Trong hệ thống xử lý nước thải, bể MBBR sử dụng giá thể nhằm tăng diện tích bám dính và duy trì mật độ vi sinh cao. Vì vậy, nhiều hệ thống thiết kế bể này đứng trước chịu tải trọng cao và có thể tích nhỏ hơn bể bùn hiếu khí truyền thống.
Tuy nhiên, thực tế khi vận hành Flash gặp nhiều trường hợp bể MBBR mặc dù có giá thể và nhiều vi sinh nhưng việc đó không đồng nghĩa với việc bể có thể chịu mọi tải lượng ô nhiễm trong một thể tích nhỏ.
Flash thường gặp hiện tượng bể MBBR nổi bọt dày, bọt khó tan và giá thể bị nổi trên mặt nước, trong khi bể bùn hoạt tính hiếu khí phía sau lại ít bọt hơn. Trường hợp dưới đây là một ví dụ điển hình.
Trường hợp thực tế tại hệ thống xử lý nước thải thủy sản
Hệ thống có công suất thiết kế 100 m³/ngày, bể MBBR đặt trước và bể bùn hoạt tính hiếu khí đặt sau.
| Thông số | Bể MBBR | Bể hiếu khí phía sau |
|---|---|---|
| Thể tích bể | 30 m³ | 60 m³ |
| Thời gian lưu lý thuyết | 7,2 giờ | 14,4 giờ |
| COD đầu vào | 226 mg/L | 136 mg/L |
| COD đầu ra | 136 mg/L | 115 mg/L |
| DO đo tại bể | 0,1 mg/L | 2,6 mg/L |
| pH | 7,0 | 6,6 |
Về cảm quan, bề mặt bể MBBR nổi bọt dày và khó tan. Một phần giá thể bị nổi 1 góc trên mặt bể thay vì được đảo trộn đều trong bể. Ngược lại, bể hiếu khí phía sau có lượng bọt ít hơn và bề mặt bể tương đối ổn định.
Tại sao bể MBBR lại nổi bọt? có thật sự bể này xử lý kém?
Nếu chỉ nhìn hiện tượng nổi bọt, nhiều người có thể kết luận bể MBBR đang xử lý không hiệu quả. Tuy nhiên, khi phân tích số liệu COD cho thấy bể vẫn xử lý một lượng chất hữu cơ đáng kể. Hiệu suất xử lý COD qua bể MBBR:
(226 − 136) / 226 × 100 = 39,8%
Hiệu suất xử lý COD qua bể hiếu khí phía sau:
(136 − 115) / 136 × 100 = 15,4%
Hiệu suất COD của toàn bộ hai công đoạn:
(226 − 115) / 226 × 100 = 49,1%
Như vậy, với hiệu suất trên bể MBBR không phải hoàn toàn mất hoạt tính. Bể vẫn loại bỏ khoảng 9 kg COD mỗi ngày, trong khi bể hiếu khí phía sau loại bỏ được thêm khoảng 2,1 kg COD mỗi ngày. Vấn đề cần quan tâm không chỉ là hiệu suất COD mà còn là điều kiện làm việc của vi sinh trong bể MBBR.
Tải COD theo thể tích tại MBBR cao gấp khoảng 3,3 lần
Tại lưu lượng 100 m³/ngày, tải lượng COD đi vào bể MBBR là:
100 × 226 / 1.000 = 22,6 kg COD/ngày
Tải COD tính theo thể tích bể MBBR:
22,6 / 30 = 0,753 kg COD/m³.ngày
Sau MBBR, tải lượng COD đi vào bể hiếu khí là:
100 × 136 / 1.000 = 13,6 kg COD/ngày
Tải COD tính theo thể tích bể hiếu khí:
13,6 / 60 = 0,227 kg COD/m³.ngày
Như vậy, nếu so theo COD đầu vào trên một mét khối thể tích bể, bể MBBR đang tiếp nhận tải cao gấp khoảng 3,3 lần bể hiếu khí. Phép tính này cho thấy bể MBBR đang phải tiếp nhận tải ô nhiễm lớn hơn trong một thể tích nhỏ hơn.
Bể MBBR chỉ có thời gian lưu lý thuyết 7,2 giờ nên khả năng đệm trước biến động tải cũng thấp hơn bể hiếu khí 60 m³ phía sau.
DO 0,1 mg/L là dấu hiệu đáng chú ý nhất
Thông số nổi bật nhất trong trường hợp này là DO tại bể MBBR chỉ có 0,1 mg/L, trong khi DO tại bể hiếu khí phía sau đạt 2,6 mg/L. DO 0,1 mg/L cho thấy lượng oxy hòa tan gần như đã bị tiêu thụ hết. Điều này có thể xảy ra khi:
- Tải lượng chất hữu cơ đi vào bể cao hơn khả năng cung cấp oxy.
