Quản lý và vận hành bể lắng thứ cấp trong các nhà máy xử lý nước thải

Bể lắng thứ cấp là cấu trúc quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính. Nhiệm vụ chính của nó là tách chất rắn và chất lỏng của dung dịch hỗn hợp trong bể phản ứng, đảm bảo chất lượng nước thải và nồng độ bùn hệ thống ổn định. Trình độ vận hành và quản lý bể lắng thứ cấp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý chung và chi phí vận hành của nhà máy xử lý nước thải. Bài viết này dựa trên kinh nghiệm vận hành và phương pháp tính toán, trình bày chi tiết các điểm quản lý chính của bể lắng thứ cấp, tiêu chuẩn loại bỏ bùn và biện pháp khắc phục các sự cố vận hành thường gặp.

Trong các hệ thống xử lý nước thải, tần suất và lượng bùn dư thải ra ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của MLSS (Chất rắn lơ lửng hỗn hợp rượu) của hệ thống và hiệu suất xử lý của bể phản ứng.

1. Tần suất xả bùn

Tránh xả tập trung hàng ngày. Việc xả thải phải được thực hiện đều đặn nhất có thể, cứ sau 2-3 giờ, để giảm tác động đến chất lượng nước của hệ thống và quần thể vi sinh vật.

2. Phương pháp tính toán xả thải

Nồng độ MLSS mục tiêu cần duy trì trong bể phản ứng được sử dụng làm cơ sở tính toán, được xác định bằng nồng độ SS (chất rắn lơ lửng) và nồng độ chất hữu cơ hòa tan (chủ yếu là BOD hòa tan) của dòng nước vào. Công thức tính toán như sau:

Trong đó: a là tổng lượng SS chảy vào lò phản ứng trong một ngày, kg/ngày; b là tốc độ loại bỏ BOD5 (kg/d) × tốc độ chuyển đổi bùn để loại bỏ BOD − thể tích bùn hoạt tính trong dung dịch hỗn hợp (kg) × tốc độ oxy hóa tự động-hô hấp nội sinh (d⁻¹). Tỷ lệ chuyển đổi bùn để loại bỏ BOD5 có thể được lấy là 0,7 và tốc độ oxy hóa-hô hấp nội sinh có thể được lấy là 0,07.

Phương pháp này chính xác nhưng cồng kềnh trong sử dụng hàng ngày. Để quản lý dễ dàng hơn, có thể sử dụng phép tính đơn giản dựa trên mối quan hệ cân bằng giữa SV (chỉ số thể tích bùn) và MLSS, như được trình bày trong công thức sau.

Trong đó: Qg là lưu lượng xả bùn ở điều kiện bình thường, tính từ biên bản vận hành, m³/d; V là thể tích bể phản ứng, m³; Xr là nồng độ bùn tuần hoàn (mg/L, có thể thay thế bằng MLSS×2 nếu không đo được).

Trong quá trình vận hành bể lắng thứ cấp có thể xảy ra các vấn đề như nước thải kết bông, bùn nổi, không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước thải mà còn ảnh hưởng đến các quá trình tiếp theo. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sẽ được phân tích dưới đây.

1. Nồng độ chất rắn lơ lửng cao trong nước thải

(1) Nguyên nhân

1) Dòng chảy vào quá mức, thời gian lưu trong bể lắng thứ cấp không đủ và tải trọng bề mặt tăng;

2) Hiệu suất lắng của bùn hoạt tính kém (SVI cao).

(2) Biện pháp đối phó

1) Kiểm soát tốc độ dòng chảy vào và cân bằng dòng chảy trong bể cân bằng-đầu cuối;

2) Khi trời mưa, dừng bơm hồi lưu để giảm lượng nước tuần hoàn và giảm tải bề mặt bể lắng thứ cấp;

3) Trong thiết kế dự án, hãy chọn bể lắng thứ cấp hình tròn thay vì bể hình vuông để tránh vấn đề thổi bùn hỗn loạn ở cuối máy cạo xích.

2. Bùn nổi
Bùn nổi làm hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải tăng mạnh, tạo ra mùi hôi. Nguyên nhân cần được xác định và giải quyết nhanh chóng. Nguyên nhân phổ biến rơi vào ba loại:

(1) Phân hủy kỵ khí sinh ra khí (CO₂, CH₄)

Biểu hiện: Bùn nổi có màu đen và lắng xuống nhanh sau khi phun.

Nguyên nhân: Bùn phân hủy yếm khí đọng ở các góc chết của bể lắng thứ cấp, đặc biệt hay xảy ra vào mùa hè.

