Bể sinh học hiếu khí Aerotank: Nguyên tắc và ứng dụng

Bể sinh học hiếu khí (Aerotank) xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí giúp  loại bỏ tác nhân ô nhiễm nguồn nước. Những thông tin dưới đây sẽ giúp bạn giải đáp thắc mắc liên quan tới loại bể này.

Bể sinh học hiếu khí là gì?

Khái niệm

Bể sinh học hiếu khí (bể Aerotank) là công trình xử lý nước thải nhờ hệ thống vi sinh vật hiếu khí. Bể được xây dựng bằng hệ thống bê tông, cốt thép vững chắc hình chữ nhật. Ngoài ra, còn có một số bể được xây dựng theo hình trụ hoặc hình tròn. Thiết kế của bể cho phép nước thải chảy qua thường xuyên, liên tục trong suốt chiều dài của bể.

Mục đích chính của bể Aerotank là loại bỏ các chất hữu cơ, chất thải ô nhiễm như: Nito, Photpho, amoni, H₂S…

Nguyên lý hoạt động của bể sinh học hiếu khí

Dựa trên quá trình hoạt động của các loại vi khuẩn hiếu khí. Khi đó, bể sẽ liên tục được cung cấp oxy đầy đủ cho vi sinh vật có thể làm việc trong điều kiện tốt nhất. Từ đó, nhanh chóng xử lý chất hữu cơ trong nước gây ô nhiễm để làm nguồn thức ăn, cho vi khuẩn có thể tồn tại và phát triển mạnh mẽ.

Nói một cách ngắn gọn, bản chất của việc sử dụng bể lọc sinh học hiếu khí chính là sử dụng oxy để thúc đẩy vi sinh vật xử lý các chất thải trong nước. Vì vậy, cần phải có thiết bị hỗ trợ sục khí để thúc đẩy vi khuẩn gia tăng sinh khối.

Khi đó, cần thường xuyên tiến hành quá trình sục khí bề mặt nước hay dùng máy thổi khí để đưa oxy vào trong đó. Ngoài ra, có thể kết hợp với việc khuấy trộn bùn để tăng khả năng tiếp xúc của vi sinh vật với các chất hữu cơ trong nước.

Những đặc tính cơ bản của bể sinh học hiếu khí

Đồng thời, kết hợp với các thiết bị sục khí để tăng lượng oxy hòa tan trong nước. Từ đó, tạo môi trường thuận lợi cho các vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng, phát triển và phân hủy các chất hữu cơ có trong nguồn nước thải.

Để đảm nhiệm tốt chức năng xử lý rác thải trong nước, bể sinh học hiếu khí cần có những đặc tính cơ bản như sau:

Nồng độ pH

Vi khuẩn hiếu khí hoạt động tốt nhất khi hàm lượng pH trong nước giao động từ 6.5 - 8.5. Nếu nồng độ pH thấp hơn 6.5 thì sẽ phát triển vi sinh dạng nấm khiến cho quá trình phân hủy bị kìm hãm. Nếu giá trị pH cao hơn 8.5 thì sẽ ức chế quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước.

Theo các chuyên gia, các hoạt động phân hủy chất hữu cơ của sinh vật và quá trình giải phóng khí CO₂ sẽ khiến cho các giá trị pH thay đổi theo chiều hướng tăng lên rõ rệt. Chính vì vậy, cần có các biện pháp để trung hòa pH trong bể sau 1 thời gian sử dụng.

Tải trọng hữu cơ (BOD và COD)

BOD (viết tắt của Biochemical Oxygen Demand) là thuật ngữ dùng để chỉ lượng oxy cần thiết để cho sinh vật sống và hoạt động để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải ở các điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ cũng như thời gian.

COD (viết tắt của Chemical Oxygen Demand) là thuật ngữ dùng để chỉ việc oxy hóa hoàn toàn các hợp hữu cơ và một số chất vô cơ dễ bị oxy hóa trong nước thải.

