Cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A là nhu cầu ngày càng phổ biến đối với doanh nghiệp, nhà máy, cơ sở sản xuất, khu dịch vụ và các công trình đang vận hành hệ thống xử lý nước thải nhưng chất lượng nước đầu ra chưa đáp ứng yêu cầu. Thay vì đầu tư xây dựng một hệ thống xử lý nước thải mới hoàn toàn, nhiều chủ đầu tư lựa chọn phương án cải tạo, nâng cấp hệ thống hiện hữu để tận dụng bể xử lý, đường ống và thiết bị còn sử dụng tốt, từ đó giảm chi phí đầu tư và thời gian thi công.
Trong thực tế, một hệ thống đang xử lý đạt cột B chưa chắc có thể đáp ứng ngay yêu cầu cột A chỉ bằng cách tăng thời gian vận hành hoặc thay máy thổi khí. Để xử lý nước thải đạt cột A ổn định, cần đánh giá lại toàn bộ hệ thống từ tải lượng ô nhiễm, lưu lượng thực tế, công nghệ xử lý, thể tích các bể, khả năng cấp khí, tuần hoàn bùn, lắng, lọc và khử trùng.
Đặc biệt, khi yêu cầu xả thải thay đổi hoặc nguồn tiếp nhận có yêu cầu nghiêm ngặt hơn, việc cải tạo hệ thống xử lý nước thải cần được thực hiện trên cơ sở tính toán kỹ thuật thay vì chỉ bổ sung thiết bị một cách riêng lẻ.
Khi nào cần cải tạo hệ thống xử lý nước thải lên cột A?
Không phải mọi hệ thống xử lý nước thải đều bắt buộc phải đạt cột A. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, chủ đầu tư cần nâng cấp hệ thống từ mức xử lý hiện tại lên mức nghiêm ngặt hơn để đáp ứng quy định, yêu cầu của nguồn tiếp nhận hoặc mục tiêu sử dụng nước sau xử lý.
Một số trường hợp thường cần cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A gồm:
- Nước thải sau xử lý xả vào nguồn tiếp nhận có yêu cầu cao về chất lượng nước.
- Quy định hoặc hồ sơ môi trường của cơ sở yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra nghiêm ngặt hơn.
- Hệ thống hiện tại chỉ đáp ứng cột B nhưng một số thông số thường xuyên vượt giới hạn cho phép.
- Lưu lượng hoặc tải lượng ô nhiễm thực tế tăng so với thời điểm thiết kế ban đầu.
- Hệ thống xử lý nước thải đã vận hành nhiều năm, bể và thiết bị xuống cấp, hiệu suất xử lý giảm.
- Công nghệ hiện tại chưa có công đoạn xử lý nitơ, photpho hoặc các chất ô nhiễm đặc thù.
- Chủ đầu tư có nhu cầu tái sử dụng nước sau xử lý cho tưới cây, rửa đường, vệ sinh hoặc các mục đích phù hợp.
- Doanh nghiệp muốn chủ động nâng cấp hệ thống để hạn chế nguy cơ nước thải không đạt quy chuẩn trong quá trình vận hành.
Đối với những hệ thống đang vận hành ổn định nhưng chỉ thiếu một số công đoạn xử lý, cải tạo đúng vị trí có thể tiết kiệm đáng kể so với phương án tháo bỏ toàn bộ hệ thống và xây dựng mới.
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A cần khảo sát những gì?
Trước khi đưa ra phương án nâng cấp, cần khảo sát hiện trạng thực tế. Đây là bước rất quan trọng vì cùng một công suất nhưng mỗi hệ thống có thể có tải lượng ô nhiễm, công nghệ và tình trạng thiết bị hoàn toàn khác nhau.
Đầu tiên cần xác định lưu lượng nước thải thực tế theo ngày và theo từng thời điểm. Không nên chỉ dựa vào công suất thiết kế trên bản vẽ cũ. Một hệ thống thiết kế 100 m³/ngày nhưng thực tế chỉ tiếp nhận 50 m³/ngày sẽ có cách cải tạo khác với hệ thống thường xuyên tiếp nhận 120 m³/ngày.
Tiếp theo cần lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra để phân tích. Các thông số thường được quan tâm gồm pH, BOD, COD, TSS, amoni, nitrat, tổng nitơ, tổng photpho và các thông số đặc thù tùy theo loại nước thải.
Bên cạnh chất lượng nước, cần kiểm tra toàn bộ thiết bị đang vận hành như máy thổi khí, bơm chìm, bơm tuần hoàn, bơm bùn, đĩa phân phối khí, đường ống khí, đường ống nước và hệ thống tủ điện điều khiển.
