Thiết Kế Bể Hiếu Khí Bao Nhiêu M3 Là Đủ?

Một hệ thống xử lý 100 m³/ngày không có nghĩa bể hiếu khí phải có một kích thước cố định. Nước thải sản xuất, thực phẩm hay sinh hoạt có tải ô nhiễm rất khác nhau dù lưu lượng bằng nhau. Vì vậy, thiết kế bể hiếu khí chỉ dựa vào số m³ nước mỗi ngày có thể khiến công trình thiếu khả năng xử lý hoặc bị xây quá lớn. Muốn xác định dung tích phù hợp, cần nhìn vào lượng chất hữu cơ thực tế mà vi sinh phải xử lý. Cùng Green Water tìm hiểu cách xác định các yếu tố này trong nội dung dưới đây.

Không thể lấy lưu lượng để quyết định ngay thể tích bể

Lưu lượng Q là dữ liệu đầu tiên cần có khi thiết kế. Tuy nhiên, đây mới chỉ cho biết lượng nước đi qua hệ thống trong một khoảng thời gian. Nó chưa phản ánh lượng chất hữu cơ mà bể phải tiếp nhận. Hai nhà máy cùng xả 200 m³/ngày vẫn có thể cần bể hiếu khí khác nhau đáng kể.

Ví dụ, nước thải có BOD đầu vào thấp sẽ tạo tải hữu cơ nhỏ hơn. Ngược lại, BOD hoặc COD cao làm lượng cơ chất đưa vào bể tăng. Khi đó, vi sinh cần điều kiện và thời gian phù hợp để chuyển hóa lượng chất hữu cơ này. Nếu chỉ tăng thể tích theo lưu lượng, thiết kế rất dễ lệch so với nhu cầu thực tế.

Ngoài ra, cần xem xét nước thải trước bể hiếu khí đã trải qua những công đoạn nào. Bể điều hòa, xử lý hóa lý hoặc bể thiếu khí đều có thể làm thay đổi tải đi vào công đoạn hiếu khí. Vì vậy, số liệu thiết kế nên lấy tại đúng vị trí nước chuẩn bị vào bể.

>> Xem thêm: Thiết Kế Bể Hiếu Khí Và Những Lưu Ý Quan Trọng Cho Kỹ Sư

Thiết kế bể hiếu khí cần bắt đầu từ tải ô nhiễm

Thay vì hỏi ngay bể cần bao nhiêu m³, nên xác định bể phải xử lý bao nhiêu kg chất ô nhiễm mỗi ngày. Đây là khác biệt quan trọng giữa việc chọn kích thước theo kinh nghiệm và thiết kế theo tải thực tế.

Tải BOD có thể hình dung đơn giản từ lưu lượng và nồng độ BOD đi vào bể. Chẳng hạn, cùng một lưu lượng nhưng BOD tăng gấp đôi sẽ làm tải hữu cơ tăng tương ứng. Bể lúc này phải xử lý một lượng cơ chất lớn hơn trong cùng khoảng thời gian.

COD cũng cần được đánh giá cùng BOD. Tuy nhiên, không phải toàn bộ COD đều dễ phân hủy sinh học. Một dòng nước có COD cao nhưng tỷ lệ phân hủy sinh học thấp có thể không phù hợp để chỉ tăng kích thước bể hiếu khí. Khi đó, cần xem lại công nghệ phía trước hoặc bổ sung công đoạn xử lý phù hợp.

Đặc tính nước thải vì thế rất quan trọng. Nước thải thực phẩm giàu hữu cơ dễ phân hủy sẽ khác nước thải có nhiều hợp chất khó phân hủy. Việc lấy mẫu và phân tích đầu vào giúp tránh thiết kế bể dựa trên các giá trị giả định quá rộng.

