Cải tạo hệ thống xử lý nước thải là giải pháp được áp dụng khi hệ thống hiện hữu không còn đáp ứng tốt yêu cầu xử lý, công suất thực tế thay đổi, chất lượng nước đầu ra không đạt yêu cầu hoặc thiết bị, bể xử lý đã xuống cấp sau thời gian vận hành. So với việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải mới hoàn toàn, cải tạo đúng kỹ thuật có thể tận dụng được nhiều hạng mục đang còn sử dụng tốt, giảm chi phí đầu tư và rút ngắn thời gian thi công.
Tuy nhiên, cải tạo hệ thống xử lý nước thải không đơn giản là thay máy bơm, tăng công suất máy thổi khí hoặc bổ sung thêm một vài bể xử lý. Muốn hệ thống hoạt động ổn định, cần khảo sát hiện trạng, xác định đúng nguyên nhân, đánh giá tải lượng ô nhiễm và xây dựng phương án cải tạo phù hợp với điều kiện thực tế.
Khi nào cần cải tạo hệ thống xử lý nước thải?
Trong quá trình vận hành, hệ thống xử lý nước thải có thể phát sinh nhiều vấn đề khác nhau. Một số hệ thống ban đầu được thiết kế phù hợp với công suất và tính chất nước thải tại thời điểm xây dựng nhưng sau một thời gian hoạt động, điều kiện đầu vào đã thay đổi.
Các trường hợp thường cần cải tạo gồm:
- Hệ thống xử lý nước thải hoạt động nhưng nước đầu ra không đạt yêu cầu.
- Công suất nước thải thực tế tăng so với công suất thiết kế ban đầu.
- Tính chất nước thải thay đổi do thay đổi quy trình sản xuất hoặc hoạt động kinh doanh.
- Bể xử lý hiện hữu có thể tích không phù hợp với tải lượng hiện tại.
- Bể sinh học thiếu oxy hoặc phân phối khí không đều.
- Bùn hoạt tính phát triển không ổn định, bùn nổi hoặc bùn khó lắng.
- Nồng độ amoni, nitơ hoặc các chất ô nhiễm khác cao hơn yêu cầu.
- Máy bơm, máy thổi khí, tủ điện và thiết bị đo lường đã xuống cấp.
- Hệ thống vận hành tiêu tốn nhiều điện năng nhưng hiệu quả xử lý thấp.
- Đường ống công nghệ bị tắc nghẽn, rò rỉ hoặc bố trí không phù hợp.
- Hệ thống không còn phù hợp với quy mô sử dụng hiện tại.
- Chủ đầu tư muốn nâng cấp công suất mà không muốn xây dựng lại toàn bộ hệ thống.
Đặc biệt, đối với các hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ như nhà hàng, cơ sở dịch vụ, phòng khám, nhà xưởng nhỏ hoặc cơ sở sản xuất, phương án cải tạo thường có ưu điểm về chi phí vì có thể tận dụng bể, đường ống và một số thiết bị hiện hữu.
Khảo sát hiện trạng hệ thống xử lý nước thải
Bước đầu tiên trong quy trình cải tạo hệ thống xử lý nước thải là khảo sát thực tế. Đây là bước rất quan trọng vì phương án cải tạo phải dựa trên hiện trạng thực tế thay vì chỉ dựa vào bản vẽ thiết kế cũ.
Khi khảo sát cần kiểm tra toàn bộ tuyến công nghệ từ đầu vào đến đầu ra, bao gồm bể thu gom, bể điều hòa, bể thiếu khí, bể hiếu khí, bể lắng, bể khử trùng, bể chứa bùn và các hạng mục liên quan.
Đồng thời cần kiểm tra tình trạng của máy bơm, máy thổi khí, đĩa phân phối khí, van, đường ống, tủ điện, cảm biến và các thiết bị phụ trợ.
