Một bể UASB vận hành tốt không chỉ giúp giảm mạnh tải lượng ô nhiễm mà còn mang lại lợi ích kinh tế nhờ sản xuất biogas và tiết kiệm chi phí điện năng. Để đạt được điều đó, bạn cần biết cách duy trì chất lượng bùn hạt, kiểm soát tải trọng hữu cơ và xử lý kịp thời các sự cố thường gặp. Bài viết sau đây sẽ hướng dẫn bạn tăng hiệu suất xử lý bể UASB cho hiệu quả nhất.
Bể UASB là gì?
Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là một công trình xử lý nước thải sinh học kỵ khí hoạt động theo nguyên lý dòng chảy ngược qua lớp bùn vi sinh. Trong bể, nước thải được đưa từ đáy lên và tiếp xúc trực tiếp với lớp bùn kỵ khí giàu vi sinh vật. Tại đây, các vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải và chuyển hóa chúng thành khí sinh học (biogas) và bùn ổn định.
Công nghệ UASB được đánh giá là một trong những giải pháp kỵ khí hiệu quả nhất hiện nay. Đặc biệt phù hợp với nước thải có nồng độ COD và BOD cao như ngành thực phẩm, đồ uống, thủy sản, tinh bột, chăn nuôi và nhiều lĩnh vực sản xuất khác.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý UASB
Bể UASB vận hành dựa trên hoạt động của vi sinh vật kỵ khí, vì vậy bất kỳ thay đổi nào trong chất lượng dòng thải, điều kiện môi trường hay kỹ thuật vận hành đều có thể ảnh hưởng đến hiệu quả chung của hệ thống. Vì vậy, một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của bể như:
Chất lượng và độ ổn định của tải lượng hữu cơ (COD, BOD)
Tải lượng hữu cơ là yếu tố quan trọng nhất. Khi COD đầu vào quá cao hoặc biến động mạnh, vi sinh vật không kịp thích ứng, dẫn đến quá tải sinh học và giảm hiệu suất xử lý. Ngược lại, nếu COD quá thấp, lượng thức ăn không đủ cho vi sinh, khiến hoạt động kỵ khí suy yếu.
Nhiệt độ nước thải
Vi sinh kỵ khí hoạt động tốt nhất trong khoảng 30–38°C. Khi nhiệt độ thấp hơn 25°C, tốc độ phân hủy giảm rõ rệt, thời gian xử lý kéo dài và lượng khí metan sinh ra cũng giảm rõ rệt.
Giá trị pH và độ kiềm
Yếu tố tiếp theo ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của bể đó chính là giá trị pH và độ kiềm. pH ổn định từ 6,6 đến 7,6 là điều kiện tối ưu cho nhóm vi sinh tạo methane. Nếu pH giảm do tích tụ acid hữu cơ, hệ vi sinh sẽ bị ức chế, gây sụt giảm hiệu suất UASB.
Lớp bùn hạt kỵ khí (Granular Sludge)
Bùn hạt là “trái tim” của bể UASB. Bùn càng phát triển tốt, kích thước đồng đều và có khả năng lắng cao thì hiệu suất phân hủy hữu cơ càng lớn. Khi bùn bị rửa trôi, kết tụ kém hoặc bị phá hủy cấu trúc, hiệu suất giảm ngay lập tức.
Chất độc và hợp chất gây ức chế vi sinh
Nhiều dòng nước thải chứa dầu mỡ, chất tẩy rửa, kim loại nặng hoặc hóa chất công nghiệp có thể gây “sốc” sinh học. Những chất này phá vỡ cấu trúc màng tế bào, làm vi sinh chết hàng loạt và khiến UASB giảm hiệu suất nghiêm trọng.
Các dấu hiệu cho thấy bể UASB đang vận hành kém
Khi bể UASB gặp sự cố hoặc hệ vi sinh suy yếu, một số biểu hiện rất dễ nhận biết sẽ xuất hiện. Những dấu hiệu này giúp kỹ thuật viên phát hiện sớm và kịp thời điều chỉnh trước khi hiệu suất giảm nặng.
- Hiệu suất COD giảm rõ rệt: COD đầu ra tăng, hiệu suất xử lý giảm xuống dưới mức bình thường là dấu hiệu hệ vi sinh hoạt động kém hoặc bùn bị rửa trôi.
- Bùn nổi và bọt nhiều trên mặt bể: Bùn nổi, bọt trắng hoặc vàng cho thấy hệ vi sinh bị stress, pH mất ổn định hoặc quá trình sinh khí không cân bằng.
- Lượng biogas giảm: Khí sinh học giảm đột ngột phản ánh nhóm vi sinh tạo methane bị ức chế, thường do độc chất, pH thấp hoặc nhiệt độ không phù hợp.
- Mùi hôi tăng mạnh: Xuất hiện mùi H₂S hoặc mùi chua khó chịu chứng tỏ quá trình phân hủy bị gián đoạn và acid hữu cơ đang tích tụ.