Thời gian lưu không phải cứ dài là tốt

Thời gian lưu thủy lực thường được dùng khi xác định thể tích bể. Về nguyên tắc, thể tích tăng sẽ làm nước lưu trong bể lâu hơn khi lưu lượng không đổi. Tuy nhiên, tăng thời gian lưu không đồng nghĩa hiệu suất luôn tăng tương ứng.

Nếu bể quá nhỏ, nước có thể rời bể khi quá trình xử lý chưa hoàn thành. Tải hữu cơ trên đơn vị thể tích cũng có thể tăng cao. Khi tải vượt khả năng của sinh khối, COD hoặc BOD sau xử lý dễ tăng và hệ thống mất ổn định.

Ngược lại, xây bể quá lớn làm tăng diện tích và chi phí đầu tư. Hệ thống cấp khí cũng phải bố trí trên không gian lớn hơn. Trong một số trường hợp, tải hữu cơ quá thấp so với lượng sinh khối còn khiến việc duy trì trạng thái bùn phù hợp trở nên khó khăn.

Do đó, thời gian lưu phải được xem cùng tải hữu cơ và trạng thái vi sinh. Không nên chọn một giá trị cố định rồi áp dụng cho mọi loại nước thải.

Thể tích bể phải đi cùng lượng bùn hoạt tính

Bể hiếu khí không xử lý chất hữu cơ chỉ nhờ chứa nước đủ lâu. Thành phần thực hiện phần lớn quá trình sinh học chính là quần thể vi sinh trong bùn hoạt tính. Vì vậy, thiết kế cần xét lượng sinh khối được duy trì trong bể.

MLSS thường được sử dụng để theo dõi lượng chất rắn lơ lửng trong hỗn hợp bùn nước. Tuy nhiên, MLSS không nên được nhìn riêng lẻ. Cần xem nó cùng tải hữu cơ, tuổi bùn và khả năng tuần hoàn bùn từ bể lắng.

Tỷ lệ F/M cũng giúp thể hiện mối quan hệ giữa lượng cơ chất và lượng vi sinh. Nếu lượng thức ăn quá lớn so với sinh khối, hệ thống có thể bị quá tải. Nếu lượng cơ chất quá thấp, trạng thái bùn lại thay đổi theo hướng khác.

Điều này lý giải vì sao hai bể có cùng dung tích chưa chắc có hiệu quả giống nhau. Một bể duy trì sinh khối tốt và tuần hoàn ổn định có thể vận hành rất khác bể thường xuyên mất bùn.

>> Xem thêm: Thiết Kế Bể Kỵ Khí Đúng Chuẩn: Nguyên Lý, Thông Số & Kinh Nghiệm Thực Tế

Bể đủ lớn nhưng thiếu oxy vẫn xử lý kém

Đây là điểm dễ bị bỏ qua khi tập trung quá nhiều vào số m³. Vi sinh hiếu khí cần oxy để thực hiện quá trình chuyển hóa. Vì vậy, một bể có thể đủ thể tích nhưng vẫn không đạt hiệu quả nếu hệ thống cấp khí không đáp ứng nhu cầu.

Nhu cầu oxy phụ thuộc vào tải hữu cơ và các quá trình sinh học diễn ra trong bể. Nếu hệ thống còn thực hiện nitrat hóa, lượng oxy cần thiết cũng phải được tính đến. Chỉ chọn máy thổi khí theo thể tích bể có thể dẫn đến thiếu công suất khi tải thực tế tăng.

Khả năng truyền oxy của thiết bị phân phối khí cũng ảnh hưởng đáng kể. Đĩa phân phối bị nghẹt, bố trí không đều hoặc chiều sâu nước không phù hợp đều làm hiệu suất cấp khí thay đổi. Vì vậy, thiết kế bể và thiết kế hệ thống khí phải được thực hiện đồng thời.

Ngoài công suất máy thổi, cần quan tâm khả năng khuấy trộn. Bùn không nên lắng tại các vùng chết trong bể. Dòng khí và hình dạng công trình cần hỗ trợ duy trì hỗn hợp bùn nước tương đối đồng đều.

