Bài 2.2 Vận hành và bảo trì

Chuyển hóa oxy vào nước thải

Trong quá trình bùn hoạt tính, oxy được chuyển hóa vào nước thải bằng hai phương pháp: một hệ thống sục khí khuếch tán hoặc một hệ thống thông khí cơ học. Hiệu quả việc chuyển hóa tùy thuộc vào thời gian tiếp xúc giữa các bong bóng oxy  và các chất lỏng, kích thước của bong bóng  và những biến động của chất lỏng. Thời gian tiếp xúc càng dài, các bong bóng càng nhỏ  và sự biến động  của nước thải càng lớn thì hiệu quả chuyển hóa càng cao.

 

1. Phương pháp phổ biến kiểm soát bùn từ quá trình bùn hoạt tính

Phương pháp ổn định hổn hợp chất rắn lơ lững (MLSS – Mixed liquor Suspended Solids)

Các nhà máy xử lý duy trì một lượng chất rắn tương đối ổn định (MLSS level) ở các lưu vực sục khí để cung cấp một mức độ mong muốn của việc xử lý. Mức độ các MLSS là thường từ 1000-4000 mg /L.

Tỷ lệ thực phẩm/Vi sinh vật (F/M Ratio)

Để đảm bảo sức khỏe vi sinh và xử lý hiệu quả, các vi sinh vật (MLSS) theo thông khí nên được duy trì ở một mức độ nhất định cho lượng thức ăn (nước triều dâng BOD) đi vào nhà máy. Điều này được gọi là thực phẩm có tỷ lệ vi sinh vật. Đối với bùn hoạt tính thông thường, tỷ lệ F/M thường từ 0,2-0,5. Đối với hệ thống sục khí mở rộng, chẳng hạn như các nhà máy bao bì và mương oxy hóa, tỷ lệ F/M nên được giữa 0,03-0,10.

Tuổi bùn

Bùn hoạt tính được tái chế trở lại qua các lưu vực sục khí bằng cách tuần hoàn bùn đã được lưu lại tại các bể lắng trong một số ngày. Để xử lý hiệu quả, bùn nên có độ tuổi nhất định phù hợp cho các loại hệ thống bùn hoạt tính. Đối với bùn hoạt tính thông thường, tuổi bùn từ 3-10 ngày là điển hình. Để mở rộng thêm bùn sục khí, tuổi bùn là 15-30 ngày là phổ biến. Tỷ lệ F/M và tuổi bùn có liên quan tỉ lệ nghịch. Tuổi bùn càng lớn, tỷ lệ F / M càng thấp và ngược lại.

Tất cả các phương pháp kiểm soát bùn được quy định bằng cách xã bùn. Đó là chìa khóa để kiểm soát quá trình bùn hoạt tính. Các nhà điều hành nên theo dõi tỷ lệ MLSS, F/M và tuổi bùn để xã lãng phí bùn cho phù hợp, và do đó sẽ đảm bảo hoạt động tối ưu và ổn định quá trình.

Chẩ rắn  được tạo ra như thế nào trong bể sục khí, và các hậu quả nếu chất rắn dư thừa không được thải ra phù hợp.

Các chất rắn được tạo ra bởi sự phát triển vi sinh vật và sinh sản. Dòng chảy BOD là nguồn cung cấp lương thực cho sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật. Do quần thể dân số vi sinh vật tăng theo cấp số nhân, chất rắn dư thừa (vi sinh vật) phải được loại bỏ (xã đi). Nếu chất rắn dư thừa không được xã bỏ bớt, các MLSS và tuổi bùn sẽ tăng lên và hiệu quả xử lý sẽ hạ xuống. Tỷ lệ lắng bùn bị ảnh hưởng. Cuối cùng, nếu chất rắn dư thừa không được xã đi, chúng có thể tràn vào máng chắn lắng và đi vào nguồn nước ra.

Ảnh hưởng của hàm lượng bùn hoạt tính (WAS) tập trung với tỷ lệ xã bùn.

Nồng độ của WAS có ảnh hưởng trực tiếp đến khối lượng bùn xã đi. Trên cơ sở khối lượng, nồng độ bùn hoạt tính càng cao thì lượng xã bùn càng ít và ngược lại.

Tầm quan trọng của việc xã bùn thường xuyên.

Xã bùn là hoạt động quan trọng nhất của quá trình bùn hoạt tính. Bằng cách xã bùn trên cơ sở phù hợp, tốt nhất là hàng ngày, sinh khối trong bể sục khí sẽ vẫn khỏe mạnh và mức độ MLSS ổn định.

 

2. Các yếu tố đó ảnh hưởng đến tỷ lê dòng chảy tuần hoàn bùn hoạt tính (RAS - Return Activated Sludge)

Màng bùn lắng

Chất rắn lắng và tập trung trong các bể lắng hình thành một lớp màng bùn. Tấm màng bùn này có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy RAS. Tốc độ dòng RAS thích hợp sẽ tạo một lớp màng bùn mong muốn.

Nồng độ RAS

Thay đổi tốc độ dòng chảy RAS sẽ ảnh hưởng đến nồng độ và thời gian giam giữ các chất rắn được lắng. Điều chỉnh tỉ lệ bơm RAS cho phép tuần hoàn nhiều hơn hoặc ít nồng độ các chất rắn trong khi tăng hoặc giảm độ dày của lớp màng bùn. Tốc độ dòng chảy RAS có thể là căn cứ để đặt ra tốc độ dòng chảy đến.

