Nước thải chăn nuôi nổi bọt sau mưa: nguyên nhân, xử lý

Nước thải chăn nuôi nổi bọt sau mưa thường liên quan đến nước mưa xâm nhập hệ thống thu gom, cuốn phân và chất bẩn trên bề mặt vào bể, làm lưu lượng tăng đột biến hoặc gây xáo trộn công đoạn Biogas phía trước. Đây không nhất thiết là dấu hiệu vi sinh đã chết hoặc bể sinh học bị hỏng.

Manh mối quan trọng nhất nằm ở thời điểm xuất hiện. Nếu bọt chỉ tăng trong hoặc sau các đợt mưa lớn nhưng gần như không xảy ra vào ngày nắng, cán bộ vận hành nên kiểm tra đường thoát nước mưa, lưu lượng theo giờ và mực nước bể điều hòa trước khi cấy thêm vi sinh hoặc tăng máy thổi khí.

Một đợt mưa có thể đồng thời làm tăng lượng nước, cuốn thêm chất hữu cơ và rút ngắn thời gian lưu của hệ thống. Vì vậy, cùng một lớp bọt sau mưa nhưng nguyên nhân có thể nằm ở hệ thống thu gom, bể điều hòa, bể sinh học hoặc hầm Biogas.

Dấu hiệu nước thải chăn nuôi nổi bọt sau mưa

Hiện tượng thường có một hoặc nhiều dấu hiệu sau:

• Bọt trắng, trắng đục hoặc xám nhạt xuất hiện trong hoặc ngay sau mưa lớn.
• Diện tích bọt tăng rõ so với những ngày không mưa.
• Bọt nổi mạnh tại bể thu gom, bể điều hòa hoặc bể sinh học.
• Mực nước trong bể thu gom và bể điều hòa dâng nhanh.
• Dòng nước vào bể có màu đục hơn, lẫn đất, cát, thức ăn hoặc phân.
• Máy bơm nước thải chạy liên tục trong thời gian mưa.
• Nước đi vào bể sinh học nhanh hơn tốc độ vận hành bình thường.
• DO trong bể hiếu khí giảm sau khi lưu lượng tăng.
• Bùn bị xáo trộn hoặc trôi sang bể lắng.
• Bọt giảm dần sau một đến hai ngày nếu trời không tiếp tục mưa.
• Áp suất khí, lượng khí hoặc pH tại hầm Biogas biến động sau đợt mưa.

Bọt giảm sau một hoặc hai ngày chỉ là dấu hiệu cho thấy tác động có thể mang tính tạm thời. Điều đó không có nghĩa hệ thống thu gom đã hoạt động đúng.

Nếu hiện tượng lặp lại sau hầu hết các trận mưa, nguyên nhân gốc thường vẫn tồn tại tại đường thoát nước, bề mặt chuồng trại, bể điều hòa hoặc công đoạn Biogas.

Bọt chỉ xuất hiện sau mưa nhưng không xảy ra vào ngày nắng là manh mối quan trọng để khoanh vùng nguyên nhân ngay từ đầu.

Vì sao mưa làm thay đổi hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi?

Trang trại thường có diện tích mái, sân, đường nội bộ, khu chứa thức ăn, khu tập kết phân và khu vực chuồng trại tương đối lớn.

Nếu nước mưa sạch không được tách riêng, một phần lượng nước này sẽ đi vào hệ thống xử lý nước thải. Trường hợp nước mưa chảy qua khu vực có phân và chất thải, nó trở thành dòng nước ô nhiễm có thể mang theo:

• Phân và nước tiểu.
• Thức ăn chăn nuôi rơi vãi.
• Đất, cát và chất rắn lơ lửng.
• Chất hữu cơ bám trên sân chuồng.
• Chất tẩy rửa hoặc khử trùng còn sót lại.
• Bùn và cặn tại rãnh thu gom.
• Vi sinh vật và chất dinh dưỡng.

Đây cũng là những nhóm chất chính tạo nên thành phần ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi nói chung, nên khi bị nước mưa rửa trôi đồng thời, tải lượng ô nhiễm đưa vào hệ thống có thể tăng đáng kể trong thời gian ngắn.

Hướng dẫn quản lý chất thải chăn nuôi của EPA nhấn mạnh việc hạn chế nước sạch và nước mưa tiếp xúc với phân, đồng thời tách hoặc chuyển hướng nước mưa sạch khỏi khu vực chứa và xử lý chất thải. Việc để nước mưa đi vào hệ thống làm tăng thể tích phải lưu giữ, xử lý và có thể tạo dòng chảy ô nhiễm.

Vấn đề không chỉ là “nước bị loãng”. Mưa có thể gây ra hai tình huống trái ngược:

• Nước mưa sạch đi vào nhiều: COD, BOD tính theo mg/L có thể giảm do pha loãng, nhưng lưu lượng tăng và thời gian lưu giảm.
• Nước mưa cuốn phân và chất bẩn: COD, BOD, TSS hoặc Amoni có thể tăng tại một số thời điểm, đặc biệt ở dòng nước rửa trôi đầu trận.

