Xử lý nước thải sinh hoạt trước khi xả thải ra môi trường bên ngoài là điều bắt buộc, vì thế hầu như những công ty sản xuất hiện nay đều có hệ thống xử lý nước thải riêng biệt. Thế nhưng, trong quá trình vận hành hệ thống sẽ gặp những vấn đề như: bùn nổi, bùn tạo thành bọt và váng,… và nhiều vấn đề khác nữa. Vậy, cách khắc phục những vấn đề này như thế nào?
Vận hành hệ thống xử lý hiếu khí
Đối với hệ thống xử lý hiếu khí, cần tiến hành những thao tác sau đây trước khi bắt đầu vận hành toàn bộ hệ thống.
a. Khởi động kỹ thuật
Kiểm tra hệ thống điện cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Kiểm tra hóa chất cần cung cấp và mực nước trong các bể.
Kiểm tra kỹ thuật toàn bộ hệ thống (vận hành các bơm, sục khí, các van,…), đồng thời thực hiện việc thử bằng nước sạch trước khi vận hành hệ thống trên nước thải thực tế.
b. Khởi động hệ thống sinh học
Thông thường, để khởi động hệ thống sinh học thì cần phải có sẵn lượng sinh khối trong các hệ thống xử lý. Sinh khối có thể phát triển tự phát thông qua việc cấp nước thải liên tục vào bể phản ứng. Để tiết kiệm thời gian, cách tốt nhất là cấy vào bể phản ứng sinh khối được lấy từ nhà máy xử lý nước thải đang hoạt động hoặc sinh khối của
vi sinh xử lý nước thải chuyên biệt.
Các sinh khối thông thường được nuôi cấy từ các hệ thống xử lý bùn hoạt tính đang hoạt động, hoặc nguồn sinh khối có thể được lấy từ các nguồn khác. Khi đó, đòi hỏi sẽ mất nhiều thời gian hơn.
Khởi động với tải sinh khối thật thấp không vượt quá giá trị thiết kế (0.15kg BOD/kg.ngày). Nếu chất lượng nước sau xử lý (BOD, COD, Nitơ) tốt tiến hành tăng tải trọng. Lưu ý khi tăng tải cần đảm bảo hàm lượng sinh khối thích hợp. Các thông số cần xem xét gồm:
- COD; BOD; MLSS; MLVSS; N (N-NH3; N-NO2; N-NO3; N kiejdahl), P (ortho P, Poly P).
- Thể tích sinh khối: là thể tích bùn lắng sau 30 phút (V thí nghiệm = 1L).
- Chỉ số thể tích sinh khối: SVI (ml/g) = thể tích sinh khối lắng / hàm lượng sinh khối.
- Tải trọng hữu cơ:
+ Với COD: OLR = COD (kg/m3) x Q (m3/ngày) / V bể (m3)
+ Với BOD: OLR = BOD (kg/m3) x Q (m3/ngày) / V bể (m3)
- Tải trọng sinh khối: F/M = {COD (kg/m3) x Q (m3/ngày)}/ {V bể (m3)x MLSS (kg/m3)}
- Tải trọng bề mặt: là lượng nước chảy vào bể lắng trong 1g/m2 bề mặt lắng. Công thức tính như sau: Vs (m3/m2.h) = Lưu lượng (m3/h)/diện tích bề mặt lắng (m2)
- Thời gian lưu trung bình của sinh khối: là tuổi của sinh khối. Công thức tính như sau: MCRT (ngày) = MLSS (kg/m3) x thể tích toàn bộ (m3)/ sinh khối lấy ra hàng ngày (kg/ngày)
Trong quá trình vận hành cần quan tâm: Nắm vững về công nghệ; Theo dõi, phân tích định kỳ, quan sát tính biến động của nước thải, các yếu tố bất thường; Ghi chép, lưu giữ thông tin chính xác, dễ truy tìm đủ các tài liệu để tra cứu.
Các thông số kiểm tra trong quá trình vận hành
Lưu lượng
Quyết định khả năng chịu tải của hệ thống và tải lượng bề mặt của bể lắng. Do đó, cần đảm bảo lưu lượng ổn định trước khi vào công trình sinh học.