Để vi sinh vật hiếu khí trong xử lý nước thải hoạt động ổn định cần phải kiểm soát tải trọng chất hữu cơ trong bể phù hợp với lượng vi khuẩn và khí oxy. Hạn chế tình trạng quá tải khiến cho hiệu quả xử lý nước kém đi.

Nồng độ Oxy hòa tan (Do)

Nồng độ Oxy hòa tan còn được viết tắt là DO. Đây là thuật ngữ cùng để chỉ lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp của các loại sinh vật sống trong nước như vi khuẩn hiếu khí. Theo đó, nồng độ oxy hòa tan tối ưu nhất đối với bể lọc sinh học hiếu khí là từ 2 - 4mg/L.

Nếu mức độ oxy thấp hơn có thể làm giảm hiệu suất phân hủy chất hữu cơ, giảm khả năng lắng rác và chất lơ lửng. Từ đó, khiến nước bị đục, phá vỡ quá trình bông bùn và keo tụ. Đồng thời, tốn kém nhiều thời gian để xử lý nước.

Kiểm soát bùn

Lượng bùn trong bể hiếu khí tăng lên do sự phát triển của các loại vi sinh vật hiếu khí. Cùng với đó là hệ quả của quá trình tách lắng chất bẩn ra khỏi nước thải. Lượng bùn dư trong bể không những không hỗ trợ quá trình phân hủy chất hữu cơ mà còn gây ra rất nhiều trở ngại cho quá trình xử lý nước thải bằng bể sinh học hiếu khí.

Để theo dõi lượng bùn lắng trong bể hiếu khí, cần phải dựa trên công thức sau:

• SVI = (SV/MLSS)*1000.
• SV là ký hiệu tắt cả thể tích bùn lắng (mL/L).
• MLSS là ký hiệu tắt của hàm lượng chất rắn lơ lửng (mg/L).
• Chỉ số SVI càng nhỏ, bùn càng nhanh đặc và lắng xuống đáy nhanh.
• Chỉ số SVI càng lớn, thì bùn càng khó lắng.

Tạo bọt

Về cơ bản, sự xuất hiện của các bọt trắng là đặc tính nổi bật của bể sinh học hiếu khí. Cần phải theo dõi sự thay đổi màu và số lượng bọt để đánh giá khả năng vận hành của bể trong quá trình xử lý nước thải.

Nếu số lượng bọt trắng nhiều có thể hiểu là bùn non trong bể đang dần thích nghi với quá trình phân hủy hiếu khí hoặc nước trong bể chứa hàm lượng chất tẩy rửa cao.

Ngoài ra, còn là dấu hiệu cho thấy một số hiện tượng khác trong bể như: Có chất độc tồn tại trong nước, hàm lượng pH đang chưa được trung hòa, thiếu oxy và dinh dưỡng cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động, nhiệt độ trong bể xử lý nước thải chưa đáp ứng được yêu cầu.

Nếu trong bể xuất hiện bọt nâu, đây là dấu hiệu cho thấy có sự xuất hiện của vi khuẩn dạng sợi trong bể hoặc tải lượng thấp và nước thải có hàm lượng dầu mỡ cao.

Trường hợp có bọt đen sẫm, có thể là do thiếu oxy trầm trọng khiến vi khuẩn hiếu khí không thể hoạt động ổn định hoặc nước thải có chứa màu.

Ứng dụng của bể lọc sinh học hiếu khí

Hiện nay, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được áp dụng phố biến tại các đơn vị như sau:

• Những doanh nghiệp có quy mô chăn nuôi lớn, số lượng cá thể vật nuôi lên đến hàng trăm, nghìn con.
• Sử dụng để xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải sơn phủ, mạ sau khi đã loại bỏ được các chất vô cơ trong đó bằng phương pháp xử lý hóa lý.
• Đây cũng là công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải từ nhà máy sản xuất, chế biến thực phẩm, đồ đông lạnh hoặc chế biến thủy hải sản.
• Bể lọc hiếu khí còn góp phần xử chất hữu cơ được thải ra từ nước thải nhà hàng, quán ăn, nước thải sinh hoạt tại các đô thị.
• Ngoài ra, loại bể này còn được ứng dụng trong xử lý nước thải tại các khu công nghiệp.

