Kinh nghiệm thiết kế và cải tạo hệ thống xử lý nước thải

Ngày nay, quá trình cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải thật sự cần thiết đối với các hệ thống đã và đang hoạt động trong một thời gian xuất hiện ít nhất 1 trong các điều kiện như hệ thống có sự thay đỗi về số lượng hay nồng độ hóa chất trong nước thải đầu vào, hoặc nước thải đầu ít nhiều không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải của QCVN,…

Bài viết sau sẽ hướng dẫn cho doanh nghiệp khi nào cần phải thực hiện quy trình cải tạo hệ thống xử lý nước thải và kinh nghiệm thiết kế các module hợp khối bằng Composite nhé.

Khi nào cần cải tạo và nâng hệ thống xử lý nước thải ?

Nước thải đầu ra không đạt tiêu chuẩn của nguồn tiếp nhận do các nguyên nhân khách quan.
Chi phí vận hành cao: tốn nhiều hóa chất, vận hành phức tạp, tốn nhiều điện, chi phí bảo trì cao.
Công suất xử lý nước thải thực tế vượt công suất thiết kế.
Hệ thống xử lý nước thải đã hoạt động lâu năm, các máy móc thiết bị hư hỏng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
Vi sinh trong bể sinh học chết, cần phải nuôi cấy lại vi sinh.
Thành phần, tính chất nước thải thay đổi nhiều do thay đổi nguồn xả thải: thêm sản phẩm được sản xuất làm tính chất nước thải đổi nhiều, thay đổi quy trình sản xuất,…

Các phương pháp lựa chọn biện pháp để cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải ?

Phân tích chất lượng và lưu lượng nước thải đầu vào.
Ghi nhận thực trạng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải: quá trình vận hành xử lý nước thải, công suất xử lý của hệ thống xử lý nước thải, tình trạng máy móc thiết bị ?
Đánh giá thực trạng, tìm nguyên nhân làm cho hệ thống xử lý hoạt động không hiệu quả ?
Nghiên cứu biện pháp khắc phục, loại giảm nhằm giúp hệ thống xử lý hoạt động hiệu quả, đảm bảo nước xả thải đạt tiêu chuẩn với chi phí cải tạo nâng cấp và vận hành duy trì hệ thống ở mức tối ưu nhất.

Các công nghệ hệ thống xử lý nước thải cần được cải tạo nâng cấp

Nâng cấp cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ sinh học kỵ khí

Công nghệ xử lý sinh học hiếu khí (aerobic) đã trở thành một phương pháp Cải tạo hệ thống xử lý nước thải được áp dụng rộng rãi. So với hệ thống xử lý hiếu khí, nó có nhiều ưu điểm như sau:

Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành. Trong trường hợp cải tạo hệ thống xử lý nước thải được xử lý ở nhiệt độ từ 25 đến 35 độ C thì năng lượng yêu cầu trong khoảng từ 0.05 đến 0.1 kWh/m3 nước thải (0.18-0.36 MJ/m3) (Lettinga và ctv., 1998). Đó là năng lượng cung cấp cho máy bơm để bơm nước thải từ công trình đơn vị này đến công trình đơn vị khác hoặc để bơm tuần hoàn nước thải.

Cải tạo cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ kỵ khí là một phương pháp sản sinh ra năng lượng, vì trong quá trình phân hủy kỵ khí những hợp chất hữu cơ bị phân hủy sẽ chuyển thành khí methane. Mức độ sinh khí methane phụ thuộc vào tốc độ phân hủy COD đầu vào.

Bùn kỵ khí có thể bảo quản trong một thời gian dài (hơn 1 năm) mà không cần nuôi dưỡng bằng dưỡng chất. Hoạt tính của bùn vẫn giữ nguyên khi bùn được giữ ở nhiệt độ nhỏ hơn 15 độ C. Do đó, có thể sử dụng lượng bùn dư của hệ thống này làm nhân cho hệ thống khác và giảm thời gian vận hành hệ thống.

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ bùn hoạt tính (sinh học hiếu khí)

Công nghệ bùn hoạt tính là một trong những công nghệ cải tạo hệ thống xử lý nước thải phổ biến nhất trên thế giới, được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 1990. Có chi phí đầu tư thấp, thích hợp để xử lý nước thải có hàm lượng BOD vào bể sinh học hiếu khí < 1000mg/l. Thích hợp cho những dự án có công suất lớn trên 10.000 m³/ngày.đêm.

Cải tạo nâng cấp hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ sinh học hiếu khí

Nhược điểm của phương án này là hiệu quả xử lý thấp thường không thích hợp cho các dự án có yêu cầu cao về chất lượng nước sau khi xử lý. Không có khả năng xử lý Nito, Photpho, Nếu thể tích công trình lớn thì hàm lượng bùn trong bể thấp trung bình từ 1.500 đến 2.500 mg/l.

