Kiểm soát bể lắng thứ cấp trong thiết kế hệ thống xử lý nước thải

22/07/2023 416 lượt xem quantri
Bể lắng thứ cấp là một thành phần quan trọng trong nhà máy xử lý nước thải và thường bị đánh giá thấp.
Mục đích của bể lắng gồm hai phần (two-fold):
Trước hết bể  lắng thức cấp hoạt động như một chất làm dày đặc cũng như một bể lắng. Chất rắn đi vào bể lắng và được lắng xuống để làm các chất rắn dày lên, tuần hoàn trở lại một số bể hoạt động ở phía trước của nhà máy, và sau đó thải ra ngoài một số các chất rắn. Mục đích thứ hai, hiển nhiên là trong khi lắng các chất rắn xuống, một chất làm sạch bề mặt (clear supernatant) phải được sinh ra và đây là nước thải đầu ra cuối cùng. Vì vậy, làm dày đặc và lắng xuống cả hai đều quan trọng.
* Thời gian lưu
* Loại bỏ các chất rắn
* Tỷ lệ tuần hoàn
* Chiều cao của luống bùn
* Chất rắn cùng với bọt khí nổi lên trên bề mặt (ashing) và thoát khí (gassing)
* Loại bỏ váng bọt
* Giảm TSS
* Tảo
* Mạch vòng ngắn
* Rỉ sắt, ăn mòn và các vách ngăn dòng bị cong (bent weirs)
* Các hóa chất
Giữ các chất rắn trong bể lắng trong thời gian bao lâu?
Một cách tốt nhất để phán đoán các chất rắn có thể được giữ lại trong bể lắng trong thời gian bao lâu là làm thí nghiệm với bình đo khả năng lắng của chất rắn (settleometer).
Bạn không thể  nhìn vào dưới đáy của bể lắng theo cách tự nhiên, vì vậy bằng cách sử dụng bình đo khả năng lắng của chất rắn (settleometer), cơ bản bạn đang làm một thí nghiệm tại một bể lắng.
Sau bao lâu các chất rắn lắng xuống, bao nhiêu luống bùn được tạo ra, bao nhiêu bung bùn hình thành, lớp mảnh vụn là gì, sau bao lâu sẽ có khí đốt (gassing)? chất rắn nổi lên trên bề mặt với bọt khí (ashing)? Sau bao lâu trước khi tất cả mọi thứ xuất hiện lên trên bề mặt?
Đây là tất cả mọi thứ bạn đang xem khả năng chất rắn lắng khi bạn làm thí nghiệm với bình đo lắng của chất rắn (settleometer). Không chỉ làm thí nghiệm trung bình 30 phút. Hãy kiểm tra để xem xét phải mất bao lâu trước khi bùn sợi nhỏ (small pin floc) nổi ở trên bề mặt. Kiểm tra thời gian, để xem xét phải mất bao lâu cho toàn bộ luống bùn có bóng bùn vỡ ra trên mặt nước. Những điều này sẽ cho bạn ý tưởng bao lâu mới có chất rắn lắng trong bể lắng trước khi sự cố sẽ xảy ra trong nhà máy của bạn.
Một thứ có thể thực hiện là thí nghiệm pha loãng 50/50. Trong thí nghiệm này một bình đo khả năng lắng của chất rắn (settleometer) bình thường được chạy và sau đó chạy  thí nghiệm với 50% nước và 50% bùn. Bình đo khả năng lắng của chất rắn (settleometer) cùng với kính hiển vi nói cho bạn biết những gì đang xảy ra nếu chỉ có quá nhiều MLSS hoặc có trường hợp của bung bùn vi sinh dạng sợi.
Nếu bạn có vi sinh dạng sợi và bùn chỉ lắng đến 900, sau khi pha loãng 50/50 với quá nhiều MLSS, về mặt lý thuyết, bùn phải được lắng đến khoảng 450. Bạn có bung bùn vi sinh dạng sợi, mặc dù có thể lắng với mẫu pha loãng 50/50 đến 700 hoặc 800, nhưng chắc chắn không phải ở điểm giữa.