Những nguyên tắc hoạt động của bể Aerotank

Nhìn chung, bể hiếu khí sinh học có 3 giai đoạn vận hành cơ bản. Ở mỗi giai đoạn sẽ có những nguyên tắc và điều kiện khác biệt để có thể tạo môi trường tốt nhất cho vi khuẩn xử lý nước thải, cụ thể như sau:

Giai đoạn oxy hóa

Trong giai đoạn này, lượng chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải rất cao. Vì vậy, các loại vi khuẩn hiếu khí cũng nhanh chóng sinh trưởng và phát triển. Ngoài ra, lượng bùn hoạt tính cũng được hình thành với khối lượng lớn. Khi đó, nhu cầu về khí oxi trong bể cũng rất cao. Vì vậy, cần phải chạy máy sục oxy, bơm oxy vào trong bể để giúp cho vi khuẩn hoạt động mạnh mẽ hơn.

Trong giai đoạn oxy hóa, các vi khuẩn hiếu khí có thể cần sử dụng từ 40 - 80% lượng oxy hòa tan trong cả quá trình. Giai đoạn này kéo dài từ 0,5 - 2h rồi chuyển tiếp.

Giai đoạn tổng hợp tế bào mới

Trong giai đoạn này, các vi sinh vật đã sinh trưởng ổn định nên nhu cầu tiêu thụ oxy không còn lớn như giai đoạn trước. Tuy nhiên, quá trình phân hủy chất hữu cơ lại được diễn ra vô cùng mạnh mẽ. Từ đó, liên tục gia tăng khối lượng bùn hoạt tính trong bể.

Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu, đây là giai đoạn mà hoạt lực enzyme trong bùn và hàm lượng chất hữu cơ bị phân hủy ở mức cao nhất.

Giai đoạn phân hủy nội bào

Sau giai đoạn tổng hợp tế bào mới, vi sinh vật cần nhiều năng lượng hoạt động hơn nên tỉ lệ hấp thụ oxy lại tăng lên. Đồng thời, tại đây diễn ra quá trình Nitrat hóa muối amoni. Ngay sau đó, nhu cầu về khí oxy lại giảm xuống.

Trong toàn bộ quá trình này, nếu hàm lượng oxy hóa đã tiêu thụ được 80 - 95% thì cần phải bổ sung thêm oxy bằng cách khuấy bùn, thổi khí để bùn hoạt tính lắng xuống dưới đáy và tách chúng ra khỏi nước ô nhiễm.

Lưu ý khi dùng bể sinh học hiếu khí

Trong khi ứng dụng bể hiếu khí sinh học, cần phải lưu ý tới một số vấn đề sau:

• Nhiệt độ và nồng độ pH trong nước phải đáp ứng các điều kiện tốt nhất để vi sinh vật hiếu khí hoạt động ổn định.
• Cần cân bằng giữa tỷ lệ chất hữu cơ, chất thải trong nước với lượng vi sinh vật hiếu khí.
• Đảm bảo rằng lượng vi khuẩn này có đủ khả năng để xử lý hiệu quả chất gây ô nhiễm trong nước theo đúng thời gian quy định.
• Lượng oxy hòa tan trong bể phải được cung cấp đủ và liên tục. Tránh để khoảng thời gian “chết” khiến vi sinh vật hiếu khí trong xử lý nước thải bị ảnh hưởng.

Bể sinh học hiếu khí là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Hi vọng rằng với những chia sẻ của chúng tôi đã giúp ích cho bạn trong việc hiểu rõ các đặc tính và nguyên tắc hoạt động của bể. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu kỹ hơn về công trình này, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline: 0913.543.469 để được tư vấn, hỗ trợ!