Đối với bể sinh học, cần kiểm tra thể tích thực tế, mực nước, thời gian lưu nước, lượng bùn hoạt tính, khả năng cấp khí và tình trạng giá thể nếu hệ thống sử dụng MBBR.
Việc khảo sát đầy đủ giúp xác định chính xác nguyên nhân khiến nước thải chưa đạt cột A. Có trường hợp nguyên nhân nằm ở công nghệ, nhưng cũng có trường hợp công nghệ phù hợp nhưng hệ thống đang vận hành sai, thiếu khí, dư khí, thiếu bùn hoặc tuần hoàn không đúng tỷ lệ.
Các hạng mục thường được cải tạo để xử lý nước thải đạt cột A
Bổ sung hoặc cải tạo bể thiếu khí anoxic
Đối với hệ thống có yêu cầu xử lý nitơ, bể thiếu khí Anoxic là một trong những công đoạn quan trọng. Nếu hệ thống cũ chủ yếu sử dụng bể hiếu khí và lắng mà không có vùng thiếu khí phù hợp, khả năng khử nitrat để giảm tổng nitơ sẽ bị hạn chế.
Khi cải tạo, có thể bố trí thêm ngăn Anoxic hoặc chia lại thể tích bể hiện hữu. Dòng nước tuần hoàn chứa nitrat từ bể hiếu khí hoặc bể lắng được đưa về vùng thiếu khí để thực hiện quá trình khử nitrat.
Tỷ lệ tuần hoàn, lượng carbon dễ phân hủy và điều kiện thiếu khí cần được tính toán phù hợp. Nếu tuần hoàn quá thấp, hiệu quả khử nitơ không cao; nếu thiết kế không phù hợp với tải lượng thực tế, việc tăng thiết bị cũng không mang lại hiệu quả tương ứng.
Cải tạo bể hiếu khí bằng công nghệ MBBR hoặc IFAS
Đối với hệ thống có bể sinh học nhưng diện tích hoặc thể tích hiện hữu hạn chế, chuyển đổi sang MBBR hoặc IFAS có thể là giải pháp hiệu quả.
Giá thể vi sinh tạo thêm diện tích bám dính cho vi sinh vật, giúp tăng mật độ sinh khối trong bể. Nhờ đó, hiệu suất xử lý BOD, COD và amoni có thể được nâng cao mà không nhất thiết phải xây thêm một bể sinh học có kích thước lớn.
Tuy nhiên, khi chuyển đổi sang MBBR cần tính toán lượng giá thể, tỷ lệ lấp đầy, khả năng cấp khí, hệ thống giữ giá thể và thời gian lưu nước. Không nên chỉ đổ thêm giá thể vào bể mà không kiểm tra lại hệ thống phân phối khí.
Nâng cấp bể lắng
Một số hệ thống có chất lượng nước sau sinh học tương đối tốt nhưng TSS đầu ra vẫn cao do bể lắng hoạt động không hiệu quả.
Nguyên nhân có thể do bể lắng quá nhỏ, tải trọng bề mặt cao, bùn khó lắng, dòng chảy phân phối không đều hoặc hệ thống thu bùn không phù hợp.
Tùy hiện trạng, có thể cải tạo máng thu nước, ống trung tâm, hệ thống phân phối dòng chảy, đường hút bùn hoặc bổ sung thiết bị hỗ trợ lắng.
Trong trường hợp cần chất lượng nước cao hơn, có thể xem xét bổ sung công đoạn lọc sau lắng.
Bổ sung lọc áp lực hoặc công đoạn lọc tinh
Nếu yêu cầu nước đầu ra nghiêm ngặt, công đoạn lọc có thể được sử dụng để giảm TSS còn sót lại và hỗ trợ kiểm soát một phần chất hữu cơ dạng hạt.
Lọc áp lực thường được bố trí sau bể lắng hoặc sau công đoạn sinh học tùy theo sơ đồ công nghệ. Khi thiết kế cần tính toán lưu lượng, tốc độ lọc, vật liệu lọc và chu kỳ rửa lọc.
Đối với các hệ thống có yêu cầu cao hơn nữa, có thể xem xét công nghệ màng. Tuy nhiên, MBR không phải lúc nào cũng là lựa chọn bắt buộc. Việc lựa chọn MBR cần căn cứ vào yêu cầu chất lượng nước, diện tích, chi phí đầu tư và khả năng vận hành, bảo trì của chủ đầu tư.