Các nhà vận hành có khuynh hướng nghĩ rằng tất cả hoạt động sinh học chỉ xảy ra trong bể hiếu khí. Điều này không đúng, hoạt động sinh học xảy ra xuyên suốt trong tất cả các bể của hệ thống và không phải là một môi trường vô sinh. Sẽ có hoạt động sinh học ngay cả trong bể lắng, đặc biệt nếu trong hệ thống chỉ còn sót lại một vài BOD, nếu không vi khuẩn sẽ hô hấp nội sinh.
Theo quy tắc ngón tay cái phải có 1 – 2 ppm của D.O dư rời khỏi hệ thống hiếu khí. Không chỉ vì điều này có ý nghĩa là bạn cần không khí nhiều hơn trong hệ thống thổi khí, không những vì thế bạn phải có không khí đủ cho sự hô hấp của vi sinh trong bể lắng. Hãy nghĩ về  điều này, chắc chắn bạn đưa ra ngoài ít nhất 1/3 đến 1/2 của các chất rắn còn lại trong bể lắng. Đó là có nhiều vi khuẩn. Vi khuẩn vẫn đòi hỏi oxy, đặc biệt là vi khuẩn nitrate hóa (nitrifiers).
Nếu bạn làm cho vi khuẩn thiếu oxy ở trong bể lắng, và sau đó tuần hoàn bùn trở lại các bể ở phía trước của hệ thống, thêm thời gian cho vi khuẩn được kích hoạt một lần nữa.
Nếu bạn có nhiều hơn đủ oxy trong bể lắng, mọi thứ sẽ lắng xuống, bạn sẽ làm sạch bề mặt, vi khuẩn sẽ thật sự làm việc ngay lập tức để vi khuẩn quay trở lại bể hiếu khí và sẽ không phát triển vi sinh dạng sợi.
Bao nhiêu chất rắn cần phải có hoặc chiều sâu luống bùn trong bể lắng là bao nhiêu?
Đây là câu hỏi thật sự cần phải được xem xét và xác định bằng cách cân bằng khối lượng và đánh giá bằng kính hiển vi.
Lượng chất rắn cần thiết dựa trên loại nhà máy mà bạn có, hoạt động ra sao, tức là không khí được gia tăng, bạn có thể đạt được quá trình nitrate hóa, loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học. Có phải bạn có một nhà máy hóa chất hoặc một nhà máy lọc dầu với các thành phần khó phân hủy? Tất cả các giá trị biến thiên này xác định cần bao nhiêu vi khuẩn trong hệ thống của bạn.
Hãy nhớ rằng, vi khuẩn luôn luôn là thời gian và là những con số của một trò chơi trong một nhà máy xử lý bằng phương pháp sinh học. Cần thời gian bao nhiêu để xác định bởi kích thước của thiết bị, các con số được xác định bằng cách bao nhiêu lượng vi khuẩn quay trở lại hoặc sử dụng bài toán tăng sinh khối để bổ sung các con số.
Tuổi bùn hoặc lượng chất rắn cần phải nên được xác định bằng cách phân tích bằng kính hiển vi thay vì cân bằng khối lượng các chất rắn: Giun (Worms) và trùng bánh xe (rotifers) cùng với bông bùn màu nâu đậm (dark brown floc) là tiêu biểu cho biết được bùn luống tuổi hơn và chiếm ít thể tích của bể. Rõ ràng, cấu trúc bông bùn màu sáng và có lông (light fluffy floc) với hàng tấn trùng amip (amoebae) và trùng roi (flagellates) cho thấy bùn non tuổi hơn và điều này xét về mặt thể chất, bùn có khả năng chiếm lấy nhiều chỗ hơn. Hàng tấn trùng có lông cuống (stalked ciliates) và một số trùng bơi tự do là tiêu biểu cho thấy tuổi bùn ở mức trung bình.