Tỷ lệ tải trọng chất rắn lắng (SLR)

Tỷ lệ mà tại đó bùn hoạt tính được tuần hoàn từ bể lắng cuối cùng đển bể sục khí, cùng với dòng chảy, tác động đến dòng chảy của chất rắn vào bể lắng. Bể sục khí trộn các chất rắn lơ lửng phải có đủ thời gian để lắng và được tuần hoàn hoặc xã đi trong hệ thống bùn hoạt tính. Lắng được thiết kế nhằm đảm bảo tải trọng tỷ lệ chất rắn không vượt quá lượng cho phép.

Khử nitơ

Khi lưu lượng RAS quá thấp có thể dẫn đến lớp màng bùn dày ở cuối vùng lắng. Khi đó sẽ xuất hiện bọt khí (khí nitơ) và làm tăng/nổi khối bùn trên bề mặt lắng.

Các phương pháp kiểm soát mức độ oxy hoà tan trong hệ thống khuếch tán không khí

• 1. Kiểm soát van khí
• 2. Kiểm soát đầu ra quạt gió
• 3. Tăng hoặc giảm số lượng các máy sục khí
• 4. Làm sạch hoặc thay thế bộ khuyếch tán
• 5. Thay đổi số luojng khuyếch tán
• 6. Kiểm soát quy trình (như mức MLSS …)

Các phương pháp kiểm soát Mức oxy hoà tan trong hệ thống máy móc sục khí

• 1. Tăng hoặc giảm tốc độ thiết bị thông khí
• 2. Tăng hoặc giảm ngập thiết bị thông khí bằng cách điều chỉnh mức nước bể
• 3. Tăng hoặc giảm số lượng các thiết bị sục khí trong hoạt động
• 4. Kiểm soát quy trình (như MLSS …)

3. Thiết bị

Các thành phần cơ bản của một hệ thống bùn hoạt tính

• 1. Bể sục khí
• 2. Máy thổi khí và khuyếch tán hoặc thiết bị sục khí cơ khí
• 3. Lắng
• 4. Bơm RAS

Mục đích của hệ thống sục khí

Hệ thống sục khí trong bùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật và hỗn hợp các chất trong bể sục khí. Sự pha trộn làm cho các chất gây ô nhiễm trong nước thải tiếp xúc với các vi sinh vật tạo sinh khối và giảm thiểu ô nhiễm.

 

4. Các loại máy thổi khí sử dụng trong hệ thống bùn sục khí

Máy quạt ly tâm

Quạt ly tâm bao gồm một cánh quạt cố định trên một trục quay và kèm theo trong một vỏ bọc có một cửa vào và một kết nối xả. Đầu ra quạt ly tâm sẽ thay đổi tùy thuộc vào áp lực đầu ra. Hạn chế chính của quạt ly tâm là không thể đạt được tỷ lệ nén cao như máy thổi khí.

Các loại khuyếch tán sử dụng trong hệ thống bùn hoạt tính

Sục khí khuếch tán

Một thiết bị thông qua đó không khí được bơm và tạo thành bong bóng rất nhỏ để chuyển hóa và hòa tan oxy vào chất thải lỏng. Thông qua đĩa phân phối khí hoặc ống khuếch tán hoặc các vật liệu gốm để tạo ra các bong bóng được thiết kế để phân phối đều trong bể.

Sục khí thô.

Một thiết bị thông qua đó không khí được bơm và tạo thành các bong bóng lớn được chuyển hóa và hòa tan vào chất lỏng. Khuyếch tán sục khí thô thường xả không khí với tốc độ cao và được lắp đặt để tạo ra một xoắn ốc hoặc cuộn tròn.

Sử dụng các biến tần (VFD) trong hệ thống bùn hoạt tính

Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ của biến tần cho phép kiểm soát chặt chẽ đầu ra động cơ trong quá trình tải và đồng thời tiết kiệm năng lượng. VFD thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng của hệ thống bùn hoạt tính như với máy thổi, thiết bị sục khí, tuần hoàn bùn (RAS) và xã thải (WS), kích hoạt máy bơm bùn với chi phí bảo trì thấp.

Bơm chìm sử dụng trong trạm bùn hoạt tính nhỏ

Máy bơm chìm được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy bùn hoạt tính nhỏ để tuần hoàn bùn và xã bùn thải trong hệ thống. Chúng hoạt động theo nguyên tắc chuyển hóa không khí. Máy bơm chìm dễ bị tắc nghẽn, đặc biệt là ở lưu lượng thấp. Người điều hành phải theo dõi chặt chẽ các máy bơm thường xuyên để đảm bảo bùn được tuần hoàn tốt.

 

 

5. Bảo trì

Các cân nhắc bảo trì cho một hệ thống khuếch tán sục khí

• 1. Tiếng ồn không bình thường, độ rung cao
• 2. Bôi trơn các máy thổi và động cơ
• 3. Kiểm tra và bôi trơn khớp nối
• 4. Kiểm tra nhiệt độ áp lực xả
• 5. Kiểm tra các bộ lọc và các vật cản
• 6. Kiểm tra đo cường độ dòng điện

Tất cả bảo trì và sửa chữa phải được ghi chép lại.

Bảo trì cho hệ thống sục khí

• 1. Kiểm tra bôi trơn động cơ, hộp số, trục và các phụ tùng khác
• 2. Kiểm tra thiết bị sục khí
• 3. Kiểm tra độ rung bất thường

Máng tràn nên được kiểm tra hàng ngày:

• 1. Mức chảy thống nhất trên đập tràn
• 2. Tảo hoặc tắc nghẽn do các mảnh vỡ rang cưa
• 3. Điều kiện của đập tràn
• 4. Chất lượng nước thải

 

ThS. Nguyễn Minh Trí lược dịch