Bể thiếu khí (hay còn gọi Anoxic) thường áp dụng cho quy trình công nghệ AAO. Vi sinh vật (VSV) thiếu khí đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất phức tạp chứa nồng độ nito và photpho lớn. Đây là giải pháp XLNT tối ưu khi ứng dụng cho nhiều nguồn thải khác nhau từ nước thải sinh hoạt, công nghiệp, sản xuất đến xử lý nước thải thủy sản.
Anoxic thường được đánh giá cao bởi hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ lớn, xử lý đến 90% hàm lượng BOD, vận hành đơn giản hay xử lý nhiều chất thải phức tạp. Ngoài những ưu điểm trên, bể thiếu khí còn có đặc điểm và lợi ích quan trọng nào khác?
1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể thiếu khí
Bể thiếu khí có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào?
1.1. Cấu tạo của bể thiếu khí
Bể thiếu khí có cấu tạo như sau:
- Hình dạng: Thường có hình trụ, hình hộp chữ nhật được xây dựng bằng bê tông cốt thép.
- Hệ thống hồi lưu bùn: Đẩy và trữ lượng bùn vi sinh trong quá trình xử lý chất thải.
- Hệ thống máy khuấy chìm để trộn dòng thải liên tục VSV thiếu khí phát triển. Tạo điều kiện để tiến trình khử nitrat diễn ra mạnh mẽ thúc đẩy việc khử nito diễn ra hiệu quả hơn.
- Hệ thống đệm sinh học làm môi trường sống của vi sinh thiếu khí bám dính để phát triển.
- Đường ống ra – vào: Ống đầu vào: Tiếp nhận nước từ bể hiếu khí hoặc bể lắng sau hiếu khí có chứa nhiều nitrat (NO₃⁻). Ống đầu ra: Dẫn nước đã khử nitrat sang bể tiếp theo (thường là bể hiếu khí hoặc bể lắng).
1.2. Nguyên lý hoạt động
Nước thải tại bể thiếu khí thường chứa hàm lượng amoni và photpho lớn. Vì thế, bể thiếu khí sẽ có khả năng xử lý N và P thông qua vai trò của vi sinh thiếu khí. Như vậy, cơ chế hoạt động của bể Anoxic diễn ra theo 2 giai đoạn chính dưới đây:
- Quá trình nitrat hóa: Hàm lượng amoni chuyển hóa hoàn toàn thành khí nito thoát ra ngoài nhờ vi sinh Nitrosonas và Nitrobacter.
- Quá trình photphorit hóa: Hàm lượng photpho trong nước thải giảm xuống khi vi khuẩn acinetobacter phân hủy chất hữu thành chất không chứa photpho.
2. Sự cố thường gặp trong bể thiếu khí và cách khắc phục
Một số sự cố thường gặp trong bể thiếu khí.
2.1. Sự cố bùn vi sinh
Bùn nổi từng mảng
Nguyên nhân:
- Do máy khuấy trộn hoạt động chưa hiệu quả khiến nito chưa được xử lý nên chúng tồn tại trong bông bùn.
- Vì bùn tuần hoàn trong bể thiếu khí chưa đủ.
- Do bơm tuần hoàn gặp sự cố kỹ thuật.
- Do quần thể vi sinh làm giảm khả năng phản ứng khiến bùn hoạt tính nổi.
Hậu quả: Ảnh hưởng đến hiệu quả tách bùn – nước, làm giảm hiệu quả xử lý Nitơ, tăng tải ô nhiễm cho các công đoạn xử lý sau, gây khó khăn cho công tác vận hành & bảo trì.
Cách khắc phục: Không cấp nước vào bể thiếu khí trong khoảng thời gian nhất định. Cần tắt sục khí hoặc máy khuấy để bể thiếu khí lắng hoàn toàn trong khoảng 1 tiếng. Sau đó, bơm nước vào bể tiếp tục hoạt động.
2.2. Sự cố bùn vi sinh
Vi sinh yếu hoặc chết vi sinh
- Nguyên nhân: Thiếu nguồn Carbon dễ phân hủy (COD thấp), nhiệt độ thấp, pH không phù hợp hoặc có chất độc.