Các sự cố với việc sử dụng các công thức tính toán tiêu biểu của kỹ sư thì không thực sự tính toán được chất lượng của sinh khối, chỉ có số lượng. Bông bùn vi sinh dạng sợi chiếm thể tích nhiều hơn so với vi khuẩn hình thành bông bùn. Điều đó sẽ không giúp bạn xác định được nếu là bùn luống tuổi hay non tuổi. Bao nhiêu chất rắn cần phải có trong bể lắng thực sự phụ thuộc vào chất lượng của bùn và tuổi của bùn
Phương pháp kính hiển vi so với các tính toán toán học.
Sử dụng kính hiển vi và xác định các dạng vi sinh bậc cao hơn hiện có hoặc là bạn cần phải xả thải hoặc là tuần hoàn chất rắn nhiều hơn.
Một bể lắng chỉ có thể lưu rất nhiều chất rắn bất kể là bao nhiêu bạn thực sự có thể cần.
Nếu bạn để mức luống bùn trong bể lắng quá cao, bạn sẽ làm cho các chất rắn chảy tràn (carryover) vào trong nước thải đầu ra cuối cùng. Điều này sẽ cho bạn một COD cao cũng như TSS trong nước thải đầu ra cuối cùng. Bạn phải kiểm soát lượng chất rắn.
Mức luống bùn quá cao và chất rắn rửa trôi dạt ra ngoài, quá thấp, và máy bơm của bạn có các sự cố với việc bơm (drawing down) quá nhiều chất rắn.
Chất rắn cùng với bọt khí nổi lên trên bề mặt (ashing) và thoát khí (gassing) là gì?
Thoát khí là dấu hiệu đầu tiên mà các vi khuẩn đang làm cạn kiệt không khí trong bể lắng. Bạn có thể gọi hiện tượng thoát khí là một hệ thống cảnh báo sớm. Đầu tiên Vi khuẩn tấn công vào oxy tự do, sau đó nitrat (nitrates), kế đó sunfat (sulfates). Cách này hay cách khác vi khuẩn sẽ tìm thấy một nguồn chất dinh dưỡng. Nếu bể lắng bị cạn kiệt không khí, và vi khuẩn phải sử dụng nitrat (nitrates) và vi khuẩn thải ra N2. Điều này sẽ xuất hiện như là hiện tượng thoát khí hoặc bong bóng không khí nổi lên trên bề mặt. Cũng giống với sunfat (sulfates), khí H2S được tạo ra, nếu quá cao, có thể gây ra tổn hại nghiêm trọng đến sức khỏe.
Chất rắn cùng với bọt khí (ashing) nổi lên trên bề mặt là khi các hạt rất nhỏ của bông bùn giữ bọt khí, và nổi lên trên bề mặt.
Hãy chú ý đến những dấu hiệu.
Trước tiên, bạn sẽ thấy bông bùn điểm (pin floc) nhỏ tăm trông giống như tro thuốc lá, sau đó là các khối bông bùn (clumps).
Sau đó các khối bùn lớn hơn cuối cùng trên toàn bộ luống bùn có thể phồng lên (burp) và nổi lên trên mặt nước.
Bạn có biết các chất rắn tràn qua đập tràn (weirs) có thể ảnh hưởng đến kết quả BOD cùng với TSS trong nước thải đầu ra cuối cùng?
Sự sai lệch lấy số đo BOD cao có thể xảy ra nếu vật liệu sinh học hoặc tảo (algae) có mặt trong một mẫu BOD. Những nguyên nhân này sẽ làm tăng dãy chỉ số BOD tiềm ẩn và có khả năng gia tăng giá trị nước thải đầu ra cuối cùng, trong đó, lần lượt có thể có nghĩa là không đạt quy chuẩn xả thải hoặc phụ phí tăng.
Bạn có biết tảo (algae) bám trên các vách ngăn dòng của bể lắng có thể làm tăng BOD?