Vì vậy, chỉ nhìn nồng độ COD hoặc BOD chưa đủ. Cần đánh giá cả lưu lượng và tải lượng ô nhiễm.

4 nguyên nhân chính khiến nước thải chăn nuôi nổi bọt sau mưa

1. Nước mưa xâm nhập hệ thống và cuốn chất bẩn bề mặt

Đây là nguyên nhân cần kiểm tra đầu tiên.

Nước mưa có thể đi vào đường thu gom nước thải qua:

• Mái chuồng đấu chung vào rãnh nước thải.
• Sân chuồng không có rãnh thoát nước mưa riêng.
• Hố ga nước thải đặt thấp hơn mặt sân.
• Nắp bể hoặc hố thu không kín.
• Rãnh nước mưa và nước thải đấu nối chung.
• Nước từ khu chứa phân chảy vào bể thu gom.
• Nước tràn từ khu rửa chuồng.
• Thành bể thấp hoặc có vị trí nước mặt chảy vào.
• Đường ống bị nứt, hở hoặc đấu nối sai.

Khi nước mưa đầu trận chảy qua sân chuồng, nó cuốn theo lớp phân, thức ăn và cặn đã tích tụ trên bề mặt. Dòng nước này có thể đục, nhiều TSS và giàu chất hữu cơ hơn nước mưa thông thường.

Khi đi vào bể điều hòa hoặc bể sinh học có khuấy trộn và sục khí, protein, chất hữu cơ hòa tan, chất rắn nhỏ và chất tẩy rửa còn lại có thể làm bọt hình thành nhanh.

Dấu hiệu phân biệt

• Bọt xuất hiện ngay trong hoặc ngay sau cơn mưa.
• Nước tại hố thu chuyển đục nhanh.
• Có đất, cát hoặc cặn phân đi vào bể.
• Hố ga và rãnh nước thải nhận nước từ khu sân.
• Lưu lượng tăng trước khi bể sinh học có biểu hiện bất thường.
• Bọt giảm khi mưa dừng và lượng nước vào trở lại bình thường.

2. Quá tải thủy lực tại bể thu gom và bể điều hòa

Quá tải thủy lực xảy ra khi lượng nước đi vào hệ thống lớn hơn khả năng tiếp nhận, lưu chứa hoặc bơm điều tiết của công trình.

Khi lưu lượng tăng, thời gian lưu thủy lực giảm theo công thức:

Thời gian lưu nước HRT = Thể tích hữu dụng của bể / Lưu lượng nước qua bể

Ví dụ, cùng một bể điều hòa nhưng lưu lượng tăng gấp đôi thì thời gian lưu lý thuyết giảm còn khoảng một nửa, nếu không có khả năng lưu trữ bổ sung. Vai trò san bằng lưu lượng của bể điều hòa trong xử lý nước thải chính là lý do công trình này cần đủ dung tích dự phòng cho các đợt mưa lớn, không chỉ tính theo lưu lượng trung bình ngày.

Hệ quả có thể gồm:

• Mực nước bể tăng nhanh.
• Bơm chạy liên tục.
• Nước chưa được điều hòa đã bị đẩy sang công đoạn sau.
• Dòng nước vào bể sinh học tạo xáo trộn mạnh.
• Bùn bị cuốn ra khỏi bể lắng.
• Thời gian tiếp xúc sinh học giảm.
• Chất rắn chưa kịp lắng hoặc tách.
• Bọt hình thành do khuấy trộn và dòng chảy mạnh.

Tài liệu EPA về điều hòa lưu lượng cho thấy các đợt lưu lượng đỉnh có thể gây xáo trộn thủy lực, làm tăng tải cho bể lắng và giảm độ ổn định của chất lượng nước đầu ra. Điều hòa lưu lượng giúp giảm lưu lượng cực đại và ổn định tải đi qua các công đoạn xử lý.

Dấu hiệu phân biệt

• Mực nước bể điều hòa dâng sát mức cao trong thời gian mưa.
• Bơm sang bể sinh học chạy liên tục hoặc tăng số bơm hoạt động.
• Bọt đi kèm dòng nước xoáy, va đập hoặc tràn qua vách.
• TSS đầu ra tăng do bùn bị cuốn.
• COD, BOD theo mg/L có thể không tăng, thậm chí giảm do pha loãng.
• Hiện tượng giảm nhanh khi lưu lượng trở lại bình thường.

3. Sốc tải hữu cơ do nước mưa cuốn phân và chất thải

Mưa không phải lúc nào cũng làm nước thải loãng hơn.

Nếu nước mưa chảy qua khu vực có nhiều phân, thức ăn và chất hữu cơ, tải lượng đưa vào hệ thống trong một khoảng thời gian ngắn có thể tăng mạnh.

Tải lượng hữu cơ được tính theo nguyên tắc:

Tải COD hoặc BOD = Lưu lượng × Nồng độ

Khi sử dụng:

• Lưu lượng: m³/ngày.
• Nồng độ: mg/L.