Đừng thiết kế theo lưu lượng trung bình rồi bỏ qua giờ cao điểm

Một hệ thống có lưu lượng trung bình 300 m³/ngày không có nghĩa mỗi giờ luôn nhận 12,5 m³. Nhà máy có thể xả tập trung theo ca sản xuất, vệ sinh thiết bị hoặc từng mẻ. Khi đó, tải tức thời có thể cao hơn nhiều so với giá trị trung bình.

Bể điều hòa giúp giảm ảnh hưởng của biến động này trước công đoạn sinh học. Tuy nhiên, dung tích và khả năng điều hòa phải phù hợp với chu kỳ xả thực tế. Nếu bể điều hòa quá nhỏ, tải đỉnh vẫn có thể truyền thẳng sang bể hiếu khí.

Biến động nồng độ cũng cần được tính đến. Có thời điểm lưu lượng không tăng nhưng COD lại tăng mạnh do thay đổi sản phẩm hoặc công đoạn vệ sinh. Vì vậy, dữ liệu theo từng thời điểm có giá trị hơn một mẫu nước đơn lẻ.

Đây cũng là lý do khảo sát sản xuất nên đi trước bước chốt thể tích. Người thiết kế cần biết nước phát sinh khi nào, bao nhiêu và thay đổi ra sao. Những dữ liệu này giúp lựa chọn hệ số dự phòng có cơ sở hơn.

Dấu hiệu bể hiếu khí hiện hữu đang không phù hợp với tải

Với hệ thống đã vận hành, hiệu quả thực tế cung cấp nhiều dữ liệu để đánh giá lại thiết kế. COD hoặc BOD đầu ra tăng liên tục dù vi sinh được bổ sung thường xuyên là dấu hiệu cần kiểm tra. Tuy nhiên, chưa thể kết luận ngay nguyên nhân là bể quá nhỏ.

Trước hết cần đối chiếu tải hiện tại với tải thiết kế ban đầu. Nhà máy tăng sản lượng có thể khiến lưu lượng hoặc nồng độ ô nhiễm vượt mức dự kiến. Khi đó, bể vốn đủ công suất ở thời điểm xây dựng có thể trở thành điểm nghẽn.

Ngược lại, vấn đề cũng có thể nằm ở hệ thống cấp khí, tuần hoàn bùn hoặc bể lắng phía sau. Vì vậy, tăng thể tích bể không phải giải pháp đầu tiên trong mọi trường hợp. Cần xác định đúng công đoạn đang giới hạn hiệu suất trước khi cải tạo.

Kết luận

Thiết kế bể hiếu khí bao nhiêu m³ là đủ không thể trả lời chỉ bằng lưu lượng nước thải mỗi ngày. Dung tích cần được xác định từ tải BOD, COD, đặc tính phân hủy, lượng sinh khối, thời gian lưu và nhu cầu oxy thực tế. Đồng thời, biến động sản xuất và khả năng điều hòa tải cũng phải được tính đến để bể không nhanh chóng quá tải sau khi đưa vào vận hành. Một thiết kế bể hiếu khí phù hợp vì thế cần bắt đầu từ khảo sát và dữ liệu nước thải, thay vì chọn kích thước theo một công trình tương tự.

Thông tin liên hệ:

Trụ sở Hà Nội: Tầng 4, số 57 Lê Quý Đôn, phường Bạch Đằng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội.

• Điện thoại: 024. 3514 8260 – Fax: 024.3514 8177
• Hotline: 091 337 9880
• Email: admin@greenwater.com.vn

Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển – Phường 12 – Q.Tân Bình – Tp.Hồ Chí Minh

• Tel: 08.3811 2726 – 028.3811 2706 – Fax: 02838119478
• Hotline: 097 467 5745