Bể aerotank là gì? Cấu tạo, nguyên lý và thông số vận hành

Bể aerotank là gì? Đây là bể xử lý sinh học hiếu khí, trong đó nước thải được trộn với bùn hoạt tính (quần thể vi sinh vật) và được cấp khí liên tục để vi sinh phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa amoni. Đây là công trình phổ biến nhất trong xử lý nước thải sinh hoạt và nhiều loại nước thải công nghiệp có khả năng phân hủy sinh học.

Bể aerotank có tác dụng gì?

Trong hệ thống xử lý nước thải, bể aerotank đảm nhận các nhiệm vụ chính:

• Giảm BOD, COD: vi sinh hiếu khí sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn, chuyển thành CO₂, nước và sinh khối mới.
• Nitrat hóa: vi khuẩn nitrat hóa chuyển amoni (NH₄⁺) thành nitrit rồi nitrat khi đủ oxy và tuổi bùn phù hợp.
• Tạo bông bùn dễ lắng: vi sinh kết thành bông, giúp tách khỏi nước ở bể lắng phía sau.
• Giảm một phần chất rắn lơ lửng và dầu mỡ còn sót sau các bước tiền xử lý.

Khi kết hợp với bể thiếu khí (anoxic) đặt phía trước, cụm công trình có thể khử được cả nitơ tổng.

Cấu tạo bể aerotank

Bể aerotank thường được xây bằng bê tông cốt thép hoặc chế tạo từ thép, composite với hệ thống nhỏ. Các bộ phận chính gồm:

Về hình học, bể có thể dạng hình chữ nhật dòng chảy đẩy, dạng khuấy trộn hoàn toàn, hoặc dạng mương oxy hóa. Lựa chọn phụ thuộc vào lưu lượng, mặt bằng và yêu cầu xử lý nitơ.

Nguyên lý hoạt động của bể aerotank

Quá trình diễn ra theo chu trình liên tục:

1. Nước thải sau tiền xử lý (song chắn rác, điều hòa, lắng sơ cấp nếu có) chảy vào bể.
2. Nước thải được trộn với bùn hoạt tính tuần hoàn. Máy thổi khí cấp oxy qua đĩa phân phối khí.
3. Vi sinh hấp thụ và oxy hóa chất hữu cơ, đồng thời sinh trưởng tạo bùn mới.
4. Hỗn hợp bùn – nước chảy sang bể lắng sinh học. Bùn lắng xuống, nước trong chảy sang bước khử trùng.
5. Một phần bùn được tuần hoàn về bể aerotank, phần bùn dư được xả về bể chứa bùn để kiểm soát tuổi bùn.

Các thông số vận hành quan trọng

Dưới đây là các khoảng giá trị thường được tham khảo cho bể aerotank xử lý nước thải sinh hoạt theo sơ đồ bùn hoạt tính truyền thống. Giá trị thực tế cần điều chỉnh theo thiết kế và loại nước thải.

Ưu và nhược điểm của bể aerotank

Ưu điểm

• Công nghệ phổ biến, dễ thiết kế, dễ tìm nhân sự vận hành.
• Hiệu quả xử lý BOD cao với nước thải sinh hoạt và nhiều loại nước thải công nghiệp hữu cơ.
• Linh hoạt nâng cấp: có thể bổ sung giá thể để chuyển sang MBBR, hoặc thay bể lắng bằng màng MBR.

Nhược điểm

• Tiêu thụ điện năng lớn, chủ yếu từ máy thổi khí.
• Phát sinh bùn dư cần xử lý.
• Nhạy với sốc tải, độc chất, dễ gặp sự cố bùn khó lắng, nổi bọt nếu vận hành không chuẩn.
• Cần diện tích lớn hơn so với các công nghệ màng hoặc giá thể.

Sự cố thường gặp và hướng xử lý nhanh

• Nổi bọt trắng: thường gặp khi mới khởi động, bùn non hoặc nước thải chứa nhiều chất hoạt động bề mặt.
• Nổi bọt nâu, váng đặc: có thể do vi khuẩn dạng sợi như Nocardia, tuổi bùn quá dài, dầu mỡ cao.
• Bùn đen, có mùi: thiếu oxy cục bộ, đĩa phân phối khí bị tắc.
• Bùn khó lắng, trôi bùn: mất cân bằng F/M, thiếu dinh dưỡng, vi sinh dạng sợi phát triển.

Mỗi sự cố cần kiểm tra đồng thời DO, pH, SV30, lưu lượng vào và chất lượng nước đầu vào. Tham khảo thêm sổ tay vận hành hệ thống xử lý nước thải để có quy trình kiểm tra chi tiết.

Câu hỏi thường gặp

Bể aerotank xử lý được những chất gì?

Bể aerotank chủ yếu xử lý chất hữu cơ hòa tan và dạng keo (BOD, COD), chuyển hóa amoni thành nitrat. Bể không xử lý hiệu quả kim loại nặng, chất khó phân hủy sinh học hay độ màu cao, các thành phần này cần bước hóa lý bổ sung.

Bể aerotank và bể hiếu khí có khác nhau không?

Trong thực tế hai tên gọi thường dùng thay thế nhau. "Aerotank" thường chỉ bể hiếu khí dùng bùn hoạt tính lơ lửng, còn "bể hiếu khí" là khái niệm rộng hơn, bao gồm cả bể có giá thể vi sinh.

Bao lâu cần xả bùn dư một lần?

Tần suất xả bùn phụ thuộc tuổi bùn mục tiêu và lượng bùn sinh ra. Cách đơn giản là theo dõi SV30 và MLSS hằng ngày, xả bùn khi nồng độ vượt khoảng thiết kế.

DO trong bể aerotank bao nhiêu là đủ?

Mức thường dùng là khoảng 2 mg/L đo tại cuối bể. Nước thải cần nitrat hóa có thể cần duy trì cao hơn một chút. Nên đo DO ở nhiều vị trí để phát hiện vùng thiếu khí.

Kết luận

Bể aerotank vẫn là lựa chọn tin cậy cho xử lý nước thải sinh học nếu được thiết kế đúng tải lượng và vận hành theo các thông số chuẩn. Để hiểu thêm về các công nghệ khác, tham khảo bài các công nghệ xử lý nước thải. Nếu hệ thống của bạn đang gặp sự cố hoặc cần nâng cấp, đội ngũ kỹ thuật Green World sẵn sàng khảo sát và tư vấn.

Các khoảng thông số trong bài mang tính tham khảo theo tài liệu kỹ thuật phổ biến. Giá trị vận hành tối ưu cần xác định theo thiết kế và đặc tính nước thải cụ thể.