Kiểm soát coliform trong vận hành hệ thống xử lý nước thải là một trong những yêu cầu quan trọng nhằm bảo đảm nước thải sau xử lý đáp ứng quy chuẩn trước khi xả ra môi trường. Coliform thường được sử dụng như một nhóm vi sinh vật chỉ thị để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh của nước. Trong đó, E. coli có ý nghĩa đặc biệt trong việc đánh giá khả năng ô nhiễm có nguồn gốc phân, trong khi Tổng Coliform được sử dụng rộng rãi như một chỉ tiêu vi sinh trong kiểm soát chất lượng nước.
Trong thực tế vận hành hệ thống xử lý nước thải, việc kiểm soát coliform không chỉ phụ thuộc vào công đoạn khử trùng cuối cùng mà còn liên quan đến toàn bộ quá trình xử lý phía trước. Nước sau xử lý sinh học có TSS cao, độ đục lớn hoặc còn nhiều chất hữu cơ có thể làm giảm hiệu quả của chlorine và UV. Vì vậy, muốn kiểm soát coliform ổn định, cần kết hợp giữa xử lý sinh học, tách chất rắn, kiểm soát độ đục và khử trùng cuối nguồn.
Mục Lục
Giới hạn coliform trong xử lý nước thải theo quy chuẩn hiện hành
Theo QCVN 14:2025/BTNMT về nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị và khu dân cư tập trung, chỉ tiêu Tổng Coliform được quy định ở mức ≤ 3.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột A và ≤ 5.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột B, C, tùy theo lưu lượng xả thải và điều kiện áp dụng của quy chuẩn.
Đối với nước thải công nghiệp, QCVN 40:2025/BTNMT cũng quy định chỉ tiêu Tổng Coliform với giới hạn ≤ 3.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột A và ≤ 5.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột B, C.
Do đó, khi vận hành hệ thống xử lý nước thải, không nên chỉ đặt mục tiêu “nước trong” hoặc “không có mùi” mà cần kiểm soát cả các thông số vi sinh khi hồ sơ môi trường hoặc quy chuẩn áp dụng có yêu cầu.
Đối với một số loại nước thải đặc thù như nước thải y tế, chăn nuôi hoặc các công trình xử lý tại chỗ, cần xác định đúng quy chuẩn chuyên ngành áp dụng thay vì mặc định sử dụng QCVN 14 hoặc QCVN 40. Ví dụ, quy chuẩn nước thải chăn nuôi hiện hành cũng quy định Tổng Coliform ở mức ≤ 3.000 đối với cột A và ≤ 5.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột B, C.
Vì sao coliform trong nước thải sau xử lý vẫn cao?
Một hệ thống xử lý nước thải có thể đạt BOD, COD và NH4 tương đối tốt nhưng Tổng Coliform vẫn vượt giới hạn. Nguyên nhân là xử lý sinh học và khử trùng là hai mục tiêu khác nhau.
Quá trình sinh học chủ yếu nhằm loại bỏ chất hữu cơ, amoni và một phần các hợp chất dinh dưỡng. Trong khi đó, để giảm mạnh vi sinh vật trong nước thải cần có một công đoạn khử trùng phù hợp.
Một số nguyên nhân thường gặp gồm:
Hệ thống xử lý sinh học hoạt động không ổn định
Khi bể sinh học vận hành không tốt, nước sau xử lý có thể chứa nhiều chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng. Bùn hoạt tính yếu, tải trọng thay đổi lớn, thời gian lưu nước không đủ hoặc DO không phù hợp đều có thể làm chất lượng nước đầu ra biến động.
Đặc biệt, nếu bể lắng cuối hoạt động kém, bùn bị cuốn theo nước ra ngoài thì TSS đầu ra tăng. Vi khuẩn có thể tồn tại và bám trên các hạt cặn này, khiến hiệu quả khử trùng giảm đáng kể.
Khử trùng nước thải chưa đủ hiệu quả
Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất khi coliform đầu ra vượt quy chuẩn.
Đối với hệ thống sử dụng chlorine hoặc Javel, hiệu quả khử trùng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Nồng độ chlorine thực tế.
- Lưu lượng nước thải.
- Nhu cầu chlorine của nước.
- Thời gian tiếp xúc.
- pH.
- TSS và độ đục.
- Hàm lượng amoni và các chất khử trong nước.
- Cách phân phối hóa chất trong dòng nước.
