Lời nói đầu
Việc vận hành ban đầu quy trình Bùn hoạt tính theo mẻ (SBR) theo trình tự là giai đoạn chuyển tiếp quan trọng từ hoàn thiện cơ sở hạ tầng sang vận hành ổn định. Mục tiêu cốt lõi là nuôi dưỡng và làm quen với cộng đồng vi sinh vật bùn hoạt tính, tối ưu hóa các thông số thời gian của quy trình, xác minh hiệu suất thiết bị và cuối cùng đạt được sự tuân thủ chất lượng nước thải ổn định. Hướng dẫn này tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn ngành như "Quy định kỹ thuật về vận hành, bảo trì và an toàn của các nhà máy xử lý nước thải đô thị" (CJJ 60) và "Thông số kỹ thuật cho kỹ thuật xử lý nước thải bùn hoạt tính" (HJ 573). Nội dung tập trung vào các điểm thực tế quan trọng và có thể áp dụng cho quá trình vận hành ban đầu của các cơ sở xử lý nước thải SBR mới được xây dựng, cải tạo hoặc mở rộng, cung cấp hướng dẫn vận hành có hệ thống và khả thi cho nhân viên kỹ thuật.
I. Công tác chuẩn bị trước khi vận hành
(I) Chuẩn bị nhân sự và kỹ thuật
1. Nhân viên vận hành phải hoàn thành khóa đào tạo chuyên môn về nguyên tắc quy trình, vận hành thiết bị và các quy định an toàn, đồng thời phải nắm vững logic vận hành từng giai đoạn của SBR và phương pháp giám sát chỉ số chất lượng nước;
2. Cần chuẩn bị kế hoạch vận hành chi tiết, xác định rõ mục tiêu vận hành, phân chia giai đoạn, phạm vi kiểm soát thông số, kế hoạch khẩn cấp và yêu cầu ghi dữ liệu. Kế hoạch này phải được người giám sát kỹ thuật xem xét và phê duyệt.
(II) Chấp nhận thiết bị và dụng cụ
1. Chạy thử nghiệm đơn vị riêng lẻ: Tiến hành tuần tự các thử nghiệm không tải và không tải trên thiết bị cốt lõi như máy bơm đầu vào, máy thổi, máy khuấy và bình gạn. Kiểm tra tiếng ồn khi vận hành, mức độ rung và độ nhạy khởi động/dừng của thiết bị để đảm bảo rằng từng bộ phận của thiết bị không bị kẹt, rò rỉ hoặc các lỗi khác và các thông số vận hành đáp ứng yêu cầu thiết kế.
2. Chạy thử kết nối: Mô phỏng một chu trình vận hành hoàn chỉnh để xác minh logic điều khiển kết nối giữa các thiết bị. Tập trung kiểm tra trình tự chuyển đổi giữa sục khí và khuấy trộn, độ chính xác kết nối giữa bình gạn và máy đo mức, đảm bảo tính ổn định và tin cậy của hệ thống điều khiển tự động.
3. Hiệu chuẩn thiết bị: Tiến hành hiệu chuẩn toàn diện các thiết bị như máy đo pH, máy đo oxy hòa tan (DO), máy đo ORP, máy đo mức và máy đo lưu lượng. Sử dụng các giải pháp tiêu chuẩn để hiệu chỉnh điểm 0 và phạm vi để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu giám sát. Hồ sơ hiệu chuẩn phải được lưu trữ để tham khảo trong tương lai.
(III) Chuẩn bị vật liệu và chất lượng nước
1. Chuẩn bị bùn nuôi cấy: Nên sử dụng bùn hoạt tính trưởng thành từ các nhà máy xử lý nước thải tương tự. Bùn phải có màu nâu vàng,-không có mùi hôi thối và độ ẩm phải được kiểm soát trong khoảng 96% đến 98%. Nếu không có bùn cấy tương tự, có thể sử dụng phương pháp tự trồng trọt, bổ sung các chất dinh dưỡng hữu cơ (chẳng hạn như glucose, urê và kali dihydrogen photphat) để bắt đầu sự phát triển của vi sinh vật.
2. Chuẩn bị hóa chất: Chuẩn bị chất keo tụ (PAC, PAM), chất dinh dưỡng (urê, kali dihydrogen photphat) và chất điều chỉnh độ kiềm (natri cacbonat, natri bicarbonate) nếu cần. Hệ thống định lượng hóa chất cần được kiểm tra để đảm bảo đường ống không bị cản trở và đo lường chính xác.
