Xử lý nước thải là vấn đề cấp bách trong bối cảnh đô thị hóa và phát triển công nghiệp. Đa số các hệ thống hiện đại đều ưu tiên giải pháp sinh học, trong đó bể aerotank là công nghệ được ứng dụng phổ biến nhờ hiệu quả cao và chi phí hợp lý. Vậy bể aerotank là gì? Loại bể này hoạt động ra sao và vì sao được lựa chọn rộng rãi trong các nhà máy, khu dân cư?
Xem thêm: Cách tính toán – sơ đồ cấu tạo bể sinh học hiếu khí aerotank
Bể Aerotank là gì?
Bể aerotank là một loại bể sinh học hiếu khí hiện đại, chuyên dùng để xử lý nước thải bằng cách tận dụng hoạt động mạnh mẽ của vi sinh vật và nguồn oxy hòa tan trong nước. Trong quá trình vận hành, vi sinh vật sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải như nguồn thức ăn, phân hủy và chuyển hóa chúng thành CO₂, nước và sinh khối mới (bùn hoạt tính).
Để duy trì quá trình này liên tục và hiệu quả, bể aerotank luôn được cấp oxy đều đặn thông qua hệ thống sục khí, giúp vi sinh vật phát triển mạnh mẽ và xử lý tối đa các chất ô nhiễm.
Đặc điểm nổi bật của bể aerotank:
Xử lý triệt để chất hữu cơ: Loại bỏ hiệu quả BOD, COD, giảm mùi hôi, loại bỏ các hợp chất độc hại trong nước thải.
- Dễ dàng ứng dụng đa quy mô: Phù hợp cho các hệ thống xử lý nước thải từ nhà máy, khu dân cư, bệnh viện đến các công trình công nghiệp lớn nhỏ.
Linh hoạt kết hợp: Có thể kết hợp với các bể lắng, bể lọc hoặc các hệ thống xử lý khác để nâng cao hiệu suất tổng thể, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt.
Có những loại bể Aerotank nào?
Hiện nay, bể aerotank được phân thành nhiều loại để đáp ứng các nhu cầu xử lý nước thải khác nhau, tùy theo đặc tính nguồn nước, lưu lượng và yêu cầu vận hành của từng công trình. Dưới đây là tổng hợp các loại bể Aerotank phổ biến:
Bể Aerotank truyền thống/bể tải trọng thấp
Bể Aerotank tải trọng thấp được dùng khi lượng BOD < 400mg/l, hiệu suất xử lý BOD đạt 95%. Do đó, loại bể này sẽ dùng cho nước thải sinh hoạt. Nước thải sau khi lắng tại bể lắng sơ cấp sẽ chảy qua bể Aerotank và trộn đều cùng bùn hoạt tính ở đầu bể. Hoặc dùng để xử lý nước thải có độ ô nhiễm không cao. Lượng bùn tuần hoàn tại bể sẽ chiếm 20 – 30% lượng nước thải đầu vào.
Một số thông số vận hành bể Aerotank tải trọng thấp
- Toàn bộ thể tích bể phải thiết kế sao cho lưu được nước 6 – 8h nếu dùng hệ thống làm thoáng sục khí, và 9 – 12h nếu dùng phương pháp khuất cơ khí.
- Lượng gió cấp vào bể từ 55- 65m3 khí/1kg BOD5.
- Chỉ số thể tích bùn từ 50 – 150ml/g, bùn phải từ 5 – 15 ngày tuổi.
- BOD đầu vào < 400mg/l
- Hiệu quả xử lý từ 80 – 95%.
Bể Aerotank tải trọng cao một bậc
- Áp dụng với những loại nước thải có BOD lớn hơn 500mg/l
- Thời gian duy trì thổi khí liên tục từ 6 – 8h
- Hiệu suất xử lý từ 90 – 95%
Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc
Là loại bể có sự kéo dài đường đi của nước thải bằng việc ngăn bể Aerotank thành nhiều ngăn. Nước thải lúc này sẽ di chuyển trong bể lâu hơn. Một số thông số để hoạt động bể là:
- Áp dụng với nước thải chứa BOD > 500mg/l
- Nhiệt độ áp dụng từ 6 – 35 độ C.
