Giá thể sinh học là một trong những thành phần quan trọng của các hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ MBBR, IFAS hoặc các bể sinh học sử dụng giá thể cố định. Nhiệm vụ của giá thể là tạo diện tích bề mặt lớn để vi sinh vật bám dính, phát triển và hình thành lớp màng sinh học (biofilm), từ đó nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ, amoni, nitơ và photpho trong nước thải.
Không giống như vật liệu lọc thông thường, giá thể sinh học có tuổi thọ khá dài và không cần thay thế thường xuyên. Tuy nhiên, sau nhiều năm vận hành hoặc khi chịu tác động của tải lượng cao, hóa chất hoặc điều kiện vận hành không phù hợp, giá thể có thể bị xuống cấp, làm giảm hiệu quả xử lý của toàn hệ thống. Vì vậy, việc nhận biết đúng thời điểm cần thay giá thể sẽ giúp tiết kiệm chi phí và đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động ổn định.
Vai trò của giá thể sinh học trong hệ thống xử lý nước thải
Trong các bể MBBR, IFAS hoặc bể sinh học gắn cố định, giá thể đóng vai trò là nơi cư trú của hàng tỷ vi sinh vật có lợi. Nhờ diện tích bề mặt riêng lớn, vi sinh có thể phát triển thành lớp biofilm bền vững, giúp:
- Tăng khả năng xử lý BOD, COD.
- Nâng cao hiệu quả chuyển hóa amoni thành nitrat.
- Hỗ trợ quá trình khử nitơ và photpho.
- Tăng khả năng chịu sốc tải.
- Giảm lượng bùn phát sinh so với nhiều công nghệ truyền thống.
- Duy trì hiệu suất xử lý ổn định trong thời gian dài.
Nếu giá thể bị hư hỏng hoặc mất khả năng bám dính vi sinh, hiệu quả xử lý nước thải sẽ suy giảm đáng kể.
Dấu hiệu cho thấy cần thay giá thể sinh học bể xử lý nước thải
Hiệu suất xử lý giảm rõ rệt
Đây là dấu hiệu dễ nhận biết nhất. Nếu chất lượng nước đầu ra liên tục không đạt yêu cầu mặc dù các thông số vận hành như DO, pH, MLSS, nhiệt độ và thời gian lưu vẫn nằm trong giới hạn cho phép thì cần kiểm tra tình trạng giá thể.
Một số biểu hiện thường gặp gồm:
- COD và BOD đầu ra tăng cao.
- Nồng độ NH₄⁺ không giảm như trước.
- Tổng nitơ và tổng photpho vượt quy chuẩn.
- Hiệu suất xử lý giảm từ 20% trở lên.
Trước khi quyết định thay giá thể, cần loại trừ các nguyên nhân khác như thiếu oxy, thiếu dinh dưỡng, sốc tải hoặc sự cố thiết bị.
Giá thể bị mòn hoặc biến dạng
Sau nhiều năm sử dụng, các giá thể bằng nhựa có thể bị:
- Mòn các cạnh.
- Nứt hoặc vỡ.
- Biến dạng do va đập.
- Giảm diện tích bề mặt tiếp xúc.
Khi diện tích bề mặt giảm, lượng vi sinh bám dính cũng giảm theo, khiến hiệu quả xử lý nước thải không còn như ban đầu.
Việc lấy mẫu giá thể định kỳ để quan sát trực quan là cách đơn giản giúp đánh giá mức độ xuống cấp.
Lớp biofilm quá dày gây tắc nghẽn
Trong điều kiện vận hành lâu ngày, lớp màng vi sinh có thể phát triển quá dày làm:
- Giảm khả năng khuếch tán oxy.
- Cản trở dòng chảy trong bể.
- Làm giảm hiệu quả tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh.
- Gây bong tróc biofilm hàng loạt.
Nếu đã tiến hành vệ sinh bằng khí hoặc rửa giá thể nhưng hiện tượng vẫn tái diễn thì cần xem xét thay thế một phần hoặc toàn bộ giá thể.
Hao hụt số lượng giá thể
Trong quá trình vận hành, một phần giá thể có thể bị thất thoát do:
- Theo nước xả ra ngoài.
- Hỏng lưới chắn giá thể.
- Bị cuốn theo bùn.
- Bị vỡ thành các mảnh nhỏ.
Nếu lượng giá thể mất vượt khoảng 20–30% so với thiết kế ban đầu thì diện tích bề mặt cho vi sinh sẽ giảm đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý.
Giá thể đã hết tuổi thọ thiết kế
Mỗi loại giá thể đều có tuổi thọ nhất định tùy thuộc vào chất lượng vật liệu và điều kiện vận hành.
Thời gian tham khảo:
- Giá thể MBBR bằng nhựa HDPE: khoảng 10–15 năm.
- Giá thể cố định dạng tổ ong (Honeycomb): khoảng 8–12 năm.
- Một số loại giá thể chất lượng cao có thể sử dụng lâu hơn nếu được vận hành và bảo dưỡng đúng cách.
Khi đã vượt quá tuổi thọ thiết kế, nên kiểm tra toàn diện trước khi tiếp tục sử dụng.
Xuất hiện mùi hôi hoặc bọt bất thường
Nếu bể sinh học xuất hiện:
- Mùi hôi kéo dài.
