Trong bối cảnh các ngành công nghiệp ngày càng phát triển, vấn đề xử lý nước thải trở thành mối quan tâm hàng đầu nhằm bảo vệ môi trường và đảm bảo nguồn nước sạch. Bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính nổi lên như một giải pháp tiên tiến, giúp xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này không chỉ giảm thiểu các chỉ số ô nhiễm như BOD5, COD mà còn thân thiện với môi trường và có khả năng tái sử dụng nước.
 

1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải

Trong xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là tại các nhà máy sản xuất thực phẩm như natri glutamat, quy trình bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính được xây dựng với các bước chính sau:

a. Bể điều hòa

Đây là giai đoạn đầu tiên, nơi nước thải được tập trung để điều chỉnh các thông số như pH, lưu lượng dòng chảy, và loại bỏ tạp chất lớn. Bể điều hòa giúp ổn định nước thải trước khi đưa vào các công đoạn xử lý tiếp theo.

b. Bể hiếu khí

Tại bể hiếu khí, nước thải được cung cấp oxy để kích hoạt bùn hoạt tính, một hệ vi sinh vật giúp phân hủy các chất hữu cơ hòa tan. Đây là công đoạn quan trọng nhất, giúp giảm đáng kể các chỉ số ô nhiễm như BOD5 và COD.

c. Bể lắng

Nước thải sau khi xử lý ở bể hiếu khí sẽ được đưa vào bể lắng để tách bùn hoạt tính. Phần nước sạch hơn được thải ra hoặc tiếp tục xử lý để tái sử dụng, trong khi bùn lắng sẽ được đưa về hệ thống hồi lưu bùn.

d. Hệ thống hồi lưu bùn

Bùn hoạt tính từ bể lắng được hồi lưu lại bể hiếu khí để duy trì và ổn định hoạt động của hệ thống. Phần bùn dư sẽ được xử lý riêng biệt.

2. Các thông số thiết kế

Thiết kế bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính cần đáp ứng các thông số cụ thể để đảm bảo hiệu quả xử lý.

a. Bể điều hòa

• Thể tích: 200 – 225 m³.
• Kích thước: 5m (rộng) x 10m (dài) x (4m + 0,5m) (sâu).
• Trang bị: Bồn hóa chất để điều chỉnh pH, đảm bảo nước thải đạt điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý sinh học.

b. Bể hiếu khí

• Thể tích: 280 – 320 m³.
• Kích thước: 5m x 14m x (4m + 0,5m).
• Lưu lượng khí thổi: 40 – 50 m³/phút với 3 máy thổi khí (1 dự phòng).
• Thông số nước thải:
  • BOD5 đầu vào: 870 mg/l.
  • BOD5 đầu ra: 40 mg/l.
• Hiệu suất giảm BOD5: Trên 95%.
• Lượng bùn tạo thành: 36 – 65 kg/m³/ngày.

c. Bể lắng

• Thể tích: 125 m³.
• Đường kính: 7,3m.
• Chiều sâu: 2,5 – 3m.
• Thiết kế đáy: Dốc trên 10° để tạo điều kiện thu gom bùn.
• Trang bị: Máy gạt bùn với hai mô tơ kéo, công suất mỗi mô tơ 1 HP.

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Quy trình bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính được vận hành theo các bước như sau:

a. Tiếp nhận và điều hòa nước thải

• Nước thải từ các công đoạn sản xuất được đưa vào bể điều hòa qua hệ thống lưới chắn rác. Các tạp chất lớn như cặn bẩn và sạn được loại bỏ.
• Trong bể điều hòa, nước thải được ổn định về lưu lượng và pH nhờ hệ thống hóa chất.

b. Xử lý hiếu khí

• Nước thải từ bể điều hòa được bơm vào bể hiếu khí, nơi các chất hữu cơ được phân hủy nhờ vi sinh vật trong bùn hoạt tính.
• Oxy từ máy thổi khí được cung cấp liên tục để duy trì điều kiện hiếu khí.
• Tỉ lệ BOD5: N: P lý tưởng cho quá trình phân hủy là 100:5:1, với mức pH tối ưu là 7,2.
• Quá trình này không chỉ giảm BOD5 mà còn cải thiện màu sắc và chất lượng nước.

c. Lắng bùn

• Sau khi xử lý tại bể hiếu khí, nước thải được đưa vào bể lắng. Tại đây, bùn hoạt tính lắng xuống đáy, còn nước sạch được tách ra.
• Nước sạch sẽ được kiểm tra chất lượng. Nếu đạt tiêu chuẩn xả thải, nước sẽ được thải ra môi trường; nếu không, nước sẽ được quay lại xử lý.

d. Hồi lưu bùn

• Bùn hoạt tính từ bể lắng được hồi lưu lại bể hiếu khí để duy trì hoạt động của hệ vi sinh.
• Phần bùn dư được tách riêng để xử lý, tránh gây ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống.

4. Ưu điểm của hệ thống bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính

a. Hiệu quả xử lý cao

• Giảm đến 95% BOD5 và các chỉ số ô nhiễm khác.
• Loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và chất lơ lửng trong nước.

b. Ứng dụng đa dạng

• Phù hợp với nhiều loại nước thải: nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm, hóa chất.
• Khả năng chuyển đổi giữa chế độ hiếu khí và thiếu khí để xử lý nitrat và phosphat.

c. Tối ưu hóa chi phí

• Tận dụng bùn hoạt tính hồi lưu, giảm chi phí vận hành.
• Sử dụng năng lượng hiệu quả nhờ thiết kế thông số kỹ thuật tối ưu.

d. Bảo vệ môi trường

• Giảm thiểu xả thải gây ô nhiễm môi trường.
• Tăng khả năng tái sử dụng nước, giảm áp lực lên nguồn nước tự nhiên.

5. Ứng dụng thực tiễn

Quy trình bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính được áp dụng thành công tại nhiều nhà máy xử lý nước thải lớn. Một số ví dụ điển hình:

• Nhà máy sản xuất thực phẩm: Xử lý nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và dầu mỡ.
• Nhà máy hóa chất: Giảm thiểu ô nhiễm nitrat và phosphat trong nước thải.

Kết luận

Bể hiếu khí kết hợp kỹ thuật bùn hoạt tính đã chứng minh là một giải pháp hiệu quả và bền vững trong xử lý nước thải. Với khả năng xử lý đa dạng, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường, quy trình này không chỉ đáp ứng các yêu cầu xử lý nước thải mà còn mở ra hướng đi mới trong việc tái sử dụng tài nguyên nước. Đây là giải pháp không thể thiếu cho các ngành công nghiệp hiện đại.