Bảo trì bể sinh học hiếu khí và thiếu khí là một trong những công việc quan trọng nhằm duy trì hiệu quả xử lý nước thải, đặc biệt đối với các hệ thống sử dụng công nghệ AO, A²O, MBBR, SBR hoặc các quy trình xử lý sinh học tương tự. Hai khu vực này đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc loại bỏ chất hữu cơ như BOD, COD, đồng thời tham gia vào quá trình xử lý Nitơ và Photpho.
Trong quá trình vận hành, bể hiếu khí và bể thiếu khí thường xuyên chịu tác động của tải lượng ô nhiễm, bùn vi sinh, khí cấp, thiết bị khuấy trộn, máy thổi khí và hệ thống tuần hoàn. Nếu không được kiểm tra và bảo trì định kỳ, hiệu suất xử lý có thể suy giảm, phát sinh mùi hôi, bùn lắng bất thường, DO không ổn định hoặc nồng độ Nitơ sau xử lý tăng cao.
Việc xây dựng kế hoạch bảo trì bể sinh học phù hợp giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, hạn chế sự cố và kéo dài tuổi thọ của thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải.
Bảo trì bể sinh học hiếu khí và thiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải
Bảo trì bể sinh học xử lý nước thải hiếu khí
Bể sinh học hiếu khí, còn được gọi là bể Aerobic hoặc Aerotank, là khu vực cung cấp oxy cho quần thể vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Đối với hệ thống xử lý Nitơ, đây cũng là nơi diễn ra quá trình Nitrat hóa, chuyển hóa NH₄⁺ thành NO₂⁻ và NO₃⁻.
Mục tiêu chính khi bảo trì bể hiếu khí là duy trì lượng oxy hòa tan phù hợp, đảm bảo hệ thống phân phối khí hoạt động ổn định và tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.
Công việc kiểm tra hàng ngày
Hàng ngày cần kiểm tra nồng độ DO trong bể hiếu khí. Giá trị DO thường được duy trì khoảng 1,5–3 mg/L tùy theo công nghệ, tải lượng và yêu cầu xử lý của từng hệ thống.
Nếu DO quá thấp, vi sinh vật hiếu khí có thể hoạt động kém, dẫn đến BOD, COD và NH₄⁺ sau xử lý tăng. Ngược lại, cấp khí quá nhiều không những làm tăng điện năng tiêu thụ mà còn có thể gây ảnh hưởng đến quá trình khử Nitơ ở các công đoạn phía sau.
Bên cạnh DO, cần quan sát màu sắc của bùn, tình trạng bọt trên bề mặt, mùi của bể và mức độ xáo trộn của nước. Bùn có màu nâu tương đối ổn định thường cho thấy hệ vi sinh đang hoạt động tương đối tốt. Bùn chuyển sang màu đen, có mùi hôi hoặc xuất hiện hiện tượng nổi bùn bất thường cần được kiểm tra nguyên nhân.
Máy thổi khí cũng cần được kiểm tra mỗi ngày. Người vận hành nên theo dõi tiếng ồn, độ rung, nhiệt độ, áp suất đường ống khí và tình trạng cấp khí vào bể.
Công việc kiểm tra hàng tuần
Hàng tuần nên kiểm tra MLSS và SVI để đánh giá tình trạng bùn vi sinh. MLSS giúp xác định lượng chất rắn lơ lửng trong bể sinh học, trong khi SVI hỗ trợ đánh giá khả năng lắng của bùn.
Ngoài ra, cần kiểm tra hệ thống phân phối khí, van khí, đồng hồ áp suất và đường ống khí. Nếu một khu vực trong bể xuất hiện ít bọt khí hơn rõ rệt so với các khu vực khác, có thể diffuser bị nghẹt hoặc đường ống khí gặp vấn đề.
Bề mặt bể cũng nên được kiểm tra và vệ sinh định kỳ nhằm loại bỏ rác, váng hoặc các vật chất nổi có thể ảnh hưởng đến quá trình vận hành.
Công việc bảo trì hàng tháng
Hàng tháng cần kiểm tra kỹ hệ thống diffuser. Đĩa phân phối khí dạng fine-bubble có ưu điểm tạo bọt khí nhỏ và tăng hiệu quả truyền oxy nhưng có thể bị nghẹt do cặn, bùn hoặc khoáng chất tích tụ trong quá trình vận hành.