Tăng cường khử trùng
Khử trùng là công đoạn cuối nhằm kiểm soát vi sinh trong nước sau xử lý.
Tùy quy mô và yêu cầu thực tế, hệ thống có thể sử dụng chlorine, UV hoặc các phương án khử trùng khác. Nếu sử dụng chlorine, cần kiểm soát liều lượng và thời gian tiếp xúc để vừa đảm bảo hiệu quả khử trùng vừa hạn chế dư lượng không cần thiết.
Đối với nước có mục tiêu tái sử dụng, việc lựa chọn công nghệ khử trùng cần được xem xét đồng bộ với công đoạn lọc phía trước.
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo hướng tận dụng hệ thống cũ
Một trong những ưu điểm lớn của phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải là có thể tận dụng cơ sở hạ tầng hiện hữu.
Các bể bê tông còn tốt có thể tiếp tục sử dụng và điều chỉnh chức năng. Ví dụ, một bể hiếu khí cũ có thể được cải tạo thành bể MBBR, một phần thể tích được bố trí thành vùng Anoxic hoặc bổ sung thêm thiết bị và đường ống tuần hoàn.
Cách tiếp cận này thường tiết kiệm hơn so với xây dựng mới toàn bộ. Ngoài ra, thời gian thi công cũng có thể được rút ngắn, đặc biệt đối với nhà máy hoặc cơ sở sản xuất đang hoạt động liên tục.
Tuy nhiên, trước khi tận dụng bể cũ cần kiểm tra kết cấu, chống thấm, cao độ, kích thước, đường ống hiện trạng và khả năng chịu tải. Không nên giữ lại một hạng mục chỉ vì muốn giảm chi phí nếu hạng mục đó đã xuống cấp nghiêm trọng.
Tính toán lại hệ thống khi nâng cấp từ cột B lên cột A
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải không đơn thuần là thay máy bơm hoặc máy thổi khí công suất lớn hơn. Khi nâng cấp từ cột B lên cột A, cần tính toán lại các thông số chính của hệ thống.
Một số yếu tố cần xem xét gồm:
- Lưu lượng nước thải thực tế.
- Tải lượng BOD, COD, TSS và nitơ.
- Thời gian lưu nước HRT.
- Tải trọng hữu cơ.
- Tỷ lệ F/M trong bể sinh học.
- Nồng độ MLSS và tuổi bùn.
- Nhu cầu oxy của quá trình xử lý.
- Lưu lượng và áp lực khí.
- Tỷ lệ tuần hoàn nước và bùn.
- Thể tích vùng Anoxic và Aerobic.
- Khả năng lắng của bùn.
- Công suất hệ thống lọc và khử trùng.
Việc tính toán lại giúp tránh tình trạng hệ thống được nâng cấp nhưng hiệu quả không cải thiện tương ứng.
Tự động hóa trong hệ thống xử lý nước thải đạt cột A
- Đối với những hệ thống có yêu cầu vận hành ổn định, tự động hóa có thể giúp giảm phụ thuộc vào thao tác thủ công.
- Các thiết bị như cảm biến pH, DO, lưu lượng hoặc các bộ điều khiển bơm định lượng có thể được tích hợp để kiểm soát quá trình xử lý.
- Tùy quy mô, không nhất thiết hệ thống nào cũng phải đầu tư PLC và tự động hóa phức tạp. Đối với hệ thống nhỏ, có thể sử dụng timer, contactor, phao mức, relay bảo vệ và các thiết bị điều khiển cơ bản để giảm chi phí.
- Đối với hệ thống lớn hoặc có yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt, PLC và hệ thống giám sát có thể mang lại hiệu quả cao hơn.
Chạy thử và hiệu chỉnh sau khi cải tạo
Sau khi hoàn thành thi công, hệ thống cần được chạy thử và hiệu chỉnh trước khi đánh giá chất lượng nước đầu ra.
Đối với công đoạn sinh học, cần đảm bảo quần thể vi sinh phát triển ổn định. Các thông số như DO, pH, MLSS, thời gian sục khí và tỷ lệ tuần hoàn cần được theo dõi trong giai đoạn vận hành ban đầu.
Không nên đánh giá hiệu quả của một hệ thống sinh học chỉ sau vài ngày nếu vi sinh chưa ổn định. Cần theo dõi liên tục và điều chỉnh theo kết quả phân tích thực tế.
Sau khi hệ thống ổn định, tiến hành lấy mẫu nước đầu ra để đánh giá khả năng đáp ứng các thông số theo yêu cầu của hồ sơ môi trường và quy chuẩn áp dụng.