- Hậu quả: Quá trình khử Nitrat gần như không diễn ra.
- Cách khắc phục: Kiểm tra và bổ sung nguồn carbon, duy trì pH và nhiệt độ tối ưu, cấy lại vi sinh nếu cần.
2.3. Sự cố thiết bị
Thiết bị khuấy trộn hoạt động không đề hoặc không liên tục
- Nguyên nhân: Hỏng thiết bị khuấy hoặc do vận hành không đúng (tắt/mở khuấy trộn sai thời điểm).
- Hậu quả: Vi sinh không tiếp xúc đều với NO3⁻ và nguồn carbon, tạo vùng chết trong bể.
- Cách khắc phục: Sửa chữa, thay thiết bị mới, lưu ý vận hành đúng cách.
2.4. Các sự cố khác
Nồng độ DO (oxy hòa tan) trong bể quá cao
- Nguyên nhân: Dòng hồi từ bể hiếu khí có DO cao, không qua vùng khử oxy. Bể đặt gần bể hiếu khí, không có vách ngăn chắn oxy.
- Hậu quả: Ức chế quá trình khử nitrat, vì vi sinh sẽ ưu tiên dùng oxy thay vì NO3⁻.
- Cách khắc phục: Điều chỉnh dòng hồi từ bể hiếu khí, bổ sung vách ngăn tách oxy, tăng cường khuấy trộn không cấp khí, kiểm tra hệ thống cấp khí có bị rò rỉ không, kiểm tra lại thiết kế – nâng cấp (nếu cần).
Thiếu nguồn carbon ngoại sinh (nếu nước thải nghèo COD)
- Nguyên nhân: Không bổ sung methanol, acetic acid hoặc nguồn carbon phù hợp.
- Hậu quả: Vi sinh không có “thức ăn” để khử NO3⁻ → hiệu suất xử lý Nitơ kém.
- Cách khắc phục:
3. Những điều cần lưu ý để vận hành bể thiếu khí hiệu quả
Trong quá trình vận hành nước thải tại các hệ thống có bể thiếu khí, cần lưu ý một số điều dưới đây để bể hoạt động hiệu quả:
Duy trì điều kiện thiếu khí đúng chuẩn
- Hàm lượng oxy hòa tan (DO) nên < 0.5 mg/L (tốt nhất khoảng 0.2–0.3 mg/L).
- Không để sục khí trực tiếp vào bể thiếu khí.
- Đảm bảo kín khí hoặc che đậy để tránh tiếp xúc với không khí bên ngoài.
Cung cấp đủ nguồn carbon
- Nguồn carbon giúp vi sinh vật khử nitrat (NO₃⁻) thành khí nitơ (N₂).
- Nếu thiếu carbon, cần bổ sung như methanol, acetate, hoặc carbon hữu cơ dễ phân hủy từ nước thải thô.
- Tỷ lệ C/N lý tưởng: khoảng 4–6.
Khuấy trộn nhẹ nhàng, liên tục
- Giúp vi sinh phân bố đều, tiếp xúc với nitrat và nguồn carbon.
- Tránh tạo lớp bùn lắng đáy hay nổi bùn.
- Không tạo bọt khí vì sẽ đưa oxy vào hệ thống.
Kiểm soát thời gian lưu nước
- Thời gian lưu nước trung bình: 2–4 giờ tùy vào tải lượng nitrat và hiệu suất yêu cầu.
- Thời gian lưu quá ngắn → không đủ khử nitrat.
- Quá dài → dễ tạo điều kiện kỵ khí không mong muốn.
Kiểm soát nhiệt độ và pH
- Nhiệt độ tối ưu cho quá trình khử nitrat: 20–35°C.
- pH phù hợp: 6.5–8.0.
- Nhiệt độ quá thấp sẽ làm chậm hoạt động của vi sinh vật.
Kiểm tra và duy trì dòng hồi bùn/nitrat
- Dòng hồi từ bể hiếu khí về bể thiếu khí giúp đưa nitrat trở lại để khử.