Tùy vào chất lượng nước thải và tình trạng thực tế, diffuser có thể cần vệ sinh hoặc thay thế khi hiệu quả phân phối khí suy giảm.
Máy thổi khí cũng cần được kiểm tra định kỳ. Các nội dung cần kiểm tra gồm dầu bôi trơn, dây curoa nếu có, bạc đạn, nhiệt độ động cơ, độ rung, tiếng ồn và áp suất làm việc.
Nếu hệ thống có yêu cầu cao về kiểm soát năng lượng, có thể đánh giá hiệu suất truyền oxy để xác định tình trạng thực tế của hệ thống cấp khí.
Bảo trì định kỳ theo quý hoặc hàng năm
Định kỳ 3–12 tháng cần kiểm tra tổng thể hệ thống phân phối khí, đường ống, van và diffuser. Những diffuser bị hư hỏng, nứt, tắc nghẽn nghiêm trọng hoặc giảm khả năng phân phối khí nên được thay thế.
Đối với các hệ thống có điều kiện dừng vận hành, có thể tiến hành vệ sinh bể để loại bỏ cặn bùn tích tụ ở đáy hoặc những khu vực khó tiếp cận.
Tần suất vệ sinh không nên áp dụng cứng nhắc cho mọi hệ thống mà cần căn cứ vào tải lượng, đặc tính nước thải, lượng bùn phát sinh và kết quả kiểm tra thực tế.
Các sự cố thường gặp ở bể hiếu khí
Một trong những sự cố phổ biến là DO thấp. Nguyên nhân có thể xuất phát từ máy thổi khí hoạt động không đủ công suất, diffuser bị nghẹt, đường ống khí bị rò rỉ hoặc tải lượng ô nhiễm tăng cao.
Khi gặp tình trạng này, cần kiểm tra lần lượt blower, áp suất khí, hệ thống phân phối khí và tình trạng diffuser trước khi tăng công suất cấp khí.
Hiện tượng bọt nhiều trên bề mặt bể cũng cần được quan sát. Bọt có thể liên quan đến tải lượng hữu cơ, chất hoạt động bề mặt, dầu mỡ hoặc sự phát triển bất thường của một số nhóm vi sinh vật.
Nếu bùn chuyển màu đen và xuất hiện mùi hôi, cần kiểm tra DO, tải lượng đầu vào, tình trạng tuần hoàn bùn và khả năng xảy ra vùng thiếu oxy ngoài dự kiến.
Bảo trì bể sinh học xử lý nước thải thiếu khí
Bể sinh học thiếu khí, hay bể Anoxic, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý Nitơ. Tại đây, vi sinh vật sử dụng nitrate làm chất nhận electron để thực hiện quá trình khử Nitrat, chuyển NO₃⁻ về dạng khí Nitơ và giải phóng ra môi trường.
Điều kiện quan trọng của bể Anoxic là phải hạn chế oxy hòa tan nhưng vẫn đảm bảo khuấy trộn đủ để bùn vi sinh không lắng xuống đáy.
Mục tiêu vận hành thường là duy trì DO ở mức thấp, thường dưới khoảng 0,5 mg/L. Giá trị ORP có thể được sử dụng để hỗ trợ đánh giá trạng thái oxy hóa – khử của bể, tuy nhiên không nên sử dụng ORP như chỉ tiêu duy nhất để đánh giá hiệu quả xử lý.
Kiểm tra hàng ngày
Hàng ngày cần kiểm tra DO hoặc ORP, đồng thời quan sát tình trạng khuấy trộn trong bể.
Bùn vi sinh cần được phân tán tương đối đồng đều trong thể tích bể. Nếu bùn bắt đầu lắng xuống đáy, cần kiểm tra máy khuấy, hướng dòng chảy và công suất khuấy.
Đối với hệ thống có tuần hoàn nitrate từ bể hiếu khí về bể Anoxic, cần kiểm tra lưu lượng tuần hoàn nội. Lưu lượng tuần hoàn không phù hợp có thể làm giảm hiệu quả khử Nitơ.