Vì vậy, không nên áp dụng một liều chlorine cố định cho mọi hệ thống. Mức chlorine cần được xác định dựa trên chất lượng nước và kết quả vận hành thực tế.
Thời gian nước thải tiếp xúc hóa chất không đủ
Ngay cả khi bơm đủ hóa chất, nếu nước chảy quá nhanh qua bể khử trùng thì thời gian tiếp xúc thực tế có thể không đạt yêu cầu thiết kế.
Một số hệ thống có bể khử trùng được xây dựng nhưng thể tích thực tế quá nhỏ so với lưu lượng. Khi đó, nước đi qua bể rất nhanh, chlorine chưa có đủ thời gian tác động đến vi sinh vật.
Ngoài ra, hiện tượng dòng chảy tắt hoặc dòng chảy ngắn cũng có thể khiến thời gian tiếp xúc thực tế thấp hơn nhiều so với thời gian tính toán lý thuyết.
Tái nhiễm sau khử trùng nước thải
Nước đã được khử trùng nhưng vẫn có thể bị tái nhiễm trên đoạn đường từ bể khử trùng đến điểm xả.
Các vị trí thường cần kiểm tra gồm:
- Bể chứa nước sau xử lý.
- Đường ống xả.
- Hố ga cuối.
- Điểm lấy mẫu.
- Thành bể lâu ngày không vệ sinh.
- Cặn bám trong đường ống.
- Khu vực nước tù đọng.
Nếu kết quả tại bể khử trùng đạt nhưng mẫu tại điểm xả lại cao, cần xem xét khả năng tái nhiễm thay vì tiếp tục tăng liều hóa chất một cách máy móc.
Biện pháp kiểm soát coliform trong hệ thống xử lý nước thải
-
Tối ưu công đoạn xử lý sinh học
Khử trùng là công đoạn cuối nhưng không có nghĩa toàn bộ trách nhiệm xử lý coliform đều dồn cho bể khử trùng.
Một hệ thống sinh học hoạt động ổn định sẽ tạo ra nước sau xử lý có TSS và chất hữu cơ thấp hơn, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khử trùng.
Đối với bể hiếu khí, cần kiểm soát DO theo công nghệ và tải lượng thực tế. Khoảng DO thường được sử dụng trong vận hành bể hiếu khí có thể nằm khoảng 1,5–3 mg/L, nhưng giá trị tối ưu cần được xác định theo công nghệ, tải lượng và mục tiêu xử lý.
Bên cạnh DO, người vận hành cần quan tâm đến:
- MLSS và tình trạng bùn.
- Khả năng lắng của bùn.
- Tuổi bùn.
- Tải lượng BOD/COD.
- Lưu lượng nước thải thực tế.
- HRT của từng công đoạn.
- Tình trạng bể lắng.
- TSS đầu ra trước khử trùng.
Nếu nước sau bể lắng vẫn còn nhiều cặn, việc tăng chlorine có thể không phải giải pháp tối ưu đầu tiên.
-
Kiểm soát TSS và độ đục trước khử trùng
Đây là yếu tố thường bị bỏ qua khi xử lý coliform.
Các hạt cặn lơ lửng có thể tạo ra “vùng bảo vệ” cho vi sinh vật, làm hóa chất khử trùng khó tiếp xúc trực tiếp với vi khuẩn. Với hệ thống sử dụng UV, TSS và độ đục cao còn làm giảm khả năng truyền tia UV qua nước.
Do đó, nếu coliform đầu ra cao, cần kiểm tra đồng thời TSS và độ đục trước khi điều chỉnh công đoạn khử trùng.
Nếu TSS cao bất thường, cần quay lại kiểm tra bể lắng, bể lọc hoặc màng MBR thay vì chỉ tăng liều hóa chất.
-
Khử trùng bằng chlorine hoặc Javel
Chlorine và Javel là phương pháp phổ biến trong nhiều hệ thống xử lý nước thải vì thiết bị tương đối đơn giản, dễ vận hành và có thể điều chỉnh liều lượng theo lưu lượng.
Người vận hành cần kiểm soát đồng thời:
- Lưu lượng nước thải.
- Lưu lượng bơm định lượng.
- Nồng độ hóa chất.
- Chlorine dư.
- Thời gian tiếp xúc.
- pH.
- Chất lượng nước trước khử trùng.