Tiêu biểu tảo thường phát triển trên các vách ngăn dòng (weirs) trong những tháng thời tiết nóng hơn. Nếu bóc (slough off) tảo và cuộn tảo (wind up) bỏ vào trong một chai chứa nước thải đầu ra cuối cùng, tảo có thể làm cho chỉ số TSS sai hoặc BOD cao, kể từ khi thí nghiệm BOD được làm trong buồng tối, tảo chết, tái phát sinh các thành phần của tảo và cho chúng ta một chỉ số sai. Một lượng nhỏ của tảo được duy trì hoặc làm sạch thường xuyên có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng nước thải đầu ra cuối cùng.
Bạn có biết nếu bạn có hiện tượng ngắn dòng hoặc chất rắn hình thành trong bể lắng?
Tốt thôi, nếu bạn có các mảng chất rắn (islands) nổi xung quanh trong bể lắng của bạn, hoặc sự tăng trưởng thực vật, đó là một dấu hiệu xác thật cho thấy một số thay đổi cần phải được thực hiện.
Mỡ và dầu (Grease and oil) sẽ không bao giờ có mặt trên bề mặt của bể lắng của bạn. Điều đó có nghĩa bạn không có số lượng vi khuẩn thích hợp, thời gian và xử lý trong bể hiếu khí .
Nhiệt độ có thể thay đổi hoạt động trong hệ thống của bạn.
Hãy nhớ rằng với mỗi  100F  có một hoạt động tăng trưởng theo hàm log. Thông thường nhiều nhà máy giữ lại một lượng vi khuẩn lớn hơn (larger inventory) vào mùa đông kể từ khi vi khuẩn hoạt động chậm lại. Vi khuẩn nhiều hơn là cần thiết để cùng làm một lượng công việc.
Vấn đề là vào mùa xuân, những ngày nhiệt độ rất cao có thể làm tăng đáng kể hoạt động sinh học. Quá nhiều vi khuẩn khi đó có thể gây ra sự tăng trưởng của vi sinh dạng sợi.
Trong những tháng mùa xuân và mùa thu, với nhiệt độ dao động rộng (wide temperature swings), bạn cần kiểm tra chất rắn và điều chỉnh một số lượng nhỏ hàng ngày dựa trên nhiệt độ. Dễ dàng hơn nhiều để có những điều chỉnh nhỏ, so với sự tăng trưởng của vi sinh dạng sợi, làm tăng chi phí ép bùn, tăng TSS trong nước thải đầu ra cuối cùng.
Loại bỏ váng bọt (scum), các hốc (pits), các đáy (troughs) và tuần hoàn bùn (RAS)
Bạn sẽ xử lý váng bọt ở đâu khi váng bọt được loại ra khỏi bể lắng?
Về cơ bản váng bọt là vi khuẩn đã chết hoặc sắp chết. Không may, váng bọt này lại được đưa trở về các bể phía trước của nhà máy. Nếu vi khuẩn chết, tại sao không chỉ loại vi khuẩn ra khỏi hệ thống? Ép bùn càng sớm càng tốt và đem đến nơi khác xử lý.
Một số nhà máy đã thu gom váng bọt và đưa về máng chứa. Máng chứa váng bọt đặt ở dưới đáy và trở nên ở tình trạng tồi tệ. Thật không may, thậm chí sau đó chúng tôi đã nhìn thấy vi khuẩn này chết được hòa trộn với lượng bùn tuần hoàn (RAS) và trở về các bể phía trước của nhà máy. Sự hình thành khí H2S (septicity), vi sinh dạng sợi (filaments), nấm (fungi) tất cả có khả năng tăng lên trong các hốc này (pits).
Trung tâm vùng lắng trông như thế nào?
Kể từ khi đây là nơi mà các chất rắn có sự tiếp xúc, không nên có váng bọt, các chất rắn nổi lên, hoặc thậm chí các thực vật đang mọc ở thành trung tâm vùng lắng. Nếu cần thiết, có thể sử dụng vòi phun nước cao áp để đánh bật khỏi bất kỳ các chất rắn nổi lên.