F/M (tỷ lệ thức ăn cho vi khuẩn)
Thích hợp khoảng 0,2 – 0,6. Hạn chế tình trạng pH giảm, bùn nổi, lắng kém. Nếu F/M thấp: là do vi khuẩn có cấu trúc đặc biệt (nấm). Ngược lại, F/M cao: DO thấp, quá tải, bùn đen, lắng kém, có mùi tanh, hiệu quả xử lý thấp.
pH
Thích hợp là 6,5 – 8,5. pH cao do quá trình chuyển hóa N thành N-NH3 tốt, khả năng đệm cao. Nếu pH thấp: sẽ xảy ra quá trình Nitrat hóa, hàm lượng HCO3- thấp. Cần tăng cường hóa chất tăng độ kiềm. Để khắc phục sự dao động của pH cần cung cấp đủ dinh dưỡng, hàm lượng hữu cơ, hạn chế quá trình phân hủy nội bào, sử dụng hóa chất tăng độ kiềm.
BOD/COD
BOD/COD > 0,5: Thích hợp cho phân hủy sinh học, vì vậy nên kiểm tra thường xuyên BOD và COD để tránh hiện tượng thiếu tải hoặc quá tải.
Chất dinh dưỡng
N, P đảm bảo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1, nếu thiếu phải bổ sung nguồn từ bên ngoài. Đối với nước thải sinh hoạt không cần thiết bổ sung N, P.
Các chất độc
Kim loại nặng, dầu mơ, hàm lượng Cl, sunfat, N-NH3 cao,…
Kiểm tra quá trình xử lý tải lượng hữu cơ
Tải lượng hữu cơ cao
DO thấp, bùn sáng nâu, lắng kém, tạo bọt.
Tải lượng hữu cơ thấp
DO cao, bùn lắng nhanh, nén tốt, bùn xốp, nâu. Xuất hiện lớp mỡ và váng nổi trên bề mặt.
Tải lượng bề mặt
Nếu tải lượng bề mặt cao sẽ ảnh hưởng đến quá trình lắng. Sinh khối trôi ra ngoài. Do đó, tải lượng bề mặt thích hợp là 0,3 – 1m3/m2/h.
Bùn lắng kém
Có nhiều nguyên nhân khiến bùn lắng kém như:
- Nổi trên mặt: Quá trình khử nitrat sinh ra N2, thiếu dinh dưỡng xuất hiện vi khuẩn filamentous, hoặc dư dinh dưỡng, bùn chết nổi trên bề mặt.
- Sinh khối phát triển tản mạn: do tải lượng hữu cơ cao hoặc thấp, dư oxy, nhiễm độc.
- Sinh khối đông kết: thiếu oxy, thiếu dinh dưỡng, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
Oxy hòa tan
Phụ thuộc vào tải lượng hữu cơ và hàm lượng sinh khối. DO thích hợp: 1-2 mgO2/l. Thiếu oxy sẽ làm giảm hiệu quả xử lý, xuất hiện vi khuẩn hình que, nấm, giảm khả năng lắng và kiềm hãm quá trình nitrat hoá.
Một số vấn đề khác xảy ra sau khi xử lý
BOD sau xử lý còn cao
Tình trạng này xảy ra là do quá tải, thiếu oxy, pH thay đổi, nhiễm độc, xào trộn kém.
N sau xử lý còn cao
Là do công nghệ chưa ổn định, có sự hiện diện các hợp chất N khó phân hủy, sinh khối bùn trong bể cao, nhiễm độc, chết vi khuẩn.
N-NO3, N-NO2 sau xử lý còn cao
Là do pH không thích hợp (<6,5 hoặc > 8,5), tải N cao, hiện diện chất độc, vận hành chưa ổn định, nhiệt độ thấp, dư oxy (bể yếm khí), thiếu chất hữu cơ. P: yêu cầu ortho photphat: 1-2 mg/l, thiếu phải bổ sung.
Quan sát khi vận hành
- Sự thay đổi màu biểu hiện hoạt động của hệ thống xử lý.
- Chất rắn lơ lững dạng rã, mịn cũng gây màu.
- Màu của nước thải nguyên thủy.
Nhận định cảm quan về mùi, màu và bọt: Hệ thống hoạt động tốt thường không gây mùi. Trong quá trình sục khí thấy xuất hiện bọt trắng, nhỏ. Nếu có quá nhiều bọt trắng là do sinh khối đang trong giai đoạn thích nghi hay hồi phục, quá tải, thiếu oxy, thiếu dưỡng chất, nhiệt độ biến đổi, hàm lượng chất hoạt động bề mặt cao, hiện diện các chất độc.
Ngừng hoạt động
Có nhiều nguyên nhân khác nhau để quyết định có nên dùng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hay không. Kết quả sau khi ngừng hoạt động sẽ khiến quần thể sinh vật bị đói, thiếu tức ăn, phân hủy nội bào. Sinh khối chết trôi ra ngoài làm gia tăng lượng cặn lơ lửng trong nước sạch. Oxy vẫn cần phải cung cấp để tránh điều kiện kỵ khí và các vấn đề về mùi, tuy nhiên cần phải giảm đến mức thấp nhất.