3. Khảo sát chất lượng nước đầu vào: Theo dõi liên tục chất lượng nước đầu vào trong 7-15 ngày để xác định phạm vi dao động của COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP và pH, đồng thời xác định xem có chất độc hại trong nước đầu vào hay không. Nếu cần thiết, thêm một quá trình tiền xử lý.
II. Các điểm hoạt động chính trong giai đoạn vận hành cốt lõi
(I) Cấy và làm thích nghi bùn
1. Cấy bùn
- Lượng bùn cấy được thêm vào phải đảm bảo nồng độ chất rắn lơ lửng hỗn hợp (MLSS) trong bể phản ứng đạt 1000~1500 mg/L. Sau đó, bơm nước sạch hoặc nước thải có nồng độ-thấp vào bể để nhấn chìm các đĩa sục khí và cánh khuấy;
- Ngay sau khi cấy, bắt đầu sục khí liên tục mà không cần thêm nước, kiểm soát nồng độ DO ở mức 2~3 mg/L. Thời gian sục khí phải là 24 ~ 48 giờ, trong đó MLSS và SV₃₀ phải được theo dõi 6 giờ một lần và phải quan sát sự thay đổi màu của bùn.
2. Sự thích nghi của bùn
- Quá trình thích nghi phải tuân theo nguyên tắc tải thấp và tiến triển dần dần, được chia thành ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1 (Giai đoạn tăng tải): Nước thải được đưa vào ở mức 30%~40% tải lượng nước thải thiết kế, với chu kỳ vận hành được kiểm soát ở mức 12 giờ (2 giờ nước chảy vào, 6 giờ phản ứng hiếu khí, 2 giờ lắng, 1 giờ xả nước thải, 1 giờ không hoạt động). Ở giai đoạn hiếu khí, DO được duy trì ở mức 2~3 mg/L. Ở giai đoạn thiếu khí (nếu được trang bị), quá trình khuấy được kích hoạt và DO Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 mg/L. Các chỉ số COD, NH₃-N và bùn thải đầu vào và nước thải (MLSS, SVI) được theo dõi hàng ngày. Nếu tỷ lệ loại bỏ COD của nước thải luôn ở mức trên 60% thì giai đoạn tiếp theo có thể được tiến hành.
- Giai đoạn hai (Giai đoạn ổn định tải): Tăng tải lượng nước vào lên 60%–70% giá trị thiết kế. Điều chỉnh thời gian phản ứng theo sự suy giảm chất lượng nước. Nếu tỷ lệ loại bỏ NH₃-N dưới 80% thì thời gian phản ứng hiếu khí cần được kéo dài. Trong giai đoạn này, cần tập trung vào hiệu suất lắng bùn; SVI nên được kiểm soát ở mức 80–120 mL/g. Nếu bùn bị đóng cặn, ngay lập tức giảm tải lượng nước vào và tăng tốc độ sục khí.
Giai đoạn ba (Giai đoạn thích nghi toàn bộ tải): Tăng dần tải lượng nước thải lên 100% giá trị thiết kế, tối ưu hóa các thông số thời gian cho từng giai đoạn và đảm bảo rằng tốc độ loại bỏ COD, NH₃-N, TN và TP đều đáp ứng các yêu cầu thiết kế và hiệu suất bùn ổn định. Thời gian thích nghi cho giai đoạn này không được ít hơn 7 ngày.
(II) Tối ưu hóa và điều chỉnh thông số chu trình quy trình
1. Điều chỉnh thông số giai đoạn nước thải: So sánh tác động của nước thải có hạn chế và không{1}}hạn chế đối với bùn. Khuyến cáo hạn chế ảnh hưởng đối với nước thải công nghiệp. Kiểm soát tốc độ dòng chảy vào để tránh sự gia tăng đột ngột nồng độ cơ chất. Bật khuấy trộn trong quá trình chảy vào có thể cải thiện việc trộn và giảm gradient nồng độ. Ghi lại hiệu suất phân hủy nước theo các phương pháp ảnh hưởng khác nhau trong quá trình điều chỉnh.