- Tỷ lệ dòng hồi thường từ 200–400% lưu lượng nước thải đầu vào.
- Kiểm tra định kỳ để tránh tắc nghẽn hoặc rò rỉ oxy qua dòng hồi.
Theo dõi các chỉ tiêu vi sinh và hiệu quả xử lý
- Theo dõi nồng độ NO₃⁻, NO₂⁻ ở đầu ra.
- Kiểm tra định kỳ SV30, MLSS để điều chỉnh tải lượng bùn.
- Đảm bảo bùn hoạt tính khỏe mạnh, không có hiện tượng bùn bị nở ra và không thể lắng xuống đáy bể.
Vệ sinh và bảo trì thiết bị định kỳ
- Máy khuấy, cảm biến DO, hệ thống hồi bùn cần được kiểm tra định kỳ.
- Tránh để thiết bị bám bùn, hư hỏng làm ảnh hưởng điều kiện thiếu khí.
4. Bể Anoxic kết hợp cùng bể Aerotank
Cũng giống như bể kỵ khí, bể thiếu khí cũng dễ dàng kết hợp cùng bể hiếu khí nhằm tăng hiệu quả xử lý tối ưu. Thông thường bể anoxic kết hợp cùng bể hiếu khí thường diễn ra trong 2 trường hợp dưới đây:
- Bể anoxic đặt trước bể aerotank: Không cần bổ sung chất dinh dưỡng, chất hữu cơ cho VSV phát triển, dễ kiểm soát hàm lượng oxy hòa tan. Vì hàm lượng nito thấp nên phải hồi lưu nước thải từ bể hiếu khí về bể thiếu khí.
- Bể anoxic đặt sau bể aerotank: Không cần hồi lưu nước vì hệ thống hoạt động liên tục. Yêu cầu phải thường xuyên bổ sung chất dinh dưỡng vào bể anoxic, khuấy trộn để loại bỏ khí nito để tránh hiện tượng bùn nổi lên bề mặt.
Các lợi ích từ bể xử lý thiếu khí
- Tăng cường sản xuất năng lượng: đây là phương pháp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo dồi dào. Hệ thống XLNT tạo ra lượng lớn khí sinh học từ bùn thải nên trở thành nguồn cấp năng lượng tuần hoàn cho quá trình vận hành hệ thống XLNT hoặc cho các thành phố, đô thị lớn.
- Giảm phát thải khí metan: từ nhà máy XLNT, khí metan chiếm đến 16% gây hiệu ứng nhà kính mạnh hơn 30 lần so với khí cacbonic. Lượng khí metan giảm sẽ tác động tích cực đến biến đổi khí hậu khi nhiều quốc gia bắt đầu thu khí metan thay thế dần cho nhiên liệu hóa thạch.
- Giúp quản lý chất thải: bùn từ hệ thống chứa nhiều chất độc hại, có mùi hôi nên rất dễ gây ô nhiễm môi trường. Vậy với giải pháp biến bùn thành năng lượng sẽ cung cấp giải pháp tin cậy trong việc xử lý chất thải.
- Tạo ra nhiều lợi ích kinh tế: giảm nhu cầu dùng nhiên liệu hóa thạch, tạo ra nguồn năng lượng sạch, đáp ứng yêu cầu về mặt tài chính cho doanh nghiệp.
Trên đây là một số thông tin về cấu tạo và cách hoạt động của bể thiếu khí. Để hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả, việc tính toán thiết kế chuẩn xác ngay từ đầu rất quan trọng. Việc này cần căn cứ vào nhiều yếu tố như: Lưu lượng nước thải, đặc điểm thành phần, tính chất của nước thải, mức độ ô nhiễm, hồ sơ môi trường, chi phí đầu tư, diện tích thi công, lắp đặt,…
Nếu Quý Khách đang có nhu cầu thi công, lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, xin vui lòng liên hệ công ty xử lý nước thải Hợp Nhất qua Hotline 0938.857.768 để được tư vấn thông tin cụ thể hơn.