Cách giải quyết sự cố
- Giảm lượng nước thải đầu vào từ 20 – 30% mức bình thường.
- Hãy cố gắng tích trữ càng nhiều càng tốt nước thải trong bể điều hòa hoặc bể chứa.
- Giảm lượng oxy cung cấp xuống mức thấp nhất có thể (DO khoảng 1-2mg/l).
- Duy trì quá trình vận hành bình thường lâu đến mức có thể. Duy trì, bổ sung chất dinh dưỡng.
- Nếu cần thiết phải bổ sung nguồn Carbon từ ngoài vào (như acetate, methanole…) để tránh cho sinh khối bị thối rữa và lấy ra càng nhiều càng tốt.
Những sự cố hư hỏng thường gặp
Sự cố với máy bơm:
Cần kiểm tra máy bơm xem nước có được đẩy lên hay không. Khi máy bơm hoạt động nhưng không lên nước, cần kiểm tra lần nước các nguyên nhân sau:
- Nguồn điện cung cấp năng lượng có ổn định không.
- Cánh bơm có bị chèn vào chướng ngại vật nào không.
- Nếu trong lúc bơm có âm thanh lạ cũng cần ngừng bơm ngay lập tức và tìm ra nguyên nhân để khắc phục sự cố.
Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà đưa ra phương án sửa chữa máy bơm kịp thời. Tốt nhất nên trang bị 2 máy bơm, vừa để sử dụng dự phòng trong trường hợp máy bơm chính gặp sự cố, vừa để bơm kết hợp với máy bơm chính trong trường hợp cần bơm với lưu lượng lớn hơn.
Sự cố khi sục khí:
- Oxy tất nhiên là nguyên tố quan trọng nhất trong qua trình sinh khối hoạt tính. Nếu nguồn cung cấp oxy bị cắt hoặc ngay cả khi cung cấp hạn chế, sinh khối sẽ trở nên sẫm màu, tỏa mùi khó chịu và chất lượng nước sau xử lý sẽ bị suy giảm.
- Cần phải giảm ngay lưu lượng cấp nước thải vào hoặc ngưng hẳn (nếu máy sục khí hỏng hẳn).
- Sau những thời kỳ dài không đủ oxy, sinh khối phải được sục khí mạnh mà không nạp nước thải mới. Sau đó, lưu lượng cấp nước thải có thể được tăng lên từng bước một.
Lưu ý: Các vấn đề về oxy cần phải được giải quyết triệt để càng sớm càng tốt.
Các vấn đề đóng/mở van:
Có 2 trường hợp xảy ra: các van cấp nước thải vào không mở/đóng; các van thải sinh khối dư không mở/đóng.
Trong đó, các van thải sinh khối được dùng để loại bỏ sinh khối dư từ các bể sinh khối hoạt tính. Trong trường hợp hư hỏng, sinh khối dư không được lấy ra và hàm lượng MLSS sẽ tăng lên. Nói chung, điều này có thể dể dàng chấp nhận trong vài ngày. Tuy nhiên, sau một chu kỳ lâu hơn, hàm lượng MLSS cao sẽ làm cho quá trình tách sinh khối khiến nước trở nên khó xử lý hơn.
Các sự cố về dinh dưỡng:
Các chất dinh dưỡng trong nước thải bao gồm N và P. Trong đó: Hàm lượng Nitơ trong nước thải đầu vào được coi là đủ nếu tổng Nitơ (bao gồm Nitơ – Kjedalhl, Nitơ – Amoni, Nitơ – Nitrit, Nitơ – Nitrat) trong nước đã xử lý là 1 – 2mg/l. Nếu cao hơn, nghĩa là hàm lượng Nitơ trong nước thải đã dư thừa thì cần chấm dứt việc bổ sung Nitơ từ ngoài (nếu có).
Các sự cố về sinh khối:
- Sinh khối nổi lên mặt nước: Kiểm tra tải lượng hữu cơ, các chất ức chế
- Sinh khối phát triển tản mạn: Thay đổi tải lượng hữu cơ, DO. Kiểm tra các chất độc để áp dụng biện pháp tiền xử lý hoặc giảm tải hữu cơ.
- Sinh khối tạo thành hỗn hợp đặc: Tăng tải trong, oxy, ổn định pH thích hợp, bổ sung chất dinh dưỡng.