Không nên hiểu rằng cứ tăng chlorine càng cao thì coliform càng giảm. Khi liều hóa chất quá cao, chi phí vận hành tăng và có thể phát sinh chlorine dư trong nước thải sau xử lý. Trong một số trường hợp, chlorine dư cao có thể gây ảnh hưởng đến nguồn tiếp nhận.
Ngoài ra, nước thải có hàm lượng amoni hoặc các chất khử cao sẽ tiêu thụ chlorine trước khi chlorine có thể phát huy tác dụng khử trùng. Vì vậy, liều chlorine thực tế phải được xác định dựa trên nhu cầu chlorine của từng loại nước thải.
-
Khử trùng bằng đèn UV
UV là phương pháp sử dụng tia cực tím để bất hoạt vi sinh vật mà không cần bổ sung hóa chất vào nước.
Ưu điểm của UV là không tạo chlorine dư trong dòng nước sau xử lý và phù hợp với một số hệ thống có yêu cầu cao về chất lượng nước hoặc tái sử dụng nước.
Tuy nhiên, hiệu quả UV phụ thuộc rất lớn vào độ trong của nước.
Nếu nước sau xử lý có TSS hoặc độ đục cao, hiệu quả chiếu UV sẽ giảm. Vì vậy, hệ thống UV cần được bố trí sau công đoạn xử lý có khả năng làm giảm cặn và độ đục.
Trong quá trình vận hành cần kiểm tra:
- Cường độ đèn.
- Thời gian hoạt động.
- Tình trạng bóng đèn.
- Ống thạch anh.
- Cặn bám trên bề mặt đèn.
- Lưu lượng nước qua thiết bị.
Vệ sinh đèn và ống thạch anh định kỳ là yêu cầu quan trọng để duy trì hiệu quả khử trùng.
-
Khử trùng bằng ozone
Ozone có khả năng oxy hóa mạnh và có thể được sử dụng trong một số hệ thống xử lý nước và nước thải có yêu cầu cao.
Tuy nhiên, hệ thống ozone thường có chi phí đầu tư và vận hành cao hơn so với chlorine. Việc lựa chọn ozone cần căn cứ vào yêu cầu chất lượng nước, công suất, mục tiêu tái sử dụng nước và điều kiện vận hành thực tế.
Đối với các hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ, cần cân nhắc tính kinh tế và khả năng vận hành trước khi lựa chọn công nghệ này.
-
Vai trò của MBR trong kiểm soát coliform
MBR kết hợp xử lý sinh học với màng lọc để tách bùn và nước. Kích thước lỗ màng rất nhỏ nên có khả năng giữ lại phần lớn vi sinh vật và chất rắn trong dòng nước.
Do đó, nước sau MBR thường có TSS rất thấp và tải vi sinh thấp hơn đáng kể so với hệ thống sinh học kết hợp lắng thông thường.
Tuy nhiên, MBR không đồng nghĩa với việc luôn có thể bỏ qua khử trùng. Việc có cần công đoạn khử trùng sau MBR hay không phải căn cứ vào yêu cầu chất lượng nước đầu ra, mục đích sử dụng nước và thiết kế cụ thể của hệ thống.
Đồng thời, màng MBR cần được kiểm soát tình trạng fouling, chênh áp và khả năng rò rỉ. Nếu màng bị hư hỏng, hiệu quả tách chất rắn và vi sinh có thể giảm.
Theo dõi coliform trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải
Không nên chỉ lấy mẫu khi có sự cố hoặc trước thời điểm kiểm tra môi trường.
Đối với hệ thống có yêu cầu kiểm soát chặt, nên xây dựng chương trình quan trắc phù hợp với hồ sơ môi trường, quy định áp dụng và mức độ ổn định của hệ thống.
Ngoài Tổng Coliform, người vận hành nên theo dõi các chỉ tiêu có liên quan trực tiếp đến hiệu quả khử trùng như:
- TSS.
- Độ đục.
- pH.
- Lưu lượng.
- Chlorine dư nếu sử dụng chlorine.
- Tình trạng thiết bị UV nếu sử dụng UV.
- COD/BOD và các thông số đặc trưng của nước thải.
Điều quan trọng là phải xác định mối liên hệ giữa các thông số.
Ví dụ, nếu coliform tăng đồng thời với TSS tăng, cần kiểm tra bể lắng. Nếu TSS thấp nhưng coliform vẫn cao, cần kiểm tra công đoạn khử trùng. Nếu coliform tại bể khử trùng thấp nhưng tại điểm xả cao, cần kiểm tra khả năng tái nhiễm trên đường ống và hố ga.