- Chất rắn lơ lửng trong bể lớn
- pH trong bể từ 6.5 – 9
- nước thải sau khi lắng sơ cấp thì di chuyển tiếp về bể Aerotank nhiều bậc dọc hoặc ngang
- nạo nước thải theo bậc có tác dụng cân bằng tải lượng BOD theo thể tích và tăng độ hòa trộn oxy nên hiệu quả xử lý trong bể cao hơn.
Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định
Với phương pháp này, bùn từ bể lắng sơ cấp sẽ được trộn cùng bùn hoạt tính sau khi đã hòa trộn, ổn định. Sau đó nó sẽ đi qua ngăn tiếp xúc nhằm hấp thụ các chất lơ lửng, chất bẩn hòa tan trong nước thải. Thời gian lưu nước thải từ 30 – 60 phút rồi mới chảy qua bể lắng cuối.
Bùn tại bể lắng thứ cấp sẽ được bơm tuần hoàn lại đầu bể Aerotank để tái sinh. Tại bể tái sinh bùn sẽ được làm thoáng khoảng 3 – 6h nhằm tăng khả năng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải. Lượng bùn dư sẽ xả ra ngoài trước ngăn tái sinh.
Với phương pháp này, bể Aerotank sẽ có dung tích khá nhỏ, chịu được sự giao động của tải lượng và lưu lượng chất thải.
Bể Aerotank thông khí kéo dài
Bể Aerotank thông khí kéo dài còn gọi là bể Aerotank tải trọng thấp. Thời gian lưu nước thải trong bể khoảng từ 20 – 30h, thường áp dụng xử lý nước thải với nhà máy nhỏ, công suất <3500m3/ngày.
Phương pháp này nước thải sẽ qua song chắn và đi trực tiếp vào bể Aerotank mà không cần qua bể lắng sơ cấp. Lưu lượng bùn sau đó sẽ được cấp vào đầu bể Aerotank thông qua bể lắng cấp 2.
Bể Aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh
Bể này có đặc điểm là khuấy trộn hoàn chỉnh nên nước thải, bùn hoạt tính và oxy được khuấy trộn đều sao cho nồng độ được phân bố đều trong mọi phân tử. Thời gian sục khí ổn định từ 3 – 6h. Tỷ lệ tuần hoàn trong hệ thống pha trộn hoàn toàn khoảng 50 – 150%.
Cấu tạo của bể Aerotank
Bể Aerotank ra đời năm 1887, làm từ bê tông cốt thép. Bể có 2 loại là hình tròn và hình chữ nhật. Nước thải sẽ chảy dọc theo chiều dài và được sục khí nhằm bổ sung oxy hoa tàn, làm tăng cường độ oxy hóa chất bẩn hữu cơ trong nước, mang đến nguồn oxy cần thiết giúp nuôi sống các vi sinh hữu ích trong bể.
Để xây được bể Aerotank thì cần thỏa mãn 3 điều kiện sau:
- Có được số lượng vi sinh lớn trong bể
- Tạo điều kiện để vi sinh liên tục sinh trưởng ở giai đoạn
- Luôn giữ được lượng oxy cần thiết để cung cấp cho vi sinh
Nguyên lý làm việc của bể Aerotank
Bể Aerotank sẽ có nguyên lý làm việc như sau:
- Quá trình đầu tiên là oxy hóa các chất hữu cơ
Quá trình này có thể diễn giải bằng phương trình sau:
CxHyOz + O2 — Enizyme —> CO2 + H2O + H
Giai đoạn này, bùn hoạt tính được hình thành và phát triển nhanh chóng. Tốc độ oxy hóa càng cao thì tốc độ tiêu thụ khí oxy càng nhanh. Lúc này, lượng dinh dưỡng trong chất thải cao nên tốc độ sinh trưởng phát triển của vi sinh rất lớn. Do đó, nhu cầu tiêu thụ oxy trong bể Aerotank lớn.