Có thể quy đổi tải lượng về kg/ngày:

Tải lượng, kg/ngày = Q × C / 1.000

Trong đó:

• Q: Lưu lượng, m³/ngày.
• C: Nồng độ COD hoặc BOD, mg/L.

Ví dụ, nồng độ COD giảm 20% do pha loãng nhưng lưu lượng tăng gấp đôi thì tổng tải COD đi vào hệ thống vẫn có thể tăng.

Đây là lý do cán bộ vận hành không nên chỉ so sánh kết quả COD theo mg/L. Cần so sánh thêm tải lượng tính theo kg/ngày hoặc kg/giờ.

Dấu hiệu sốc hữu cơ

• Bọt trắng hoặc trắng đục phủ nhanh trên bể hiếu khí.
• DO giảm đúng thời điểm nước sau mưa đi vào.
• Máy thổi khí vẫn chạy nhưng DO phục hồi chậm.
• COD hoặc BOD đầu vào tăng so với dữ liệu ngày nắng.
• Mùi hôi tăng tại bể điều hòa.
• Bùn chuyển màu sẫm hoặc tạo nhiều bọt nhỏ.
• COD, BOD đầu ra xấu đi sau một khoảng thời gian trễ.
• Amoni đầu ra có thể tăng nếu quá trình nitrat hóa bị thiếu oxy.

Bọt trắng phủ nhanh trên bể hiếu khí không phải hiện tượng chỉ xảy ra sau mưa. Bài viết về hiện tượng bể hiếu khí nổi bọt trắng phân tích thêm các nguyên nhân khác có thể tạo ra biểu hiện tương tự ngay cả vào ngày không mưa.

Bọt trắng không phải bằng chứng tuyệt đối của sốc hữu cơ. Bọt tương tự cũng có thể xuất hiện do chất tẩy rửa, bùn trẻ hoặc phân phối dòng không đều. Tài liệu vận hành bùn hoạt tính của EPA cũng yêu cầu kiểm tra thời gian lưu, phân phối lưu lượng, MLSS và hiện tượng rửa trôi bùn khi bể sục khí phát sinh bọt.

4. Nước mưa gây xáo trộn hầm Biogas hoặc công đoạn kỵ khí

Nếu hệ thống có hầm Biogas, nước mưa xâm nhập có thể làm thay đổi đồng thời:

• Lưu lượng thủy lực.
• Nồng độ chất hữu cơ.
• Tải lượng hữu cơ.
• Thời gian lưu.
• Nhiệt độ dòng cấp.
• pH và độ kiềm.
• Khả năng giữ bùn.
• Lượng khí sinh học.

Ảnh hưởng thực tế phụ thuộc loại nước mưa đi vào. Hầm Biogas là công đoạn kỵ khí trung tâm trong nhiều hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng biogas, nên bất kỳ xáo trộn nào tại đây cũng có thể ảnh hưởng dây chuyền đến các công đoạn phía sau.

Trường hợp nước mưa tương đối sạch

Nồng độ COD có thể giảm nhưng lưu lượng tăng. Điều này làm thời gian lưu trong hầm giảm và có thể đẩy nước ra khỏi hầm nhanh hơn dự kiến.

Trường hợp nước mưa cuốn nhiều phân

Cả lưu lượng và tải hữu cơ đều có thể tăng. Vi sinh kỵ khí phải tiếp nhận lượng cơ chất lớn trong thời gian ngắn, làm nguy cơ tích tụ axit hữu cơ và mất ổn định cao hơn.

Các nghiên cứu về kỵ khí cho thấy biến động tải lượng hữu cơ có thể gây sốc cho quần thể vi sinh và làm sản lượng methane không ổn định. Thời gian lưu thủy lực cũng là thông số quan trọng vì nước đi qua quá nhanh làm giảm thời gian chuyển hóa chất hữu cơ.

Dấu hiệu cần chú ý

• Bọt hoặc dòng khí bất thường xuất hiện sau hầm Biogas.
• Lượng khí giảm hoặc dao động so với ngày thường.
• Áp suất khí thay đổi bất thường.
• pH đầu ra hầm thay đổi.
• Mùi chua tăng.
• Nước sau Biogas đục hoặc nhiều cặn hơn.
• Bùn hoặc váng bị đẩy ra khỏi hầm.
• Hiện tượng xuất hiện chậm hơn thời điểm mưa vài giờ đến một hoặc hai ngày.

Áp suất khí thay đổi không tự động chứng minh hầm Biogas bị sốc. Áp suất còn phụ thuộc túi chứa khí, van, đường ống, thiết bị sử dụng khí và rò rỉ. Cần đối chiếu thêm pH, lưu lượng cấp, lượng khí và COD đầu ra hầm.

Bọt xuất hiện ngay trong cơn mưa thường liên quan trực tiếp đến nước mưa và thủy lực. Bọt xuất hiện chậm sau một hoặc hai ngày có thể liên quan đến tác động lan truyền từ hầm Biogas hoặc sự thay đổi của bùn sinh học phía sau.

Cần kiểm tra những gì?