- Lưu lượng hoặc COD tăng mạnh vào một số khung giờ.
- Hệ thống phân phối khí không đều hoặc có đĩa phân phối khí bị nghẹt.
- Công suất máy thổi khí không đáp ứng nhu cầu oxy thực tế.
- Giá thể quá nhiều, làm thay đổi khả năng khuấy trộn và truyền oxy.
- Một số khu vực trong bể xuất hiện vùng thiếu khí cục bộ.
Khi nhìn thấy bề mặt bể sục khí mạnh chưa thể kết luận vi sinh đã được cấp đủ oxy. Mức DO thực tế còn phụ thuộc vào tải lượng ô nhiễm, khả năng truyền oxy từ máy thổi khí. Trường hợp này DO chỉ ở mức 0.1mg/L là quá thấp để cho vi sinh hiếu khí hoạt động tốt.
Vì sao bể MBBR nổi bọt dày?
Hiện tượng nổi bọt dày trong trường hợp này có thể do nhiều yếu tố xảy ra. Bể MBBR tiếp nhận trực tiếp tải ô nhiễm đầu vào. Đặc thù Nước thải thủy sản có thể chứa protein, dầu mỡ, chất hữu cơ hòa tan và hóa chất vệ sinh. Khi được sục khí, các thành phần này có khả năng tạo thành lớp bọt trên bề mặt.
Ngoài ra, Bể MBBR nằm ở đầu công đoạn sinh học nên tiếp nhận nồng độ ô nhiễm cao nhất. Bể hiếu khí phía sau nhận nước đã được MBBR xử lý một phần nên khả năng hình thành bọt thường thấp hơn.
Vi sinh thiếu oxy và tiết nhiều chất nhầy
Khi DO xuống quá thấp, quá trình phân hủy chất hữu cơ có thể bị hạn chế. Màng vi sinh làm việc trong điều kiện không ổn định có thể hình thành nhiều chất nhầy ngoại bào, làm bọt bền và khó tan hơn.
Nếu tình trạng thiếu oxy kéo dài, lớp màng bám yếu có thể bong khỏi giá thể và trở ngược lại vào nước. Khi lớp bọt quá dày, các giá thể có thể bị giữ lại trên bề mặt và tạo thành từng cụm.
Vì sao bể hiếu khí phía sau ít bọt hơn?
Bể bùn hoạt tính hiếu khí phía sau có một số điều kiện thuận lợi hơn như thể tích 60 m³, lớn gấp đôi bể MBBR. COD đầu vào giảm còn 136 mg/L và DO đạt 2,6 mg/L.
Do đó, lượng chất hữu cơ tính trên mỗi mét khối bể thấp hơn và vi sinh có nhiều thời gian hơn để xử lý. Đây là lý do bề mặt bể hiếu khí phía sau có thể ổn định hơn, dù cả hai đều là công trình sinh học hiếu khí.
Mẫu SV30 bể hiếu khí cho biết điều gì?
Mẫu nước lấy tại bể hiếu khí cho thấy bùn có khả năng lắng và tách bùn với phần nước phía trên. Tuy nhiên, phần nước phía trên vẫn còn màu và chưa thật sự trong. Hiện tượng này có thể do bông bùn nhỏ, vi sinh yếu chưa kết bông tốt.
Cần kiểm tra gì trước khi kết luận bể MBBR bị quá tải?
Để xác định đúng nguyên nhân bể MBBR nổi bọt, nên kiểm tra theo trình tự sau:
1. Kiểm tra lại DO
Nếu DO thấp thì nên cải tạo hệ thống phân phối khí, vì không đủ Oxy vi sinh sẽ không thể thực hiện quá quá trình oxy hóa và hiệu suất xử lý COD và Amoni trong nước thải thủy sản thấp.
2. Kiểm tra màng vi sinh trên giá thể
Có thể lấy giá thể để quan sát xem độ dày và màu sắc của màng vi sinh. Màng có mùi hôi bất thường hay không và bên trong giá thể có bị bít kín bởi cặn hay không.
3. Kiểm tra pH và độ kiềm
pH tại MBBR là 7,0, tương đối phù hợp cho vi sinh hiếu khí. Tuy nhiên, pH tại bể hiếu khí phía sau giảm còn 6,6. và cần kiểm tra thêm độ kiềm, amoni và quá trình nitrate hóa. Nếu kiềm thấp làm pH thì nên sử dụng soda để nâng kiềm tránh dùng sút mạnh gây sốc pH cục bộ.