Đối với bể xử lý hiện hữu, cần xác định kích thước thực tế, mực nước vận hành, thể tích hữu ích và tình trạng kết cấu. Một bể có kích thước lớn nhưng thể tích hữu ích thấp hoặc bố trí dòng chảy không hợp lý vẫn có thể khiến hệ thống xử lý kém hiệu quả.
Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra
Sau khi khảo sát hệ thống, cần đánh giá chất lượng nước thải. Đây là cơ sở để xác định hệ thống đang gặp vấn đề ở đâu và cần cải tạo hạng mục nào.
Các thông số thường được quan tâm gồm pH, BOD, COD, TSS, amoni, nitrit, nitrat, tổng nitơ, tổng photpho và các thông số đặc trưng khác tùy theo loại nước thải.
Không nên chỉ lấy một mẫu nước đầu ra để kết luận hệ thống bị lỗi. Đối với hệ thống đang vận hành không ổn định, nên theo dõi trong một khoảng thời gian nhất định để xác định xu hướng biến động.
Ví dụ, nếu amoni đầu ra thường xuyên cao thì cần kiểm tra tải lượng hữu cơ, thời gian lưu, lượng oxy cấp, lượng bùn sinh học và điều kiện của quá trình nitrification. Nếu nitrat cao nhưng amoni thấp thì cần xem xét khả năng khử nitrat và điều kiện carbon trong vùng thiếu khí.
Việc xác định đúng nguyên nhân giúp tránh cải tạo dư thừa và hạn chế tình trạng thay thiết bị nhưng chất lượng nước vẫn không được cải thiện.
Xác định nguyên nhân hệ thống xử lý nước thải hoạt động không hiệu quả
Một hệ thống xử lý nước thải không đạt có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Vì vậy, trước khi cải tạo cần phân tích nguyên nhân theo từng nhóm.
Nguyên nhân do công suất
Công suất thực tế có thể cao hơn đáng kể so với công suất thiết kế. Khi lưu lượng tăng, thời gian lưu nước giảm và tải lượng ô nhiễm đưa vào hệ thống tăng theo.
Trong trường hợp này, cần đánh giá khả năng tăng thể tích bể, bổ sung module xử lý hoặc điều chỉnh chế độ vận hành.
Nguyên nhân do tải lượng ô nhiễm
Hai hệ thống có cùng lưu lượng nước thải nhưng tải lượng BOD, COD, amoni hoặc TSS khác nhau sẽ có yêu cầu xử lý khác nhau.
Do đó, không thể chỉ dựa vào đơn vị m³/ngày để quyết định phương án cải tạo.
Nguyên nhân do thiết bị
Máy bơm yếu, máy thổi khí không đủ lưu lượng, đĩa phân phối khí bị nghẹt hoặc hệ thống đường ống bị tổn thất áp lực lớn đều có thể làm giảm hiệu quả xử lý.
Trong nhiều trường hợp, chỉ cần thay thế hoặc điều chỉnh thiết bị phù hợp là có thể cải thiện đáng kể hiệu suất hệ thống.
Nguyên nhân do công nghệ
Một số hệ thống được thiết kế theo điều kiện ban đầu nhưng không còn phù hợp với nước thải hiện tại. Khi đó có thể cần điều chỉnh sơ đồ công nghệ, bổ sung vùng thiếu khí, tăng thể tích sinh học, bổ sung giá thể hoặc cải tạo hệ thống lắng.
Lập phương án cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Sau khi xác định nguyên nhân, bước tiếp theo là lập phương án cải tạo.
Tùy hiện trạng, phương án có thể bao gồm:
- Cải tạo bể điều hòa.
- Bổ sung hoặc thay đổi máy bơm.
- Cải tạo hệ thống cấp khí.
- Thay mới đĩa phân phối khí.
- Bổ sung giá thể vi sinh MBBR.
- Cải tạo bể thiếu khí.
- Điều chỉnh dòng tuần hoàn bùn và nước.
- Cải tạo bể lắng.
- Bổ sung bể hoặc module xử lý.
- Thay đổi đường ống công nghệ.
- Cải tạo hệ thống khử trùng.