Hạng mục kiểm tra	Dấu hiệu bất thường	Có thể liên quan đến
Hệ thống thoát nước mưa	Đấu chung hoặc chảy vào rãnh nước thải	Nước mưa xâm nhập
Hố ga, nắp bể	Nước mặt tràn vào trong mưa	Tăng lưu lượng ngoài thiết kế
Mực nước bể điều hòa	Dâng nhanh, gần tràn	Quá tải thủy lực
Lưu lượng theo giờ	Tăng rõ so với ngày không mưa	Nước mưa đi vào hệ thống
COD, BOD ngày mưa	Tăng hoặc giảm bất thường	Nước bẩn bị cuốn vào hoặc pha loãng
Tải lượng COD, BOD	Tăng dù nồng độ không tăng	Lưu lượng tăng mạnh
TSS đầu vào	Tăng kèm đất, cát, phân	Rửa trôi bề mặt
DO bể hiếu khí	Giảm khi dòng sau mưa đi vào	Sốc tải hoặc cấp khí không đủ
MLSS, SVI	Bùn lắng kém hoặc bị cuốn	Xáo trộn và quá tải bể lắng
pH hầm Biogas	Lệch khỏi vùng bình thường	Công đoạn kỵ khí bị xáo trộn
Lượng khí Biogas	Giảm hoặc dao động	Tải, HRT hoặc vi sinh kỵ khí thay đổi
Áp suất khí	Tăng hoặc giảm bất thường	Hầm, túi khí, van hoặc đường ống

Thông số vận hành tham khảo ban đầu

Thông số	Khoảng hoặc cách đánh giá	Lưu ý
DO bể hiếu khí	Thường khoảng 2–4 mg/L	Cần đo nhiều vị trí và trong giờ tải cao
pH bể sinh học	Thường khoảng 6,5–8,5	Phụ thuộc công nghệ và yêu cầu xử lý Nitơ
MLSS	Thường khoảng 2.000–4.000 mg/L ở một số hệ bùn hoạt tính	Không áp dụng cố định cho mọi công nghệ
SVI	Khoảng 80–150 mL/g có thể dùng tham khảo ban đầu	Cần so với dữ liệu bình thường của hệ thống
Lưu lượng trong mưa	So với lưu lượng thiết kế theo giờ và ngày	Không chỉ so với tổng công suất ghi trên bảng
pH hầm Biogas	So với vùng vận hành ổn định của chính hầm	Không điều chỉnh hóa chất chỉ từ một lần đo
COD, BOD	So sánh cả nồng độ và tải lượng	Nồng độ thấp chưa chắc tải lượng thấp

Các khoảng trên chỉ phục vụ khoanh vùng ban đầu. Giá trị phù hợp phải dựa trên công nghệ, công suất, đặc điểm nguồn thải và hồ sơ thiết kế của từng hệ thống.

Phân biệt nồng độ ô nhiễm và tải lượng ô nhiễm sau mưa

Đây là điểm rất dễ bị bỏ qua.

Nồng độ

Nồng độ COD, BOD hoặc TSS được thể hiện bằng mg/L. Nó cho biết trong mỗi lít nước có bao nhiêu chất ô nhiễm.

Tải lượng

Tải lượng cho biết tổng lượng chất ô nhiễm hệ thống phải xử lý trong một khoảng thời gian, thường tính bằng kg/ngày.

Một trận mưa có thể làm nồng độ giảm nhưng tải lượng vẫn tăng.

Ví dụ minh họa:

Trạng thái	Lưu lượng	COD	Tải COD
Ngày thường	100 m³/ngày	4.000 mg/L	400 kg/ngày
Sau mưa	200 m³/ngày	3.000 mg/L	600 kg/ngày

Trong ví dụ này, COD giảm từ 4.000 xuống 3.000 mg/L nhưng tổng tải COD tăng 50%.

Vì vậy, nhận định “nước đã loãng nên hệ thống nhẹ tải hơn” có thể sai nếu không tính lưu lượng.

Chẩn đoán theo từng trường hợp

Trường hợp 1: Nước mưa cuốn chất bẩn vào hệ thống

Dấu hiệu

• Bọt xuất hiện ngay khi mưa hoặc ngay sau mưa.
• Nước tại bể thu gom đục, lẫn đất và phân.
• TSS tăng.
• Rãnh nước mưa chạy trực tiếp về hố thu.
• Bể điều hòa có thêm cặn đáy sau mưa.
• Hiện tượng tập trung mạnh ở những trận mưa đầu mùa hoặc sau nhiều ngày khô.

Cần kiểm tra

• Sơ đồ đường ống nước mưa và nước thải.
• Các điểm đấu nối quanh chuồng.
• Hướng dốc sân.
• Nắp hố ga và cao độ thành bể.
• Khu vực chứa phân, thức ăn và bùn.
• TSS, COD, BOD tại bể thu gom trong mưa.
• Lưu lượng tại thời điểm đầu trận mưa.