- Quá trình tổng hợp tế bào mới
CxHyOz + NH3 + O2 — Enizyme —> CO2 + H2O + C5H7NO2 – H
Lúc này, cá vi sinh vật đã phát triển ổn định, nhu cầu tiêu thụ oxy không thay đổi quá nhiều, các chất hữu cơ cũng được phân hủy nhiều nhất. Đồng thời, hoạt lực của enzyme trong bùn hoạt tính cũng ở mức cực đại.
- Quá trình phân hủy nội bào
C5H7NO2 + 5O2 — Enizyme —> 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H
Giai đoạn này thì tốc độ tiêu thụ oxy sẽ tăng cao. Đây là lúc nitrat hóa các muối amoni. Sau đó nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm xuống. Khi vận hành bể, cần lưu ý nếu sau quá trình oxy hóa được 80 – 90% mà không khuấy đều thì bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy nên cần thời gian để lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không kịp tách bùn thì nước trong bể sẽ ô nhiễm.
Ưu và nhược điểm của bể Aerotank
Ưu điểm
Bể hiếu khí có thể loại bỏ những chất hữu cơ hiệu quả, giảm mùi hôi thối và độ ô nhiễm của nước thải. Quá trình xử lý bằng bể Aerotank sẽ giúp loại bỏ phốt pho, các loại mầm bệnh trong nước thải nông nghiệp để đảm bảo có nguồn nước an toàn cho môi trường.
Ngoài ra, bể hiếu khí còn ổn định lượng bùn, loại bỏ khoảng 97% chất rắn lơ lửng. Với hiệu quả này, bể Aerotank đã trở thành phương pháp xử lý nước thải được ứng dụng rộng rãi, phổ biến nhất.
Nhược điểm
Để vận hành được bể Aerotank thì cần có đội ngũ nhân viên kỹ thuật giàu kinh nghiệm, được đào tạo bài bản và chuyên nghiệp, trình độ kỹ thuật cao. Nếu 1 trong các trạm xử lý gặp sự cố thì nước thải sau khi xử lý vẫn gây ảnh hưởng đến môi trường, có độc tính cao. Quá trình này sẽ không loại bỏ màu của chất thải công nghiệp mà còn làm tăng màu sắc của chúng.
Điều kiện áp dụng xử lý bằng bể Aerotank
Để áp dụng phương pháp xử lý bằng bể Aerotank thì cần đảm bảo các điều kiện sau:
- Tỷ lệ BOD/COD > 0.5 các loại nước thải như: nước thải sinh hoạt, nước thải từ nhà máy chế biến hải sản, đường, thủy sản, giấy,…
- Quá trình phản ứng DO từ 1.5 – 2mg/l
- Nhiệt độ yêu cầu > 25 độ C
- pH giao động từ 6.5 – 7.5
- Hàm lượng dinh dưỡng duy trình theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1
- Nước ô nhiễm có BOD < 1000mg/l
- Không chứa kim loại nặng như ag, Cr, Hg, Mn
Điều kiện thiết kế bể Aerotank
- Giữ được lượng bùn trong bể
- Đảm bảo điều kiện cho vi sinh vật tốt nhất để sinh trưởng và phát triển
- Đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy cho vi sinh vật phát triển
Chiều cao tối thiểu của bể đạt từ 2.5m. Chiều cao này sẽ đảm bảo khí có thể hòa tan trong bể nếu thiết kế quá thấp thì khí sẽ bùng lên, lượng oxy hòa tan trong bể không như mong muốn.
Cách khắc phục sự cố khi vận hành bể Aerotank
Bùn không kết dính được
Nếu bùn trong bể không kết dính được thì chứng tỏ lượng bùn này đã cũ, các hạt rắn rời khỏi bể lắng. Để khắc phục cần giảm tốc độ dòng thải để giảm sự hỗn loạn khi nước thải ra khỏi bể Aerotank.
Bùn nổi
Hiện tượng bùn nổi có thể do lượng không khí với lưu lượng và áp lực quá mức hoặc nồng độ nitrat quá cao. Để khắc phục cần tăng tốc độ tuần hoàn, điều chỉnh độ tuổi bùn, giảm lưu lượng và áp lực thông khí ở bể Aerotank.