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ sinh học yếm khí (xem thêm)

Công nghệ USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) được cải tiến từ quy trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình công nghệ xử lý sinh học hiếu khí. Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian.

Công nghệ này được thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho để khử carbonate, vùng anoxic được xem như vùng lựa chọn mà ở đó sự pha trộn dòng thải sẽ làm tăng khả năng lắng và khống chế quá trình tăng trưởng vi sinh vật.

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reator)

Công nghệ xử lý nước thải MBBR sử dụng các giá thể vi sinh MBBR dính bám để sinh trưởng và phát triển. Các giá thể này luôn chuyển động không ngừng trong toàn thể tích bể nhờ các thiết bị thổi khí và cánh khuấy qua đó thì mật độ vi sinh ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý ngày càng cao. Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ sẽ dính bám và phát triển trên bề mặt các vật liệu. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải để phát triển thành sinh khối.

Để tăng cường khả năng xử lý nito của bể sinh học thiếu khí người ta thêm vào bể giá thể MBBR. Thể tích của vật liệu MBBR so với thể tích bể được điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp, thường là <50% thể tích bể.

Bể sinh học kết hợp giá thể lơ lửng MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí.

Phạm vi áp dụng công nghệ xử lý nước thải MBBR: Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ: trường học, khu dân cư, bệnh viện, thủy sản, sản xuất chế biến thực phẩm, đồ uống đóng hộp, nước thải công nghiệp, dệt nhuộm …

Công nghệ xử lý nước thải bằng giá thể vi sinh MBBR

Cải tạo hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ MBR

Màng MBR được cấu tạo chính bằng lớp PES và được gia cường lớp khung bằng ABS cho phép màng hoạt động bền và hoạt động ổn định hơn dưới tác động hoá lý. Kích thước lỗ màng đồng nhất là 0,2 µm với hiệu quả hút nước cao nhất và giảm thiểu tắc ngẽn màng. Modul màng bao gồm nhiều tấm màng MBR xếp song song với nhau, được thiết kế phù hợp để lượng nước hút ra đều nhau, số lượng tấm màng MBR cho một Module được tính toán phù hợp cho công suất và loại nước thải xử lý.

Phía dưới modul là hệ thống sục khí bằng ống phân phối khí để cung cấp oxy cho quá trình xử lý sinh học và làm sạch bề mặt màng MBR chống tắc nghẽn.

Cơ chế hoạt động của màng MBR như sau:

Trong bể sinh học được gắn các tấm màng MBR, tại bể này có cấp khí cho vi sinh vật phát triển và phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Sau đó nước trong sẽ được hút qua màng MBR. Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng. Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng, phần bùn nằm lại trong bể và định kỳ tháo về bể chứa bùn.

Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, ngoài ra hầu hết các vi sinh vật được giữ lại trong bể sinh học MBR, do đó trong công nghệ này chúng ta không cần thiết kế bể khử trùng.

Ưu điểm của công nghệ MBR trong xử lý nước thải:

Hệ thống bằng công nghệ màng MBR hiện là công nghệ đang được rất nhiều các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất dịch vụ áp dụng cho các hệ thống hiện nay sử dụng vì các ưu điểm như sau

Chất lượng nước sau xử lý luôn ổn định và đạt tiêu chuẩn xả thải.
Thiết kế theo công nghệ MBR tiết kiệm được diện tích do không cần bể lắng và bể khử trùng, do đó thích hợp dùng cho các công trình nước thải có quy mô vừa và nhỏ đặc biệt là những nơi khó lắp đặt như trong phòng khám, phòng nha. Ngoài ra công nghệ này giúp cho quá trình vận hành kiểm soát hệ thống xử lý nước thải phòng khám trở nên dễ dàng.
Chịu được tải trọng hữu cơ cao từ 2.000 đến10.000 gBOD/m³ngày, 2.000 đến 15.000 gCOD/m³ngày.
Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%.
Loại bỏ được Nito trong nước thải.
Tiết kiệm được diện tích thi công vì hệ thống này không cần xây dựng các bể khử trùng, bể lắng,…

Nhược điểm của công nghệ MBR trong xử lý nước thải:

Định kỳ phải vệ sinh màng lọc để đảm bảo màng lọc không bị tắc nghẽn.
Trong xử lý nước thải bằng công nghệ màng lọc MBR, màng lọc MBR là cực kỳ quan trọng và chi phí để thay thế màng cũng khá cao, do đó cần làm gì để duy trì tuổi thọ của màng cũng là điều mà các chủ doanh nghiệp quan tâm.

Liên hệ KS Môi trường Trần Hồng Gấm: ĐT 0982309689