hiện tượng bùn trong bể Aerotank không lắng xuống trực tiếp mà chảy ra ngoài theo dòng thải. Nguyên nhân và cách khắc phục của tình trạng này như sau:
- Nếu do chất hữu cơ quá tải thì nên giảm lưu lượng nước đầu vào hoặc tăng thời gian pha loãng.
- Nếu do độ pH quá thấp thì phải thực hiện bước trung hòa độ pH thích hợp.
- Nếu do các loại nấm mốc, sợi thì cần tăng dinh dưỡng, clo, peroxide để tuần hoàn.
- Nếu thiếu dinh dưỡng cho bùn thì chú ý bổ sung.
- Nếu do các yếu tố gây độc thì cần kiểm tra và kiểm soát tốt.
- Nếu do quá trình trộn quá mạnh thì cần giảm lưu lượng khí tiến vào bể.
Bùn không kết dính được
Nếu xảy ra hiện tượng bùn trong bể không kết dính được, có khả năng bùn trong bể đã để quá lâu nên lượng lớn các hạt rắn sẽ rời khỏi bể lắng. Muốn khắc phục tình trạng này, cần phải giảm tốc độ của dòng thải để tránh hỗn loạn khi thải nước ra khỏi bể Aerotank.
Bùn khối
Nếu bùn tạo khối thì khả năng cao là do tốc độ tăng trưởng của bùn quá thấp hoặc hoạt tính của bùn khá yếu. Do đó, cách khắc phục là kích hoạt dinh dưỡng để tăng tuổi thọ cho bùn và giảm lượng nước thải chảy vào bể Aerotank.
Bùn nổi
Lượng bùn nổi lên có thể là do lưu lượng và áp lực thông khí trong bể vượt quá mức hoặc do nồng độ Nitrat quá cao. Để khắc phục tình trạng này, cần tăng tốc độ tuần hoàn, điều chỉnh tuổi thọ của bùn, giảm áp lực và lưu lượng thông khí trong bể Aerotank
Bọt váng xuất hiện trên bề mặt
Nếu xuất hiện quá nhiều bọt váng trong bể Aerotank thì có thể do các nguyên nhân như: để bùn trong bể quá lâu, trong bể có quá nhiều dầu mỡ, chất béo hoặc do trong bể có chứa chất tạo bọt. Tùy vào các nguyên nhân cụ thể mà chúng ta có cách khắc phục tình trạng riêng, nhìn chung cách khắc phục sẽ xoay quanh việc tăng tuổi thọ bùn, pha loãng nước thải, tăng lượng nước thải, giảm dầu mỡ và các chất béo, giảm vi khuẩn tạo bọt,…
Bể Aerotank có tác dụng nhất định và đóng vai trò không thể thiếu trong hệ thống xử lý nước thải sinh học. Tuy nhiên trong quá trình vận hành, khó tránh khỏi các sự cố làm gián đoạn quy trình xử lý. Nếu gặp các tình trạng mà chúng tôi đã đề cập bên trên bài viết, bạn có thể tự xử lý hoặc để đảm bảo hơn, hãy liên hệ với Công ty Giải pháp Môi trường HANA qua đường dây nóng 028 2266 1616 để được tư vấn và giúp đỡ.