Bùn phát triển phân tán
Bùn trong bể Aerotank sẽ không lắng trực tiếp mà chảy ra ngoài theo dòng thải. Để khắc phục bạn làm như sau:
- Giảm lưu lượng nước vào hoặc tăng quá trình pha loãng nếu quá tải chất hữu cơ.
- Nếu pH quá thấp thì cần trung hòa đến pH thích hợp
- Kiểm tra dinh dưỡng trong bể, nếu thiếu thì thêm
- Nếu do nấm, sợi thì cần tăng dinh dưỡng, clo, peroxyde để tuần hoàn.
- Kiểm tra các yếu tố gây độc và kiểm soát chúng
- Quá trình xáo trộn quá mạnh thì giảm lưu lượng khí vào bể
Tạo bùn khối
Hiện tượng này là do tốc độ tăng trưởng của bùn kém hoặc bùn hoạt tính yếu. Vì thế cần kích hoạt dinh dưỡng nhằm tăng tuổi thọ của bùn, giảm lượng nước thải vào bể.
Bọt váng nổi lên bề mặt
Nếu trong bể Aerotank có bột váng xuất hiện thì nguyên nhân thường do bùn trong bể đã quá lâu, nhiều mỡ hay chất béo. Tùy vào tình trạng cụ thể mà có thể tăng tuổi thọ bùn, tăng lượng nước thải và pha loãng nước thải, giảm chất béo, kiểm soát vi khuẩn tạo bọt.
Câu hỏi thường gặp
- Bể aerotank phù hợp với loại nước thải nào?
Bể aerotank thích hợp nhất cho nước thải sinh hoạt, chế biến thực phẩm, thủy sản, bệnh viện hoặc các nguồn nước thải có chỉ số BOD không quá cao, ít kim loại nặng và hóa chất độc hại. Đặc biệt, hệ thống này vận hành hiệu quả với nước thải ổn định về lưu lượng và thành phần hữu cơ.
- Vì sao bể aerotank không xử lý tốt màu hoặc kim loại nặng?
Vi sinh vật hiếu khí trong bể aerotank chỉ phân giải tốt các chất hữu cơ, nhưng không phân hủy được các hợp chất màu hóa học hay các ion kim loại nặng như Cr, Hg, Pb. Vì vậy, khi nước thải có nhiều màu hoặc kim loại độc, cần kết hợp bể aerotank với các phương pháp hóa lý như keo tụ, kết tủa hoặc hấp phụ để đảm bảo hiệu quả xử lý toàn diện.
- Tuổi bùn ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả xử lý?
Tuổi bùn là thời gian vi sinh vật tồn tại trong bể. Nếu tuổi bùn quá cao, vi sinh vật yếu, khả năng kết dính kém, dẫn đến bùn lơ lửng khó lắng, nước sau xử lý có thể đục và không đạt chuẩn. Ngược lại, nếu duy trì tuổi bùn phù hợp sẽ giúp vi sinh vật khỏe mạnh, xử lý nước thải tối ưu và ổn định.
- Làm sao tối ưu năng lượng tiêu thụ khi vận hành aerotank?
Nên kiểm soát lưu lượng sục khí hợp lý, sử dụng máy thổi khí hiệu suất cao và cân nhắc lắp đặt bộ điều khiển tự động theo tải lượng thực tế. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn đảm bảo oxy hòa tan đủ cho quá trình xử lý, tránh lãng phí hoặc thiếu oxy ảnh hưởng hiệu quả vận hành.
Trên đây là các thông tin liên quan đến bể Aerotank chi tiết nhất. Hy vọng qua bài viết bạn đã hiểu hơn về bể Aerotank là gì, các nguyên lý hoạt động của bể thế nào.
Tôi là Hưng Thịnh từng tốt nghiệp đại Tài Nguyên và Môi Trường Hà Nội. Có 15 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực vệ sinh môi trường. Tôi là chuyên gia trong lĩnh vực xử lý chất thải, Hút bể phốt, Thông tắc cống, Nuôi cấy và vận chuyển bùn vi sinh trên toàn quốc. Nếu cần hỗ trợ có thể liên hệ đến chúng tôi bạn sẽ được các chuyên gia đầu nghành tư vấn giải pháp xử lý triệt để.