- Bọt nổi nhiều bất thường.
- Biofilm bong tróc liên tục.
Đây có thể là dấu hiệu vi sinh không còn bám chắc trên giá thể hoặc giá thể đã xuống cấp, cần được kiểm tra kỹ.
Kiểm tra định kỳ cho thấy chất lượng giá thể giảm
Ngoài việc quan sát bằng mắt thường, nhiều đơn vị vận hành còn thực hiện:
- Lấy mẫu giá thể kiểm tra dưới kính hiển vi.
- Đánh giá độ dày biofilm.
- Đo trọng lượng lớp màng sinh học.
- Kiểm tra tỷ lệ lấp đầy của giá thể trong bể.
Những phương pháp này giúp xác định chính xác thời điểm cần thay thế.
Thời gian thay giá thể sinh học khuyến nghị
Trong hầu hết các hệ thống xử lý nước thải, giá thể không cần thay định kỳ hàng năm mà chỉ cần kiểm tra và đánh giá.
Khuyến nghị vận hành như sau:
- Kiểm tra ít nhất mỗi năm một lần tình trạng giá thể.
- Đánh giá diện tích bề mặt còn hiệu quả và tỷ lệ lấp đầy trong bể.
- Thay từ 30–50% lượng giá thể nếu hiệu suất xử lý giảm khoảng 20–30%.
- Thay toàn bộ khi giá thể đã sử dụng trên 10–15 năm hoặc hiệu suất hệ thống giảm trên 40% mà không thể cải thiện bằng các biện pháp tối ưu vận hành.
Việc thay từng phần thường được ưu tiên nhằm giữ lại lượng vi sinh có lợi, giúp hệ thống nhanh chóng phục hồi sau khi thay.
Quy trình thay giá thể sinh học bể xử lý nước thải
Để hạn chế ảnh hưởng đến hoạt động của trạm xử lý nước thải, việc thay giá thể nên được thực hiện theo quy trình phù hợp.
Dừng vận hành hoặc bypass một phần hệ thống
Có thể tạm dừng bể hoặc chuyển dòng nước sang bể khác để giảm ảnh hưởng đến quá trình xử lý.
Xả bùn và vệ sinh bể
Tiến hành xả bùn dư, làm sạch bể và loại bỏ lớp biofilm già trên giá thể nếu chỉ thay một phần.
Bổ sung giá thể mới
Đổ giá thể đúng chủng loại và đúng tỷ lệ thiết kế, thông thường chiếm khoảng 30–60% thể tích bể đối với công nghệ MBBR.
Không nên bổ sung quá nhiều giá thể vì sẽ làm giảm khả năng chuyển động và va chạm giữa các hạt.
Khởi động lại hệ thống
Sau khi thay giá thể, nên vận hành với tải thấp trong khoảng 7–14 ngày để vi sinh phát triển ổn định trên bề mặt giá thể mới.
Trong giai đoạn này có thể bổ sung vi sinh chuyên dụng nhằm rút ngắn thời gian tạo màng sinh học.
Theo dõi các thông số vận hành hệ thống xử lý nước thải
Sau khi thay giá thể cần theo dõi liên tục:
- DO.
- pH.
- MLSS.
- SVI.
- NH₄⁺.
- COD.
- BOD.
- Tổng nitơ.
Việc theo dõi giúp đánh giá khả năng phục hồi của hệ thống và điều chỉnh chế độ vận hành nếu cần.
Cách kéo dài tuổi thọ giá thể sinh học
Để giảm chi phí thay thế và duy trì hiệu quả xử lý lâu dài, nên thực hiện các biện pháp sau:
- Duy trì nồng độ oxy hòa tan (DO) từ 2–4 mg/L.
- Tránh để hệ thống bị sốc tải hữu cơ hoặc hóa chất.
- Không xả trực tiếp axit hoặc kiềm nồng độ cao vào bể sinh học.
- Kiểm tra và vệ sinh giá thể định kỳ bằng phương pháp sục khí hoặc rửa nhẹ.
- Kiểm tra lưới chắn giá thể để hạn chế thất thoát.
- Lựa chọn giá thể chất lượng cao bằng nhựa HDPE có diện tích bề mặt riêng lớn và khả năng chịu va đập tốt.
- Theo dõi thường xuyên hiệu suất xử lý để phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường.
Công ty sửa chữa cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Thay giá thể sinh học là một khoản đầu tư tương đối lớn trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải. Tuy nhiên, không phải cứ hiệu suất giảm là cần thay ngay giá thể. Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân đến từ việc thiếu oxy, mất cân bằng dinh dưỡng, sốc tải, sự cố máy thổi khí hoặc các điều kiện vận hành chưa tối ưu.
Do đó, trước khi quyết định thay thế, cần kiểm tra toàn diện các thông số vận hành và đánh giá chính xác tình trạng giá thể. Chỉ nên thay khi giá thể thực sự bị xuống cấp, hao hụt nhiều hoặc đã hết tuổi thọ thiết kế. Việc kiểm tra định kỳ và bảo dưỡng đúng cách sẽ giúp kéo dài tuổi thọ giá thể, duy trì hiệu quả xử lý nước thải ổn định và tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành lâu dài.