Biện pháp đối phó: Tăng cường hoạt động của máy cạo, loại bỏ các góc chết của bùn lắng đọng và làm sạch thủ công khi cần thiết.

(2) Sản xuất nitơ trong quá trình khử nitrat (N₂)

Biểu hiện: Bùn nổi có màu vàng nâu-nhưng lắng xuống sau khi phun.

Nguyên nhân: Quá trình nitrat hóa trong bể phản ứng diễn ra quá nhanh khiến một lượng lớn nitrat đi vào vùng yếm khí ở đáy bể lắng thứ cấp, gây ra quá trình khử nitrat và sinh khí.

Biện pháp khắc phục: 1) Lắp đặt phần kỵ khí cuối bể phản ứng; 2) Nếu cần thiết, điều chỉnh quy trình để ức chế quá trình nitrat hóa (có tính đến các yêu cầu về môi trường của nước thải để tránh nitơ amoni vượt quá tiêu chuẩn); 3) Đối với các trường hợp đặc biệt liên quan đến việc xả-gần bờ và nhu cầu cung cấp nitơ amoniac làm chất dinh dưỡng cho nuôi trồng thủy sản, việc kiểm soát nitơ amoniac có thể được nới lỏng một cách thích hợp.

(3) Sự tăng sinh và sản sinh khí của Actinomycete

Biểu hiện: Một lượng lớn bùn mỏng nổi lên trên bề mặt, có bọt khí bám vào bùn ở dạng sợi hoặc dạng hạt kê-, không lắng xuống sau khi phun.

Biện pháp xử lý: 1) Kiểm tra bùn dưới kính hiển vi để xác nhận sự có mặt của xạ khuẩn; 2) Có biện pháp kịp thời để ức chế xạ khuẩn (như điều chỉnh tuổi bùn, kiểm soát hàm lượng dầu và axit hữu cơ trong dòng nước vào).

1. Kiểm tra và giám sát thường xuyên

(1) Giám sát nồng độ MLSS, SVI và bùn hồi lưu hàng ngày;

(2) Trang bị cho người vận hành que thử nitrat và nitrit. Sử dụng que thử để thường xuyên kiểm tra nitơ nitrat và nitơ nitrit. Nếu mức vượt quá phạm vi đo của que thử, hãy pha loãng mẫu trước khi thử.

2. Ngăn chặn sự lắng đọng bùn

(1) Đảm bảo máy cạo bùn hoạt động bình thường để tránh lắng đọng ở các góc chết của bể lắng thứ cấp;

(2) Thường xuyên làm sạch bùn đáy của bể lắng thứ cấp, đặc biệt là trong các mùa có nhiệt độ-cao (làm sạch thủ công yêu cầu kiểm tra các loại khí độc hại, khí dễ cháy và nổ cũng như hàm lượng oxy trong không gian hạn chế; hiện nay, trên thị trường có rô-bốt làm sạch bùn có thể thay thế lao động thủ công và an toàn hơn).

3. Điều chỉnh xả bùn một cách khoa học

(1) Dựa trên cả giá trị tính toán và kinh nghiệm vận hành, tránh biến động thường xuyên và lớn;

(2) Điều chỉnh tần suất xả bùn và lượng xả một lần kịp thời trong những ngày mưa hoặc khi chất lượng nước đầu vào thay đổi.

4. Xét yêu cầu về môi trường nước thải:

(1) Hiểu đầy đủ đặc điểm sinh thái của vùng xả thải (ví dụ: nuôi trồng thủy sản, thủy vực cảnh quan);

(2) Xây dựng kế hoạch hoạt động đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nước và nhu cầu sinh thái của địa phương.

Tóm tắt: Bể lắng thứ cấp tưởng chừng chỉ là một bể lắng nhưng lại là “trạm kiểm soát cuối cùng” nối giữa bể phản ứng và cửa xả nước thải. Nó không chỉ phải ổn định chất lượng nước thải mà còn cung cấp nguồn bùn tuần hoàn ổn định cho bể phản ứng. Việc vận hành và quản lý phải tuân thủ các nguyên tắc tính toán khoa học + phán đoán-dựa trên kinh nghiệm + điều chỉnh linh hoạt, kết hợp với-dữ liệu giám sát theo thời gian thực và xả thải các điều kiện môi trường để ngăn ngừa sự cố trước khi chúng xảy ra. Chỉ bằng cách này mới có thể thực sự đạt được hoạt động hiệu quả, ổn định và thân thiện với môi trường của nhà máy xử lý nước thải.