- Bùn hạt bị trôi ra ngoài: Bùn đen theo dòng chảy ra bể phía sau cho thấy vận tốc nước dâng quá cao hoặc bùn hạt chưa phát triển tốt.
- Nước đầu ra đục, nhiều cặn: Nước thải sau xử lý có nhiều SS hoặc màu sẫm chứng minh hệ tách 3 pha vận hành kém hoặc lớp bùn bị xáo trộn.
- pH và nhiệt độ dao động bất thường: pH dưới 6,5 hoặc nhiệt độ thấp hơn 28°C khiến vi sinh kỵ khí suy giảm, dễ dẫn đến mất ổn định toàn hệ thống.
Hướng dẫn nâng cao hiệu suất xử lý bể UASB
Để tăng hiệu suất xử lý bể UASB, kỹ thuật viên cần kiểm soát đồng thời nhiều yếu tố liên quan đến tải lượng, vi sinh, điều kiện vận hành và chất lượng bùn hạt.
Ổn định tải trọng hữu cơ (COD) đầu vào
Hiệu suất UASB giảm mạnh khi COD vào vượt ngưỡng thiết kế hoặc dao động liên tục. Do đó cần:
- Lắp đặt bể điều hòa để cân bằng lưu lượng và nồng độ COD.
- Tách dầu mỡ, rác thô, cặn lớn bằng song chắn rác, bể tách mỡ, bể tuyển nổi DAF.
- Trường hợp COD cao bất thường, nên tuần hoàn một phần nước ra sau xử lý về đầu vào để giảm sốc tải.
Tối ưu hóa điều kiện sống của hệ vi sinh kỵ khí
Hệ vi sinh là trung tâm của bể UASB, vì vậy cần duy trì môi trường phù hợp:
- pH lý tưởng: 6.8 đến 7.5
- Nhiệt độ tối ưu: 30 đến 37 độ C
- Alkalinity: duy trì đủ kiềm để chống sốc acid
- Tỷ lệ dinh dưỡng COD:N:P: 350:5:1
Bổ sung hoặc phục hồi bùn hạt chất lượng cao
Bùn hạt (granular sludge) quyết định năng lực phân hủy của bể. Khi bùn yếu hoặc bị rửa trôi cần:
- Bổ sung bùn hạt hoạt tính cao từ nguồn uy tín.
- Giảm lưu lượng đột ngột khi bùn mới đưa vào để giúp bùn ổn định cấu trúc.
- Duy trì vận tốc nước dâng (upflow velocity) từ 0.6 đến 0.9 m mỗi giờ để kích thích sự kết tụ thành hạt.
Tối ưu vận hành hệ thống phân phối dòng và tách ba pha
Phân phối dòng không đều hoặc vận tốc dòng quá cao sẽ gây xáo trộn bùn hạt. Vì vậy, các kỹ thuật viên cần phải thực hiện:
- Kiểm tra đều đặn ống cấp, ống thu, van điều tiết.
- Đảm bảo bộ tách ba pha (Gas – Solid – Liquid separator) hoạt động ổn định, không tắc nghẽn.
- Điều chỉnh bơm để tránh tăng giảm lưu lượng đột ngột.
Theo dõi định kỳ các chỉ tiêu vận hành quan trọng
Việc theo dõi thường xuyên các chỉ tiêu như SV30, TSS, VSS, pH, ORP, nhiệt độ và lượng biogas giúp nhận biết sớm các vấn đề của bể. Ví dụ, lượng biogas giảm cho thấy nhóm vi sinh Methanogens đang suy yếu; pH giảm báo hiệu tích tụ axit hữu cơ; bùn nổi hoặc mùi hôi mạnh cho thấy bể bị mất cân bằng. Kiểm soát các chỉ tiêu này giúp kỹ thuật viên phát hiện sớm sự cố và điều chỉnh kịp thời trước khi hiệu suất sụt giảm nghiêm trọng.
Sử dụng chế phẩm vi sinh kỵ khí chuyên dụng
Trong trường hợp bể bị sốc tải, mất cân bằng hoặc hiệu suất giảm đột ngột, việc bổ sung chế phẩm vi sinh chuyên dùng cho UASB là giải pháp hiệu quả. Các chế phẩm này cung cấp nhóm vi sinh Methanogens, enzyme phân giải và chất hỗ trợ tạo hạt, giúp phục hồi nhanh hoạt động của bể. Khi được sử dụng đúng liều lượng và đúng thời điểm, vi sinh sẽ rút ngắn thời gian tái ổn định bể và cải thiện hiệu suất chỉ trong vài ngày.
Tham khảo: Cho thuê Module xử lý nước thải
Kết luận
Để tăng hiệu suất xử lý bể UASB, cần kiểm soát tốt tải trọng hữu cơ, pH, nhiệt độ và chất lượng bùn hạt. Chỉ khi các yếu tố này ổn định, bể UASB mới đạt hiệu quả cao và nước thải ra chuẩn. Nếu bể đang xử lý kém hoặc hiệu suất giảm, hãy liên hệ Môi Trường HANA để được khảo sát và đề xuất giải pháp tối ưu.