- Thay đổi tủ điện điều khiển.
- Bổ sung biến tần, timer hoặc thiết bị điều khiển tự động.
- Sửa chữa chống thấm và các vị trí kết cấu bị xuống cấp.
Không phải hệ thống nào cũng cần thay đổi toàn bộ công nghệ. Trong nhiều trường hợp, việc tối ưu lại các hạng mục đang có sẽ hiệu quả hơn so với xây dựng lại hoàn toàn.
Tính toán và lựa chọn thiết bị cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Sau khi xác định phương án, cần tính toán lại các thông số chính của hệ thống.
Đối với bơm, cần xác định lưu lượng và cột áp phù hợp. Đối với máy thổi khí, cần xác định nhu cầu oxy và áp lực làm việc. Đối với hệ thống MBBR, cần xác định thể tích giá thể và tỷ lệ lấp đầy phù hợp.
Đường ống cũng cần được kiểm tra lại để tránh tình trạng thiết bị mới có công suất lớn nhưng đường ống hiện hữu không đáp ứng được lưu lượng.
Đối với hệ thống điện, cần kiểm tra công suất tổng, thiết bị bảo vệ, contactor, relay nhiệt, dây dẫn và phương án điều khiển.
Một phương án cải tạo tốt không chỉ đáp ứng được yêu cầu xử lý mà còn phải thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì sau này.
Thi công cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Sau khi phương án được thống nhất, tiến hành lập kế hoạch thi công.
Đối với hệ thống đang hoạt động, cần đặc biệt chú ý phương án duy trì xử lý trong thời gian thi công. Không nên tùy tiện dừng toàn bộ hệ thống nếu cơ sở vẫn phát sinh nước thải.
Có thể chia công việc thành từng giai đoạn để vừa thi công vừa duy trì khả năng xử lý cần thiết.
Các công việc thường bao gồm tháo dỡ thiết bị cũ, cải tạo đường ống, lắp đặt thiết bị mới, lắp đặt hệ thống cấp khí, cải tạo bể, đấu nối điện và kiểm tra toàn bộ tuyến công nghệ.
Sau khi hoàn thành lắp đặt cần kiểm tra độ kín của đường ống, hướng dòng chảy, chiều quay bơm, lưu lượng khí và chế độ hoạt động của thiết bị.
Chạy thử và điều chỉnh hệ thống xử lý nước thải
Sau khi cải tạo, hệ thống cần được chạy thử trước khi đưa vào vận hành ổn định.
Đối với hệ thống sinh học, không nên đánh giá hiệu quả ngay trong những ngày đầu nếu hệ vi sinh chưa ổn định. Cần theo dõi các thông số vận hành và điều chỉnh lượng khí, thời gian lưu, dòng tuần hoàn, lượng bùn và chế độ vận hành theo thực tế.
Các thông số cần theo dõi có thể gồm pH, DO, TSS, MLSS, amoni, nitrat và chất lượng nước đầu ra.
Nếu hệ thống sử dụng MBBR, cần kiểm tra khả năng lưu giữ và chuyển động của giá thể. Nếu sử dụng bùn hoạt tính, cần kiểm tra khả năng lắng và tuần hoàn bùn.
Bàn giao và hướng dẫn vận hành hệ thống xử lý nước thải
Sau khi hệ thống hoạt động ổn định, cần bàn giao cho đơn vị vận hành.
Hồ sơ bàn giao nên bao gồm sơ đồ công nghệ sau cải tạo, sơ đồ đường ống, sơ đồ điện, danh sách thiết bị, thông số thiết bị và hướng dẫn vận hành cơ bản.
Đối với những hệ thống nhỏ, hồ sơ không nhất thiết phải quá phức tạp nhưng phải thể hiện rõ nguyên lý hoạt động và cách xử lý các tình huống thường gặp.
Người vận hành cần biết cách kiểm tra máy bơm, máy thổi khí, tủ điện, lượng bùn, chất lượng nước và các dấu hiệu bất thường của hệ thống.