Hướng xử lý ban đầu

• Che chắn khu chứa phân và chất thải.
• Thu dọn phân, thức ăn rơi vãi trước khi mưa.
• Chặn tạm các điểm nước mưa sạch chảy vào hố nước thải nếu bảo đảm an toàn.
• Làm sạch rãnh nước mưa và nước thải riêng biệt.
• Thu gom cặn đất, cát tại bể lắng cát hoặc hố thu.
• Đánh dấu các điểm đấu nối sai để cải tạo sau đợt mưa.
• Không chuyển nước ô nhiễm sang đường thoát nước mưa.

Trường hợp 2: Bể điều hòa quá tải thủy lực

Dấu hiệu

• Mực nước tăng nhanh.
• Bơm chạy liên tục.
• Nước gần tràn thành bể.
• Bọt xuất hiện cùng dòng chảy xoáy.
• Nước được đẩy sang sinh học nhanh hơn bình thường.
• Hiện tượng giảm khi lưu lượng giảm.

Cần kiểm tra

• Thể tích hữu dụng còn lại của bể.
• Mực nước cao và thấp cài đặt cho bơm.
• Lưu lượng từng bơm.
• Tổng lưu lượng đi vào trong một giờ.
• Thời gian bơm chạy và nghỉ.
• Khả năng lưu giữ tại bể sự cố nếu có.
• Lưu lượng nước mưa xâm nhập.

Hướng xử lý ban đầu

• Điều tiết bơm sang bể sinh học theo lưu lượng cho phép.
• Tránh vận hành đồng thời nhiều bơm nếu làm dòng cấp tăng quá cao.
• Tận dụng dung tích bể sự cố đúng theo thiết kế.
• Kiểm tra phao báo mức và chế độ chạy tự động.
• Giảm các hoạt động rửa chuồng không cấp thiết trong thời gian mưa lớn nếu điều kiện vệ sinh cho phép.
• Chuẩn bị phương án lưu giữ thay vì xả nước chưa xử lý.

Trường hợp 3: Sốc tải hữu cơ sau mưa

Dấu hiệu

• Bọt trắng phủ nhanh bể sinh học.
• DO giảm rõ.
• COD, BOD hoặc tải lượng tăng.
• Mùi tăng tại bể điều hòa.
• Bùn có màu sẫm hoặc lắng kém.
• Nước đầu ra xấu đi sau vài giờ hoặc một ngày.

Cần kiểm tra

• COD, BOD và lưu lượng cùng thời điểm.
• Tải lượng kg COD/ngày hoặc kg BOD/ngày.
• DO đầu, giữa và cuối bể hiếu khí.
• MLSS và SVI.
• TSS đầu vào.
• Lượng phân bị cuốn từ sân chuồng.
• Khả năng điều hòa tải.

Hướng xử lý ban đầu

• Giảm tốc độ cấp nước từ bể điều hòa sang sinh học nếu còn dung tích.
• Phân phối dòng vào đều hơn.
• Đo DO trước khi tăng khí.
• Kiểm tra đầu phân phối khí và máy thổi khí.
• Theo dõi COD, BOD, Amoni và TSS đầu ra trong những ngày tiếp theo.
• Không xả nhiều bùn chỉ vì bọt tăng.
• Không cấy thêm vi sinh khi chưa xác định MLSS và tình trạng bùn.

Trường hợp 4: Hầm Biogas bị xáo trộn

Dấu hiệu

• Bọt hoặc váng xuất hiện tại dòng sau Biogas.
• Lượng khí thay đổi sau mưa.
• pH đầu ra hầm biến động.
• Nước sau hầm có nhiều cặn.
• Mùi chua hoặc mùi bất thường tăng.
• Hiện tượng xuất hiện có độ trễ.

Cần kiểm tra

• Lưu lượng vào hầm.
• Mực nước hầm.
• pH đầu vào và đầu ra.
• Nhiệt độ.
• COD đầu vào và đầu ra.
• Lượng khí hoặc thời gian sử dụng khí.
• Áp suất tại túi hoặc đường khí.
• Van, bẫy nước và đường ống.
• Tình trạng váng và bùn trong hầm.

Hướng xử lý ban đầu

• Hạn chế tải thủy lực tăng thêm nếu có khả năng điều tiết.
• Không châm kiềm hoặc axit chỉ dựa trên một kết quả pH.
• Kiểm tra lại mẫu pH và hiệu chuẩn thiết bị đo.
• Kiểm tra đường khí trước khi kết luận vi sinh kỵ khí suy yếu.
• Theo dõi xu hướng lượng khí trong nhiều ngày.
• Không mở hầm hoặc can thiệp khu vực khí khi không có quy trình an toàn và nhân sự chuyên môn.

Làm sao phân biệt bọt do mưa với bọt không liên quan đến mưa?

Không nên gắn mọi sự cố xảy ra trong mùa mưa cho nước mưa. Cần chứng minh mối liên hệ bằng lưu lượng, mực nước, thời điểm và dữ liệu chất lượng nước.