Bể đang có những hốc chuột (rat holing)? luống bùn đang nổi lên? phải chăng bể xuất hiện các đốm đen (black spots)? các lớp mảnh vụn (rag layer) trông giống như thế nào? Định kỳ, kiểm tra tất cả xung quanh bể lắng. Sử dụng thiết bị đo bùn (sludge judge) so với việc thuê một thợ kiểm tra đáy bể lắng.
Các vách ngăn dòng bị cong (Bent Weirs), rỉ sắt và sự ăn mòn có khả năng dừng đột ngột và gây ra vấn để độc hại trong nước thải đầu ra cuối cùng.
Hóa chất sử dụng trong bể lắng
Các loại hóa chất khác nhau có thể được sử dụng trong bể lắng. Polyme đôi khi được sử dụng trong quá trình khởi động hệ thống để giúp làm lắng chất rắn hoặc ở nhà máy đang được thiết kế với bông bùn tơ  non tuổi (young fluffy sludge) cần trợ giúp trong việc làm lắng chất rắn. Hãy chắc chắn rằng không dùng quá liều. Liều lượng sử dụng nhiều hơn không phải là tốt hơn! Chúng tôi đã thấy một nhà máy, tại đó toàn bộ luống bùn là một khối bùn tròn lớn và bùn này không thể chảy vào các đường ống xả bùn (drawdown pipes).
Một số nhà máy sử dụng clo (chlorine), không thêm clo vào trong bể lắng. Clo sẽ tiêu diệt vi khuẩn của bạn.
Một số người cố gắng sử dụng sắt (ferric) hoặc phèn chua (alum) để loại bỏ photpho (phosphorus). Nếu có thể, hãy xây dựng một bể riêng. Thêm các hóa chất này vào một bể lắng không những sẽ chỉ tạo ra hàng tấn bùn tơ nhỏ (light fluffy sludge), mà còn các bùn tơ nhỏ sẽ chiếm hết thể tích bể lắng, hòa trộn cùng với lượng bùn tuần hoàn (RAS), cuối cùng quay trở lại ở các bể phía trước của nhà máy. Tất cả tính toán tỷ lệ F/M sẽ bị hủy bỏ, vì bạn sẽ mang về khối bùn vô cơ (inventory of inorganic sludge) việc làm này trái ngược với hoạt động sinh khối vi sinh. Có lẽ bạn sẽ kết thúc thay đổi quan trọng khả năng của hệ thống.
Sử dụng thiết bị cơ khí:
Bơm, các đường ống tuần hoàn bùn (RAS), giác hút bùn (suction), ống rút bùn (drawdown tubes), cào bùn (rakes), đây là tất cả các bộ phận cơ khí phải được giữ trong tình trạng hoạt động tốt để vận hành thành công của các bể lắng.
Như bạn có thể thấy, có hoàn toàn một vài điều cần suy nghĩ về bể lắng. Nhiều chi tiết nhỏ có khả năng làm tăng thêm một tác động lớn đến hiệu suất hoạt động của nhà máy, nước thải đầu ra cuối cùng đạt quy chuẩn xả thải tốt biết chừng nào, cũng như nhà máy tốn kém hết bao nhiêu tiền!
Bùn và váng bọt từ bể lắng thứ cấp được tuần hoàn về các bể phía trước gây ra nhiều sự cố như:
* Bùn dư nhiều: sản phẩm BFL 5100HP, BFL 5200VP, BFL 4200HP
* Bùn dầy đặc: sản phẩm BFL 5050BC
* Váng bọt: sản phẩm BFL 5000FG, BFL 4100FG, BFL 5600SS, BFL 4300SS
* Mùi hôi nồng nặc: sản phẩm BFL 5700SO, BFL 4600SO
Các sản phẩm này có thể giải quyết tốt các sự cố trên.
Hãy ghi nhớ “Quy tắc tỷ lệ vàng” để xử lý nhiều sự cố cùng một lúc, bên cạnh đó còn có “Quy tắc số 1” rất cần thiết khi nuôi cấy vi sinh.
Technical manager of Ecoworld.com.vn
Nguyễn Nhật Dương – Ks. Kỹ Thuật xử lý môi trường
22/07/2023 416 lượt xem quantri