2. Điều chỉnh thông số giai đoạn phản ứng: Kiểm soát nồng độ DO bằng cách điều chỉnh tốc độ sục khí để làm rõ mối tương quan giữa DO và tốc độ phân hủy COD/NH₃-N trong giai đoạn hiếu khí. Đối với yêu cầu loại bỏ nitơ, điều chỉnh cường độ khuấy và liều lượng nguồn carbon trong giai đoạn thiếu khí để xác định tỷ lệ C/N tối ưu. Nếu cần tăng cường loại bỏ phốt pho, hãy xác minh mối quan hệ phù hợp giữa thời gian giải phóng phốt pho ở giai đoạn kỵ khí và hiệu suất hấp thụ phốt pho ở giai đoạn hiếu khí.
3. Điều chỉnh thông số giai đoạn lắng và thoát nước: Xác định thời gian lắng bùn tối ưu bằng cách thay đổi thời gian lắng (0,5~2h) để tránh dư thừa chất rắn lơ lửng trong nước thải do thời gian lắng ngắn hoặc bùn kỵ khí nổi do thời gian lắng dài. Điều chỉnh tốc độ giảm gạn, tăng dần từ 0,3m/h lên 1,0m/h, ghi lại độ đục của nước thải ở các tốc độ khác nhau để xác định tốc độ gạn tối ưu.
4. Điều chỉnh thông số giai đoạn không tải: Chọn chế độ vận hành giai đoạn không tải dựa trên tình trạng bùn. Nếu MLSS cao, một lượng nhỏ bùn dư có thể được thải ra trong thời gian nhàn rỗi. Nếu bùn dễ bị phân hủy kỵ khí thì có thể kích hoạt quá trình sục khí vi mô hoặc khuấy ở cường độ-thấp. Ghi lại những thay đổi về hoạt độ bùn ở các chế độ khác nhau trong quá trình điều chỉnh.
(III) Giám sát và ghi dữ liệu trong quá trình vận hành
1. Tần suất giám sát: Các chỉ số giám sát hàng ngày (DO, pH, ORP, mức chất lỏng) được ghi lại 2 giờ một lần; các chỉ tiêu chất lượng nước (COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP, SS) được theo dõi hàng ngày; các chỉ số bùn (MLSS, SV₃₀, SVI) được theo dõi hàng ngày.
2. Xử lý dữ liệu: Lập nhật ký vận hành, ghi lại tải lượng nước đầu vào hàng ngày, trình tự chu trình vận hành, thông số vận hành thiết bị, chất lượng nước và chỉ số bùn. Vẽ đường cong suy thoái nước và đường cong thay đổi hiệu suất bùn để cung cấp dữ liệu hỗ trợ tối ưu hóa thông số.
III. Các vấn đề thường gặp và biện pháp xử lý trong quá trình vận hành
1. Hoạt động kém của bùn cấy
Biểu hiện là bùn có màu đen và có mùi hôi thối sau khi sục khí, tỷ lệ loại bỏ COD dưới 30%. Biện pháp điều trị:
1. **Kéo dài thời gian sục khí lên 72 giờ, bổ sung các chất dinh dưỡng như glucose và urê trong giai đoạn này để bổ sung các chất cần thiết cho quá trình trao đổi chất của vi sinh vật;
2. Thêm một lượng bùn mới được cấy thích hợp để tăng nồng độ vi sinh vật trong bùn;
3. Kiểm tra nồng độ DO. Nếu sục khí không đủ dẫn đến tình trạng yếm khí cục bộ, hãy tăng tốc độ sục khí hoặc làm sạch các đĩa sục khí bị tắc.
2. **Thất thoát bùn nghiêm trọng**
Điều này biểu hiện là nước thải đục và MLSS liên tục giảm. Biện pháp điều trị:
1. Rút ngắn tốc độ hạ xuống của bình gạn xuống 0,3-0,5 m/h và kéo dài thời gian lắng lên 2 giờ;
2. Giảm tải lượng nước vào để giảm thiểu tác động đến lớp bùn;
3. Kiểm tra sục khí quá mức dẫn đến phân hủy bùn, giảm tốc độ sục khí phù hợp và kiểm soát DO ở mức khoảng 2 mg/L;
4. Thêm một lượng nhỏ PAM để cải thiện hiệu suất lắng bùn.
3. **Quá trình nitrat hóa kém**
Điều này biểu hiện ở nồng độ NH₃-N quá mức trong nước thải và làm chậm quá trình phân hủy NH₃-N trong giai đoạn hiếu khí. Biện pháp xử lý: 1. Kéo dài thời gian phản ứng hiếu khí và tăng DO ở giai đoạn hiếu khí lên 3-4 mg/L để đảm bảo nhu cầu trao đổi chất của vi khuẩn nitrat hóa; 2. Giảm lượng bùn dư và kéo dài tuổi bùn lên 15-25 ngày để thúc đẩy quá trình làm giàu vi khuẩn nitrat hóa; 3. Kiểm tra độ kiềm ảnh hưởng. Nếu độ kiềm không đủ (tỷ lệ độ kiềm trên NH₃-N < 7,14), thêm natri cacbonat để bổ sung độ kiềm; 4. Thực hiện các biện pháp bảo quản nhiệt để đảm bảo nhiệt độ nước không thấp hơn 15 độ, vì nhiệt độ thấp sẽ ức chế đáng kể hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa.
4. Hiệu suất khử nitrat thấp
Điều này được biểu hiện bằng TN quá mức trong nước thải và giá trị ORP tăng nhanh trong giai đoạn anoxic. Biện pháp xử lý: 1. Bổ sung các nguồn carbon bên ngoài như metanol và natri axetat để điều chỉnh tỷ lệ C/N về 5-8:1; 2. Kéo dài thời gian phản ứng anoxic để đảm bảo khử nitrat hoàn toàn; 3. Tăng cường độ khuấy để đảm bảo trộn đều và tránh vùng chết có DO quá cao trong giai đoạn thiếu khí.
5. Tạo bọt quá mức
Điều này biểu hiện là sự tích tụ bọt vượt quá 0,5m trên bề mặt bể sục khí, ảnh hưởng đến hiệu suất sục khí. Các biện pháp khắc phục bao gồm: 1) giảm tải lượng nước vào để giảm lượng chất hữu cơ dễ tạo bọt đầu vào; 2) phun chất khử bọt (chẳng hạn như chất khử bọt polyether), kiểm soát liều lượng để tránh ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật; và 3) kiểm tra bọt lão hóa do bùn quá cũ và tăng tốc độ xả bùn một cách thích hợp.
IV. Tiêu chí xác định hoàn thành vận hành
1. Tải lượng nước đầu vào đạt 100% giá trị thiết kế trong 7 ngày liên tục và các chỉ số chất lượng nước đầu vào và nước thải (COD, BOD₅, NH₃-N, TN, TP, SS) luôn đáp ứng tiêu chuẩn xả thiết kế hoặc tiêu chuẩn xả thải quốc gia/địa phương.
2. Hiệu suất bùn hoạt tính ổn định, với MLSS được duy trì ở mức 2000~4000mg/L, SVI ở mức 50~150mL/g, bùn có màu hơi vàng-nâu, hiệu suất lắng tốt và không có hiện tượng bất thường như bùn đóng cặn hoặc nổi.
3. Tất cả các thiết bị đều hoạt động bình thường, hệ thống điều khiển tự động hoạt động trơn tru, các thông số thời gian chu trình xử lý được tối ưu hóa và có thể đạt được hoạt động ổn định.
4. Nhật ký vận hành hoàn chỉnh, các bản ghi dữ liệu là đúng, chính xác và có thể theo dõi, đồng thời báo cáo vận hành đã được hoàn thành và được chấp nhận.
V. Đăng-Các biện pháp phòng ngừa chuyển giao bảo trì vận hành
1. Hoàn thành báo cáo vận hành, bao gồm quy trình vận hành, kết quả tối ưu hóa tham số, hồ sơ xử lý sự cố và khuyến nghị vận hành, làm cơ sở kỹ thuật cho lần bảo trì tiếp theo.
2. Cung cấp đào tạo chuyên môn cho nhân viên bảo trì, bao gồm kiểm soát thông số quy trình, bảo trì thiết bị hàng ngày và xử lý các điều kiện vận hành bất thường, đảm bảo hoạt động độc lập.
3. Thiết lập hệ thống quản lý bảo trì định kỳ, xác định rõ tần suất kiểm tra thiết bị, kế hoạch giám sát chất lượng nước và các yêu cầu quản lý bùn để đảm bảo quá trình SBR-hoạt động ổn định lâu dài.