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải có cần thay mới toàn bộ không?
Không phải trường hợp nào cũng cần xây dựng hệ thống mới.
Nếu bể hiện hữu còn tốt, kích thước phù hợp và sơ đồ công nghệ vẫn có khả năng đáp ứng thì có thể ưu tiên sửa chữa, cải tạo và nâng cấp các hạng mục cần thiết.
Ví dụ, một hệ thống có bể sinh học còn tốt nhưng máy thổi khí đã yếu có thể chỉ cần thay máy thổi khí và cải tạo hệ thống phân phối khí.
Một hệ thống có công suất tăng nhưng vẫn còn khả năng tận dụng bể hiện hữu có thể xem xét bổ sung giá thể MBBR hoặc bổ sung module xử lý thay vì phá bỏ toàn bộ hệ thống.
Ngược lại, nếu kết cấu bể xuống cấp nghiêm trọng, thể tích xử lý không phù hợp hoặc sơ đồ công nghệ không còn đáp ứng yêu cầu thì xây dựng mới có thể là phương án phù hợp hơn.
Chi phí cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Chi phí cải tạo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như công suất, tính chất nước thải, hiện trạng bể, thiết bị cần thay thế và mức độ thay đổi công nghệ.
Một số hạng mục có thể chiếm tỷ trọng lớn trong chi phí gồm máy bơm, máy thổi khí, tủ điện, hệ thống đường ống, thiết bị khuấy, giá thể vi sinh, bồn xử lý bổ sung và công tác cải tạo bể.
Vì vậy, không nên báo giá cải tạo chỉ dựa trên công suất m³/ngày.
Cách chính xác hơn là khảo sát hiện trạng, xác định nguyên nhân, lập danh sách hạng mục cần cải tạo và tính khối lượng vật tư, thiết bị, nhân công theo từng phần.
Đối với các hệ thống nhỏ, việc cải tạo theo từng hạng mục thường giúp chủ đầu tư kiểm soát chi phí tốt hơn và tránh thay thế những thiết bị vẫn còn sử dụng được.
Lợi ích của việc cải tạo hệ thống xử lý nước thải đúng kỹ thuật
Cải tạo hệ thống xử lý nước thải đúng kỹ thuật có thể giúp tận dụng hạ tầng hiện hữu, giảm chi phí đầu tư và hạn chế thời gian thi công.
Quan trọng hơn, hệ thống sau cải tạo cần phù hợp với điều kiện vận hành thực tế. Một hệ thống được thiết kế quá phức tạp nhưng khó vận hành chưa chắc mang lại hiệu quả lâu dài.
Đối với các hệ thống quy mô nhỏ và vừa, phương án cải tạo nên ưu tiên tính ổn định, dễ vận hành, dễ bảo trì và dễ thay thế thiết bị.
Kết luận về quy trình cải tạo hệ thống xử lý nước thải
Quy trình cải tạo hệ thống xử lý nước thải cần bắt đầu từ khảo sát hiện trạng, đánh giá chất lượng nước, xác định nguyên nhân, tính toán phương án, lựa chọn thiết bị, thi công, chạy thử và theo dõi sau cải tạo.
Mục tiêu của cải tạo không đơn thuần là thay thế thiết bị hoặc bổ sung thêm bể xử lý mà phải giải quyết đúng nguyên nhân khiến hệ thống hoạt động không hiệu quả.
Đối với những hệ thống đang gặp tình trạng nước đầu ra không đạt, công suất thay đổi, thiết bị xuống cấp hoặc chi phí vận hành tăng cao, việc khảo sát và đánh giá toàn bộ hệ thống trước khi quyết định cải tạo là rất cần thiết.
Một phương án cải tạo phù hợp sẽ giúp tận dụng tối đa các hạng mục còn tốt, giảm chi phí đầu tư và đưa hệ thống xử lý nước thải trở lại trạng thái vận hành ổn định, đáp ứng yêu cầu thực tế của cơ sở.