Xử lý khi coliform vượt quy chuẩn
Khi kết quả phân tích coliform vượt giới hạn cho phép, không nên lập tức tăng liều chlorine mà cần kiểm tra theo trình tự.
Bước 1: Kiểm tra kết quả và lấy mẫu xác nhận
Cần xem lại thời điểm lấy mẫu, vị trí lấy mẫu, điều kiện vận hành và kết quả phân tích. Nếu cần thiết, lấy mẫu lại để xác định tình trạng thực tế.
Bước 2: Kiểm tra nước trước khử trùng
Đánh giá TSS, độ đục, pH và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng.
Bước 3: Kiểm tra thiết bị khử trùng
Đối với chlorine, kiểm tra bồn hóa chất, nồng độ hóa chất, bơm định lượng, đường ống và lưu lượng bơm.
Đối với UV, kiểm tra bóng đèn, cường độ UV, ống thạch anh và tình trạng cặn bám.
Bước 4: Kiểm tra thời gian tiếp xúc
Xác định lưu lượng thực tế và thể tích bể khử trùng để đánh giá thời gian lưu thực tế.
Bước 5: Điều chỉnh và lấy mẫu lại
Sau khi điều chỉnh, cần lấy mẫu lại để đánh giá hiệu quả thay vì chỉ dựa vào cảm quan.
Những lưu ý quan trọng khi kiểm soát coliform xử lý nước thải
Một sai lầm phổ biến trong vận hành là chỉ quan tâm đến nồng độ hóa chất mà bỏ qua điều kiện nước trước khử trùng.
Nếu nước đầu vào bể khử trùng có TSS cao, độ đục cao hoặc chứa nhiều chất hữu cơ, việc tăng chlorine có thể làm tăng mức tiêu hao hóa chất mà chưa chắc giải quyết được vấn đề một cách ổn định.
Đối với hệ thống chlorine, cần đặc biệt chú ý chlorine dư. Không nên đặt mục tiêu chlorine dư càng cao càng tốt. Mức kiểm soát phải phù hợp với thiết kế, chất lượng nước, yêu cầu xả thải và điều kiện nguồn tiếp nhận.
Đối với hệ thống UV, cần ưu tiên kiểm soát độ trong của nước và tình trạng thiết bị.
Đối với hệ thống MBR, cần kiểm soát tình trạng màng và chất lượng nước sau màng.
Ngoài ra, toàn bộ quá trình vận hành nên được ghi chép trong nhật ký, bao gồm lưu lượng, thời gian vận hành, lượng hóa chất sử dụng, tình trạng thiết bị, kết quả kiểm tra và các lần điều chỉnh.
Các chú ý khi kiểm soát coliform trong vận hành hệ thống xử lý nước thải
Kiểm soát coliform trong hệ thống xử lý nước thải không chỉ là vấn đề của riêng bể khử trùng mà là kết quả của toàn bộ quá trình xử lý.
Một hệ thống vận hành ổn định cần kiểm soát tốt từ công đoạn sinh học, lắng hoặc lọc, giảm TSS và độ đục, sau đó lựa chọn phương pháp khử trùng phù hợp như chlorine, Javel, UV, ozone hoặc kết hợp MBR tùy theo yêu cầu của từng công trình.
Đối với các hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ và vừa, phương án chlorine thường có ưu điểm về chi phí và khả năng vận hành. Tuy nhiên, liều lượng hóa chất không nên áp dụng máy móc mà cần căn cứ vào lưu lượng, chất lượng nước và kết quả kiểm tra chlorine dư.
Theo QCVN 14:2025/BTNMT và QCVN 40:2025/BTNMT, giới hạn Tổng Coliform phổ biến là ≤ 3.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột A và ≤ 5.000 MPN hoặc CFU/100 mL đối với cột B, C, trong phạm vi các đối tượng và điều kiện áp dụng tương ứng của từng quy chuẩn.
Vì vậy, khi vận hành hệ thống xử lý nước thải, nếu coliform vượt chuẩn, cần xác định đúng nguyên nhân trước khi tăng hóa chất. Kiểm tra TSS, độ đục, bể lắng, thời gian tiếp xúc, thiết bị khử trùng và khả năng tái nhiễm sẽ giúp xử lý sự cố chính xác và tiết kiệm chi phí hơn.