Lưu ý pháp lý khi cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Khi cải tạo hệ thống xử lý nước thải, ngoài phần kỹ thuật cần xem xét cả hồ sơ môi trường hiện có của cơ sở.
Nếu việc cải tạo làm thay đổi đáng kể công suất, quy mô, nguồn phát sinh nước thải hoặc công nghệ xử lý so với hồ sơ môi trường đã được phê duyệt/cấp phép, chủ đầu tư cần rà soát nghĩa vụ pháp lý và khả năng phải điều chỉnh hoặc thực hiện thủ tục môi trường tương ứng theo quy định hiện hành.
Do đó, trước khi thi công nên đối chiếu giữa hệ thống thực tế, hồ sơ môi trường và phương án công nghệ dự kiến cải tạo. Điều này giúp tránh tình trạng hệ thống kỹ thuật đã hoàn thành nhưng hồ sơ môi trường không còn phù hợp.
Những sai lầm thường gặp khi cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Một sai lầm phổ biến là chỉ tập trung thay thiết bị. Ví dụ, nước thải đầu ra có amoni cao nhưng chủ đầu tư chỉ tăng công suất máy thổi khí mà không kiểm tra thời gian lưu, tuổi bùn, tải lượng và khả năng tuần hoàn.
Một trường hợp khác là bổ sung giá thể MBBR nhưng không cải tạo hệ thống phân phối khí. Khi đó giá thể không chuyển động đều, hiệu quả tiếp xúc giữa nước, khí và vi sinh không đạt như thiết kế.
Ngoài ra, việc không kiểm soát tải lượng đầu vào cũng có thể khiến hệ thống thường xuyên bị sốc tải. Đặc biệt với nước thải thực phẩm, thủy sản, nhà hàng hoặc sản xuất có tính chất đặc thù, cần quan tâm đến dầu mỡ, độ mặn, pH và các chất khó phân hủy.
Vì vậy, phương án cải tạo hiệu quả phải bắt đầu từ nguyên nhân thực tế của vấn đề thay vì chỉ thay thế một thiết bị riêng lẻ.
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A tiết kiệm hơn xây mới
Trong nhiều trường hợp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải có thể tiết kiệm đáng kể chi phí so với xây dựng mới hoàn toàn.
Các hạng mục có thể tận dụng gồm bể bê tông, bể điều hòa, bể lắng, nhà điều hành, đường ống và một số thiết bị còn hoạt động tốt. Phần đầu tư mới chỉ tập trung vào các công đoạn thực sự cần thiết như Anoxic, MBBR, lọc, khử trùng, bơm tuần hoàn hoặc hệ thống điều khiển.
Tuy nhiên, mức tiết kiệm phụ thuộc vào tình trạng hệ thống hiện hữu. Nếu bể đã xuống cấp, bố trí không phù hợp hoặc công nghệ quá cũ, chi phí cải tạo có thể tăng cao. Khi đó cần so sánh trực tiếp giữa phương án cải tạo và xây dựng hệ thống mới để lựa chọn phương án có hiệu quả kinh tế tốt nhất.
Chú ý khi cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải đạt cột A cần được thực hiện dựa trên khảo sát thực tế và tính toán lại toàn bộ quy trình xử lý. Mục tiêu không chỉ là nâng một vài thông số của thiết bị mà phải đảm bảo hệ thống có khả năng xử lý ổn định trong điều kiện vận hành thực tế.
Tùy từng trường hợp, phương án cải tạo có thể bao gồm bổ sung bể Anoxic để khử nitơ, nâng cấp bể sinh học sang MBBR hoặc IFAS, cải thiện hệ thống cấp khí, nâng cấp bể lắng, bổ sung lọc, tăng cường khử trùng và cải thiện hệ thống điều khiển.
Đặc biệt, không nên áp dụng một công nghệ giống nhau cho mọi hệ thống. Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp, thực phẩm, nhà hàng, thủy sản, y tế hay nước thải sinh hoạt có đặc tính ô nhiễm khác nhau nên phương án cải tạo cũng phải được thiết kế riêng.
Một phương án cải tạo tốt là phương án tận dụng tối đa hạ tầng còn sử dụng được, bổ sung đúng công đoạn còn thiếu, nâng cấp đúng thiết bị cần thiết và đảm bảo nước thải sau xử lý đạt yêu cầu ổn định. Đây thường là hướng đầu tư phù hợp cho doanh nghiệp đang có hệ thống xử lý nước thải nhưng cần nâng cấp từ cột B lên cột A mà không muốn xây dựng lại toàn bộ hệ thống.