Kiểm tra hàng tuần
Hàng tuần nên kiểm tra máy khuấy chìm hoặc thiết bị khuấy trộn. Các dấu hiệu cần chú ý gồm tiếng ồn bất thường, rung động, nhiệt độ động cơ và dòng điện vận hành.
Ngoài ra, nên theo dõi NO₃⁻ tại các vị trí phù hợp để đánh giá hiệu quả khử Nitơ. Việc so sánh nồng độ nitrate trước và sau quá trình Anoxic sẽ giúp phát hiện sớm tình trạng hiệu suất xử lý suy giảm.
Kiểm tra hàng tháng
Hàng tháng cần kiểm tra cánh khuấy, trục, phớt, bạc đạn và các bộ phận cơ khí liên quan. Đối với máy khuấy chìm, cần kiểm tra tình trạng ăn mòn và khả năng cuốn rác hoặc sợi vào cánh khuấy.
Đường ống tuần hoàn nội cũng cần được kiểm tra để phát hiện tình trạng tắc nghẽn, rò rỉ hoặc lưu lượng không đạt yêu cầu thiết kế.
Các sự cố thường gặp ở bể Anoxic xử lý nước thải
DO quá cao trong bể Anoxic là một vấn đề thường gặp. Nguyên nhân có thể do lượng nước từ bể hiếu khí tuần hoàn về quá lớn, hệ thống phân phối khí bị rò rỉ hoặc thiết kế dòng chảy chưa phù hợp.
Khi DO trong bể Anoxic tăng cao, điều kiện thiếu khí bị ảnh hưởng và hiệu suất khử nitrate có thể giảm. Cần kiểm tra lại hệ thống tuần hoàn, đường ống, van và nguồn oxy xâm nhập vào bể.
Một sự cố khác là khuấy trộn không đủ. Khi máy khuấy hoạt động yếu hoặc dừng, bùn có thể lắng xuống đáy bể, làm giảm lượng vi sinh tham gia xử lý và gây ảnh hưởng đến hiệu quả khử Nitơ.
Trường hợp hiệu suất khử Nitơ thấp, cần xem xét đồng thời nhiều yếu tố như nguồn carbon dễ phân hủy, tỷ lệ tuần hoàn nitrate, pH, nhiệt độ, MLSS và tình trạng hoạt động của vi sinh vật.
Không nên chỉ tăng lượng hóa chất carbon khi chưa xác định nguyên nhân thực tế, bởi việc bổ sung carbon quá mức có thể làm tăng chi phí vận hành và gây phát sinh COD trong nước sau xử lý.
Bảo trì chung cho bể hiếu khí và bể thiếu khí
Ngoài việc bảo trì từng bể riêng biệt, cần kiểm soát đồng bộ toàn bộ hệ thống sinh học.
Một trong những thông số quan trọng là MLSS. Nồng độ bùn quá thấp có thể làm giảm khả năng xử lý chất hữu cơ và Nitơ, trong khi MLSS quá cao có thể làm tăng tải cho hệ thống cấp khí, ảnh hưởng đến khả năng lắng và gây khó khăn cho quá trình tách bùn.
F/M và tuổi bùn cũng cần được theo dõi để đảm bảo hệ thống duy trì trạng thái vi sinh phù hợp với tải lượng thực tế.
pH nên được kiểm soát trong vùng thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong nhiều hệ thống, khoảng pH 6,5–8,5 có thể được xem là vùng tham khảo, tuy nhiên giá trị tối ưu cần căn cứ vào công nghệ và đặc tính nước thải cụ thể.
Nhiệt độ, DO, MLSS, SVI, NH₄⁺, NO₃⁻ và COD cũng nên được theo dõi định kỳ tùy theo quy mô và yêu cầu vận hành.
Các cảm biến DO, pH và ORP cần được vệ sinh và hiệu chuẩn định kỳ. Cảm biến bẩn hoặc sai lệch có thể khiến người vận hành điều chỉnh sai lượng khí, hóa chất hoặc chế độ tuần hoàn.