Bài tổng quan về thiết kế và vận hành MBBR
Cách xử lý bể MBBR nổi bọt
Dựa trên dữ liệu hiện có, có thể ưu tiên xử lý theo các bước sau:
- Xác nhận lại DO 0,1 mg/L và kiểm tra khả năng cấp khí thực tế. Kiểm tra máy thổi khí và điều chỉnh van tăng thêm khí cho bể MBBR duy trì ổn định khoảng 2 mg/L.
- Ổn định lưu lượng từ bể điều hòa, hạn chế bơm dồn nước có COD cao vào MBBR trong thời gian ngắn. Kiểm soát dầu mỡ, protein, hóa chất vệ sinh và chất hoạt động bề mặt đi vào hệ thống sinh học.
- Theo dõi COD, DO, pH và tình trạng bọt liên tục trong ít nhất 3–7 ngày sau khi điều chỉnh.
Việc dùng hóa chất phá bọt chỉ có tác dụng xử lý biểu hiện tức thời. Nếu nguyên nhân là thiếu oxy hoặc tải lượng biến động, bọt sẽ tiếp tục xuất hiện khi ngừng hóa chất.
Có nên bổ sung vi sinh cho bể MBBR nổi bọt?
Có thể bổ sung vi sinh trong trường hợp vi sinh không bám được trên giá thể hoặc hệ thống vừa bị sốc tải và cần phục hồi sau thời gian vận hành không ổn định.
Vi sinh hiếu khí mật độ cao có thể hỗ trợ tăng mật độ chủng phân hủy COD, BOD và giúp tái lập màng bám trên giá thể. Tham khảo các dòng vi sinh xử lý nước thải của Flash.
Tuy nhiên, bổ sung vi sinh không thể giúp giảm bọt nếu DO vẫn duy trì ở mức 0,1 mg/L, lượng vi sinh mới bổ sung cũng khó hoạt động ổn định. Vì vậy, cần xử lý nguyên nhân về tải lượng, oxy và khuấy trộn trước hoặc thực hiện đồng thời với quá trình phục hồi vi sinh.
Kết luận
Trường hợp trên chưa cho thấy công nghệ MBBR xử lý kém. Ngược lại, bể MBBR vẫn loại bỏ khoảng 39,8% COD dù chỉ có thể tích 30 m³. Vấn đề đáng chú ý là bể đang tiếp nhận tải COD cao gấp khoảng 3,3 lần bể hiếu khí phía sau, trong khi DO chỉ đạt 0,1 mg/L.
Do đó, hiện tượng bể MBBR nổi bọt dày và giá thể tập trung trên mặt nhiều khả năng liên quan đến sự mất cân bằng giữa tải lượng hữu cơ, khả năng truyền oxy, khuấy trộn giá thể và thể tích đệm của bể.
Khi thiết kế MBBR, không nên thu nhỏ thể tích chỉ vì cho rằng giá thể chứa được nhiều vi sinh. Cần tính đồng thời tải trọng bề mặt, tỷ lệ giá thể, nhu cầu oxy, tải giờ cao điểm, thời gian lưu và khả năng khuấy trộn.
Nếu hệ thống của bạn đang gặp hiện tượng tương tự, có thể gửi cho Flash các thông tin gồm lưu lượng, thể tích bể, COD hoặc BOD, NH₄, DO, pH, tỷ lệ giá thể và hình ảnh bề mặt bể để được hỗ trợ phân tích.
Xem thêm: Nguyên nhân và cách xử lý bọt nổi bể hiếu khí hoặc liên hệ Flash.
Câu hỏi thường gặp
Bể MBBR nổi bọt có phải luôn do quá tải không?
Không. Bọt còn có thể xuất hiện do nước thải chứa protein, dầu mỡ, hóa chất vệ sinh, chất hoạt động bề mặt, màng vi sinh bong tróc hoặc hệ thống phân phối khí không đều. Cần kết hợp DO, tải lượng và tình trạng giá thể để xác định nguyên nhân.
Bổ sung thêm giá thể có xử lý được tình trạng nổi bọt không?
Không nhất thiết. Thêm giá thể làm tăng diện tích bám nhưng cũng làm tăng nhu cầu oxy và yêu cầu khuấy trộn. Nếu máy thổi khí không đủ công suất, việc bổ sung thêm giá thể có thể làm tình trạng vận hành phức tạp hơn.
Có nên dùng hóa chất phá bọt cho bể MBBR?
Hóa chất phá bọt có thể được dùng tạm thời khi bọt có nguy cơ tràn bể. Tuy nhiên, đây không phải giải pháp xử lý nguyên nhân. Cần kiểm tra tải lượng, DO, hệ thống cấp khí và thành phần nước thải trước.