Biểu hiện	Khả năng liên quan đến mưa	Khả năng khác
Chỉ xuất hiện sau mưa lớn	Cao	Ít có khả năng là lỗi bùn kéo dài
Mực nước bể tăng đồng thời	Quá tải thủy lực	Bơm hoặc phao lỗi
Nước đục, lẫn đất cát	Rửa trôi bề mặt	Thi công, vệ sinh bể
Bọt trắng giảm sau 1–2 ngày	Tác động tải tạm thời	Chất tẩy rửa theo ca
Bọt nâu dai nhiều tuần	Ít liên quan trực tiếp đến một trận mưa	Bùn già, dầu mỡ, vi khuẩn dạng sợi
Bọt xuất hiện mỗi ngày cùng giờ vệ sinh	Không phụ thuộc mưa	Hóa chất tẩy rửa
Bọt tăng nhưng lưu lượng không đổi	Chưa đủ bằng chứng do mưa	Vi sinh, dầu mỡ hoặc hóa chất
Bọt có độ trễ sau Biogas	Có thể do hầm bị xáo trộn	Biến động tải sản xuất

Quy trình kiểm tra ban đầu sau mưa

Bước 1: Ghi lại dữ liệu mưa và thời điểm xuất hiện bọt

Nhật ký nên có:

• Ngày và giờ bắt đầu mưa.
• Thời gian mưa kéo dài.
• Mức độ mưa theo đồng hồ đo mưa hoặc dữ liệu địa phương.
• Thời điểm mực nước bắt đầu tăng.
• Thời điểm bọt xuất hiện.
• Vị trí xuất hiện đầu tiên.
• Thời điểm bọt đạt nhiều nhất.
• Thời gian bọt giảm.

Chỉ cần ghi đúng thời gian trong vài đợt mưa, cán bộ vận hành đã có thể nhận ra bọt xuất hiện ngay hay có độ trễ.

Bước 2: Kiểm tra toàn bộ tuyến thu gom khi đang mưa

Việc khảo sát sau khi trời đã khô có thể bỏ sót vị trí nước xâm nhập.

Cần quan sát trực tiếp:

• Mái chuồng xả nước về đâu.
• Nước sân chảy theo hướng nào.
• Hố ga nào bị ngập.
• Nước có tràn qua nắp bể không.
• Khu chứa phân có phát sinh dòng chảy không.
• Rãnh nước mưa và nước thải có giao nhau không.
• Điểm nào có đất, cát hoặc phân bị cuốn vào.

Bước 3: Ghi mực nước và lưu lượng

Ghi mực nước tại:

• Trước mưa.
• Trong mưa.
• Sau mưa một giờ.
• Sau mưa ba giờ.
• Khi bọt xuất hiện nhiều nhất.

Nếu không có đồng hồ lưu lượng, có thể tạm đối chiếu thời gian chạy bơm và lưu lượng danh định. Tuy nhiên, cách này chỉ là ước tính vì lưu lượng thực tế có thể thấp hơn do nghẹt bơm, cột áp hoặc thiết bị xuống cấp.

Bước 4: Lấy mẫu tại đúng thời điểm

Nên ưu tiên lấy mẫu:

• Nước tại bể thu gom trong đầu trận mưa.
• Nước vào bể điều hòa.
• Nước cấp sang bể sinh học khi bọt tăng.
• Nước sau hầm Biogas nếu nghi ngờ công đoạn kỵ khí.
• Nước đầu ra khi hệ thống bắt đầu biến động.

Các chỉ tiêu cần cân nhắc:

• COD.
• BOD.
• TSS.
• Amoni.
• pH.
• DO.
• MLSS.
• SVI.

Bước 5: Tính tải lượng thay vì chỉ so nồng độ

Khi có lưu lượng và COD hoặc BOD, cần tính tải lượng.

Nếu nồng độ giảm nhưng tải lượng tăng, hệ thống vẫn đang chịu áp lực lớn hơn.

Bước 6: Kiểm tra hầm Biogas

Nếu hệ thống có Biogas, cần ghi:

• pH.
• Nhiệt độ.
• Lượng khí.
• Áp suất.
• Mực nước.
• COD đầu vào và đầu ra nếu có.
• Thời điểm thay đổi so với trận mưa.

Không nên xử lý theo cảm tính

Không tăng sục khí liên tục khi chưa đo DO

Nếu bọt chủ yếu do dòng nước xáo trộn hoặc chất bẩn cuốn theo mưa, tăng khí có thể làm bọt nhiều hơn.

Nếu DO đã nằm trong vùng vận hành bình thường, tăng máy thổi khí chỉ làm tăng điện năng và có thể làm bông bùn nhỏ hơn.

Chỉ nên tăng khí từng bước khi kết quả DO cho thấy bể thực sự thiếu oxy và thiết bị khí vẫn hoạt động đúng.

Không kết luận vi sinh yếu chỉ vì thấy bọt

Bọt sau mưa có thể là phản ứng vật lý của dòng chảy tăng, protein và chất rắn bị cuốn vào hệ thống.

Cần kiểm tra MLSS, SVI, DO, COD và BOD trước khi bổ sung vi sinh.