Lịch bảo trì bể sinh học hiếu khí và thiếu khí nước thải
Có thể xây dựng lịch bảo trì cơ bản như sau:
| Hạng mục | Hàng ngày | Hàng tuần | Hàng tháng | Quý/năm |
| Kiểm tra DO bể hiếu khí | ✓ | |||
| Kiểm tra DO/ORP bể Anoxic | ✓ | |||
| Kiểm tra MLSS, SVI | ✓ | |||
| Kiểm tra blower | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Kiểm tra diffuser | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Kiểm tra máy khuấy | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ |
| Kiểm tra tuần hoàn nội | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Vệ sinh cảm biến | ✓ | ✓ | ||
| Hiệu chuẩn cảm biến | ✓ | ✓ | ||
| Kiểm tra tủ điện | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Kiểm tra đường ống khí | ✓ | ✓ | ✓ | |
| Vệ sinh bể | Khi cần |
Lịch trên chỉ mang tính chất tham khảo. Với hệ thống xử lý nước thải có tải lượng lớn, nước thải chứa nhiều dầu mỡ hoặc hóa chất, tần suất kiểm tra có thể cần tăng lên.
Một số lưu ý giúp tối ưu bảo trì hệ thống xử lý nước thải sinh học
Việc lắp đặt các thiết bị đo online như DO, pH, ORP, lưu lượng và mức bùn có thể giúp người vận hành phát hiện nhanh những thay đổi bất thường.
Đối với hệ thống xử lý nước thải có quy mô vừa và lớn, nên dự phòng các vật tư thường xuyên hư hỏng như diffuser, phớt bơm, bạc đạn, cánh khuấy và các linh kiện điện.
Khi thực hiện bảo trì lớn, nên chia thành từng khu vực để hạn chế ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Nếu điều kiện cho phép, nên duy trì một phần công suất xử lý trong thời gian sửa chữa.
Ngoài ra, bảo trì bể sinh học nên được thực hiện đồng thời với kiểm tra bể lắng, hệ thống tuần hoàn bùn, bơm bùn và hệ thống khử trùng. Một hệ thống sinh học hoạt động tốt nhưng bể lắng hoặc hệ thống tuần hoàn gặp sự cố vẫn có thể dẫn đến chất lượng nước sau xử lý không đạt yêu cầu.
Tất cả các thông số vận hành và sự cố nên được ghi chép vào nhật ký. Việc lưu trữ dữ liệu DO, MLSS, lưu lượng, pH, NH₄⁺, NO₃⁻ và tình trạng thiết bị giúp kỹ thuật viên dễ dàng xác định xu hướng suy giảm hiệu suất và lên kế hoạch bảo trì trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng.
Tổng kết về quy trình bảo trì bể hiếu khí thiếu khí xử lý nước thải
Bảo trì bể sinh học hiếu khí và thiếu khí là công việc cần được thực hiện thường xuyên trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải. Bể hiếu khí tập trung vào việc duy trì DO, hiệu quả cấp khí và hoạt động ổn định của hệ vi sinh hiếu khí. Trong khi đó, bể thiếu khí cần kiểm soát DO thấp, khuấy trộn và tuần hoàn nitrate để đảm bảo quá trình khử Nitơ.
Việc kiểm tra định kỳ DO, ORP, MLSS, SVI, pH, NH₄⁺, NO₃⁻ cùng với bảo trì blower, diffuser, máy khuấy, bơm tuần hoàn và cảm biến sẽ giúp hệ thống duy trì hiệu suất ổn định.
Đặc biệt, khi hệ thống xuất hiện các dấu hiệu như DO thấp, bùn đen, bọt nhiều, bùn lắng kém, NH₄⁺ tăng hoặc hiệu suất khử Nitơ giảm, không nên chỉ xử lý triệu chứng bằng cách tăng khí hoặc bổ sung hóa chất. Cần kiểm tra tổng thể tải lượng, vi sinh, thiết bị và chế độ vận hành để xác định đúng nguyên nhân.
Đối với các hệ thống AO, A²O, MBBR, SBR hoặc MBR, kế hoạch bảo trì cần được xây dựng dựa trên công nghệ thực tế, công suất, đặc tính nước thải và tình trạng thiết bị. Bảo trì đúng cách không chỉ giúp duy trì chất lượng nước sau xử lý mà còn giảm nguy cơ sự cố, tiết kiệm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.