Không xả bớt nước chưa xử lý ra ngoài

Xả nước chưa xử lý để giảm mực nước chỉ giải quyết áp lực trước mắt nhưng làm phát tán phân, chất hữu cơ, Amoni và vi sinh vật ra môi trường.

Cần ưu tiên:

• Bể điều hòa.
• Bể sự cố.
• Hồ lưu chứa đúng thiết kế.
• Điều tiết bơm.
• Giảm nước vệ sinh không cấp thiết.
• Kiểm soát nước mưa xâm nhập.

Không xả nhiều bùn chỉ vì bọt tăng

Nếu hệ thống đang bị quá tải thủy lực, xả bùn không khắc phục được lượng nước mưa đi vào.

Xả bùn quá mức còn có thể làm MLSS giảm và khiến công đoạn sinh học phục hồi chậm hơn sau mưa.

Không điều chỉnh pH hầm Biogas chỉ từ một lần đo

Mẫu có thể chưa đại diện hoặc thiết bị đo chưa được hiệu chuẩn.

Cần đo lại, kiểm tra xu hướng và đánh giá độ kiềm trước khi châm hóa chất.

Xả nước chưa xử lý hoặc thay đổi mạnh lượng bùn chỉ làm giảm hiện tượng trước mắt, không giải quyết được nguyên nhân nước mưa đang xâm nhập hệ thống.

Khi nào cần dừng hoặc hạn chế vận hành?

Cần điều tiết hoặc hạn chế tải vào công đoạn sinh học theo khả năng lưu chứa của hệ thống khi:

• Bọt trào liên tục qua thành bể.
• Mực nước bể điều hòa vượt mức an toàn nhiều giờ.
• Nước có nguy cơ tràn khỏi hệ thống.
• Bơm điều hòa không kiểm soát được lưu lượng.
• DO giảm sâu kéo dài.
• Bùn trôi liên tục qua bể lắng.
• Máy thổi khí hoặc bơm gặp sự cố.
• Nước mưa ô nhiễm tiếp tục đi vào với lưu lượng lớn.
• Hầm Biogas có áp suất hoặc mực nước bất thường rõ rệt.
• Đường khí, túi khí hoặc van có dấu hiệu mất an toàn.

Khu vực Biogas có nguy cơ cháy, nổ, ngạt khí và độc khí. Việc kiểm tra đường khí, mở nắp hoặc can thiệp bên trong phải tuân theo quy trình an toàn của cơ sở và do nhân sự có chuyên môn thực hiện.

Mực nước vượt ngưỡng an toàn kéo dài nhiều giờ là ranh giới rõ giữa một đợt bọt tạm thời và một hệ thống cần được can thiệp ngay.

Khi nào cần khảo sát hoặc cải tạo hệ thống?

Không nên kết luận phải cải tạo toàn bộ hệ thống chỉ từ một trận mưa bất thường.

Hệ thống nên được khảo sát chuyên sâu khi:

• Bọt xuất hiện sau phần lớn các đợt mưa lớn.
• Hệ thống nước mưa và nước thải chưa được tách riêng.
• Nước mái chuồng đang chảy vào đường nước thải.
• Bể điều hòa thường xuyên dâng gần tràn.
• Lưu lượng ngày mưa cao hơn nhiều so với công suất thiết kế.
• Bơm điều hòa phải chạy liên tục trong mưa.
• Bùn bị cuốn qua bể lắng sau mỗi trận mưa.
• COD, BOD, TSS hoặc Amoni đầu ra xấu đi lặp lại.
• Hầm Biogas giảm lượng khí hoặc dao động pH sau mưa.
• Khu chứa phân không có mái che hoặc thu gom nước rỉ riêng.
• Hố ga, rãnh và bể thường xuyên nhận nước mặt.
• Không có dữ liệu lưu lượng và tải lượng theo từng đợt mưa.

Một bể điều hòa đủ dung tích cho ngày sản xuất bình thường vẫn có thể không đáp ứng khi phải tiếp nhận thêm nước mái, nước sân và dòng rửa trôi trong mưa.

Các hạng mục cải tạo có thể được xem xét

Tùy nguyên nhân, phương án có thể gồm:

• Tách riêng hệ thống thoát nước mưa và nước thải.
• Chuyển hướng nước mái ra tuyến nước mưa sạch.
• Nâng cao thành hố ga hoặc bể.
• Làm kín nắp bể và điểm đấu nối.
• Điều chỉnh độ dốc sân chuồng.
• Che mái khu chứa phân và bùn.
• Bổ sung rãnh thu nước rỉ riêng.
• Bổ sung bể lắng cát hoặc hố tách cặn.
• Mở rộng bể điều hòa.
• Bổ sung bể sự cố.
• Điều chỉnh công suất và chế độ bơm.
• Tự động hóa theo mực nước và lưu lượng.
• Cải tạo đầu vào hầm Biogas.
• Tăng khả năng giữ bùn và kiểm soát tải cho công đoạn kỵ khí.

Phương án cần dựa trên lưu lượng thực đo trong mưa, diện tích hứng nước, tải lượng ô nhiễm và hiện trạng mặt bằng. Không nên tăng dung tích bể theo ước đoán khi chưa xác định nước đang xâm nhập từ đâu.

[IMAGE_8: Kỹ sư Môi Trường HANA khảo sát tuyến thoát nước mưa và bể điều hòa tại trang trại chăn nuôi]

Giải pháp của Môi Trường HANA

Môi Trường HANA có thể hỗ trợ trang trại khảo sát hiện tượng nước thải nổi bọt sau mưa theo toàn bộ chuỗi thu gom và xử lý, thay vì chỉ kiểm tra riêng bể sinh học.

Phạm vi khảo sát có thể gồm:

• Kiểm tra tuyến nước mưa và nước thải quanh chuồng trại.
• Xác định vị trí nước mặt xâm nhập hố thu và bể.
• Ghi nhận lưu lượng, mực nước và thời gian chạy bơm.
• Lấy mẫu COD, BOD, TSS và Amoni trong và sau mưa.
• Tính tải lượng ô nhiễm theo lưu lượng thực tế.
• Đo DO, MLSS và SVI tại bể sinh học.
• Đánh giá thể tích hữu dụng của bể điều hòa.
• Kiểm tra pH, lưu lượng và tình trạng khí tại hầm Biogas.
• Đề xuất tách nước mưa, điều chỉnh vận hành hoặc cải tạo công trình.

Theo định hướng dịch vụ đã công bố, HANA triển khai thiết kế, thi công, bảo trì, sửa chữa và vận hành hệ thống xử lý nước thải.

Trong nhóm dự án liên quan đến chăn nuôi – giết mổ, website HANA công bố hạng mục thiết kế và thi công hồ Biogas cho Công ty CP Đầu tư Đức Lộc với công suất 120 m³/ngày.đêm. HANA cũng có nội dung kỹ thuật riêng về xử lý nước thải chăn nuôi bằng Biogas và xử lý nước sau Biogas.

Khi khảo sát sự cố sau mưa, dữ liệu cần được thu đúng trong thời điểm mưa hoặc ngay sau mưa. Khảo sát vào ngày khô nhưng không xem lại dấu vết dòng chảy và nhật ký lưu lượng có thể bỏ sót nguyên nhân chính.

Phương án xử lý phải dựa trên lưu lượng và tải lượng thực tế trong các đợt mưa, không chỉ dựa vào việc lớp bọt đã tự giảm hay chưa.

Kết luận

Nước thải chăn nuôi nổi bọt sau mưa có thể xuất phát từ bốn nhóm nguyên nhân:

• Nước mưa cuốn phân và chất bẩn vào hệ thống.
• Bể điều hòa bị quá tải thủy lực.
• Bể sinh học chịu sốc tải hữu cơ tức thời.
• Hầm Biogas bị thay đổi lưu lượng, tải hoặc thời gian lưu.

Thông tin quan trọng nhất cần ghi nhận là thời điểm mưa, thời điểm bọt xuất hiện, lưu lượng, mực nước, COD, BOD và DO.

Không nên kết luận vi sinh yếu chỉ vì thấy bọt tăng. Cũng không nên chỉ so sánh nồng độ COD hoặc BOD mà bỏ qua tải lượng tính theo lưu lượng thực tế.

Nếu bọt lặp lại sau hầu hết các đợt mưa, bể điều hòa thường xuyên gần tràn hoặc hầm Biogas biến động kéo dài, dịch vụ bảo trì vận hành hệ thống xử lý nước thải của Môi Trường HANA có thể hỗ trợ khảo sát tuyến thoát nước, công trình điều hòa và chuỗi xử lý để xác định hướng điều chỉnh hoặc cải tạo phù hợp.

FAQ

Nguồn tham khảo

• U.S. EPA – NPDES Permit Writers’ Manual for Concentrated Animal Feeding Operations: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-10/documents/cafo_permitmanual_entire.pdf
• U.S. EPA – Managing Manure Nutrients at Concentrated Animal Feeding Operations: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-08/documents/cafo_manure_guidance.pdf
• U.S. EPA – Management Measure for Animal Feeding Operations: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-10/documents/chap4d.pdf
• U.S. EPA – Flow Equalization: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=2000QTKP.TXT
• U.S. EPA – Process Design Manual for Upgrading Existing Wastewater Treatment Plants: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=20007T66.TXT
• U.S. EPA – Process Control Manual for Aerobic Biological Wastewater Treatment Facilities: https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPURL.cgi?Dockey=9100NX8X.TXT
• U.S. EPA – NPDES Compliance Inspection Manual: https://www.epa.gov/sites/default/files/2017-03/documents/npdesinspect-chapter-04.pdf
• Methane Production and Microbial Community Acclimation Under Organic Loading Fluctuations: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652622004115
• A Review on the Anaerobic Co-Digestion of Livestock Manure: https://www.mdpi.com/1996-1073/17/3/546
• Anaerobic Digestion of Dairy Effluent: https://www.mdpi.com/1996-1073/16/6/2859