Bể Sinh Học Hiếu Khí Là Gì?

Bể sinh học hiếu khí (hay còn được gọi là bể xử lý hiếu khí, bể aerotank) là một công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải có vai trò xử lý các chất hữu cơ và các chất ô nhiễm trong nước thải thông qua hoạt động của hệ vi sinh vật hiếu khí. Trong nội dung dưới đây, chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về loại bể này.

1. Cấu tạo của bể sinh học hiếu khí

Bể sinh học hiếu khí được ứng dụng rất rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp có nồng độ chất ô nhiễm cao và yêu cầu hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao. Tại bể là là nơi diễn ra quá trình khử BOD và nitrat hóa trong điều kiện oxy được cung cấp liên tục. Dưới đây là cấu tạo của bể:

1.1. Phần bể chính

Là nơi diễn ra quá trình xử lý sinh học, bể có cấu tạo hình chữ nhật, hình tròn hoặc hình vuông tùy vào thiết kế và diện tích lắp đặt tại mỗi hệ thống. Kết cấu, chất liệu của bể có thể được xây dựng bằng bê tông cốt thép, bằng thép không gỉ (dạng module) hoặc bằng composite (dạng bồn).

1.2. Hệ thống cung cấp khí

Hệ thống cung cấp khí trong bể bao gồm máy thổi khí có tác dụng cung cấp khí vào bể để duy trì điều kiện hiếu khí.

- Ống phân phối khí: Có vai trò dẫn khí từ máy thổi khí đến bể.

- Hệ thống khuếch tán khí hoặc đĩa phân phối khí: Có nhiệm vụ phân tán không khí thành các bong bóng nhỏ nhằm tăng diện tích tiếp xúc giữa nước thải với không khí, đảm bảo cho oxy hòa tan vào nước hiệu quả.

1.3. Hệ thống máy khuấy trộn

Máy khuấy trộn có vai trò trộn đều nước thải nhằm duy trì sự đồng đều của nước thải và vi sinh vật. Máy khuấy trộn có thể là máy khuấy trộn cơ học hoặc sử dụng lực khuấy từ khí.

1.4. Hệ thống đầu vào và đầu ra

- Đầu vào: Là nơi tiếp nhận nước thải vào bể thông qua hệ thống ống hoặc mương dẫn. Tại vị trí đầu vào của bể có thể được lắp các thiết bị đo lưu lượng để kiểm soát dòng chảy.

- Đầu ra: Thu nước thải sau khi xử lý, thường được lắp đặt van hoặc cửa điều chỉnh để kiểm soát lưu lượng. Đầu ra thường được thiết kể để không kéo bùn hoạt tính ra ngoài. Nước thải sau quá trình xử lý hiếu khí được đưa qua bể lắng hoặc qua bước xử lý tiếp theo.

1.5. Hệ thống thu gom bùn

Sau một thời gian xử lý nước thải, bùn sinh học tích tụ dưới đáy bể. Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và loại bỏ bùn để duy trì hiệu suất xử lý của bể.

1.6. Các thiết bị khác

Ngoài các bộ phận trên, trong bể  thiếu khí còn có van điều tiết lưu lượng khí cung cấp vào bể và lưu lượng nước thải; ống thoát khí có vai trò giải phóng khí thừa và hệ thống xử lý mùi (trong một số trường hợp) nhằm giảm mùi phát sinh từ bể, thiết bị đo pH, thiết bị đo lưu lượng nước thải, thiết bị đo nồng độ oxy hòa tan, cảm biến nhiệt độ,…

2. Cách hoạt động của bể sinh học hiếu khí

Bể sinh học hiếu khí sử dụng chủng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất thải. Trong bể này, vi sinh vật (còn được gọi là bùn hoạt tính) tồn tại ở dạng lơ lửng sẽ hấp thụ oxy và chất hữu cơ (chất ô nhiễm) và sử dụng chất dinh dưỡng là nitơ và photpho để tổng hợp tế bào mới, CO2, H2O  và giải phóng năng lượng.

Ngoài quá trình tổng hợp tế bào mới, tồn tại phản ứng phân hủy nội sinh (tế bào vi sinh vật già sẽ tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính. Tuy nhiên quá trình tổng hợp tế bào mới vẫn chiếm ưu thế do trong bể duy trì các điều kiện tối ưu. Vì vậy, số lượng tế bào mới tạo thành nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạo thành bùn dư cần phải được thải bỏ định kỳ.

Các phản ứng chính xảy ra trong bể xử lý sinh học hiếu khí gồm:

- Quá trình oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ: Chất hữu cơ + O2 --- > CO2 + H2O + năng lượng

- Quá trình tổng hợp tế bào mới: Chất hữu cơ + O2 + NH3 ---> Tế bào vi sinh vật + CO2 + H2O + năng lượng

- Quá trình phân hủy nội sinh: C5H7O2N + O2 --- > CO2 + H2O + NH3 + năng lượng

Bên cạnh quá trình khử BOD, phân hủy hợp chất hữu cơ, tại bể hiếu khí còn diễn ra quá trình nitrat hóa. Đây là phản ứng quan trọng chuyển hóa amoni, nitơ thành nitrat được thực hiện bởi 02 chủng vi sinh chính là nitrobacter và nitrosomonas. Nitrat tạo thành sau phản ứng sẽ được tuần hoàn về bể thiếu khí để thực hiện quá trình khử thành nitơ không khí, khép kín quá trình AO xử lý nitơ.

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của bể hiếu khí

Hiệu suất hoạt động của bể xử lý hiếu khí cũng bị tác động bởi nhiều yếu tố, bao gồm:

- Độ pH: Cần điều chỉnh và duy trì pH trong khoảng 6,6 – 8,5

- Nhiệt độ của nước thải: Kiểm soát nhiệt độ của nước thải, vi sinh vật hoạt động tốt trong khoảng 20 – 40oC. Nếu nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao sẽ làm giảm hiệu quả xử lý.

- Tỷ lệ dinh dưỡng: Đảm bảo theo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1

- Tải trọng chất hữu cơ: Nước thải có nồng độ ô nhiễm BOD dưới 1000 mg/l.

- Nồng độ oxy hòa tan (DO) ở ngưỡng 1,5 – 2,5mg/l để các phản ứng diễn ra thuận lợi.

- Thời gian lưu nước: Thường từ 6 – 8h (tùy thuộc vào đặc điểm của mỗi loại nước thải).

Những điều cần lưu ý để bể hiếu khí hoạt động tốt:

- Đảm bảo nồng độ oxy cần thiết để cung cấp cho vi sinh vật

- Duy trì lượng bùn hoạt tính trong bể ổn định.

- Môi trường sống tốt để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển.

4. Bể sinh học hiếu khí có những loại nào?

Trong hệ thống xử lý nước thải, bể sinh học hiếu khí được phân loại dựa vào cách vận hành, thiết kế và công nghệ sử dụng. Hiện nay có các loại bể hiếu khí như sau:

4.1. Bể Aerotank (bể bùn hoạt tính hiếu khí)

Là loại bể xử lý hiếu khí truyền thống, xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và không khí (nước thải và bùn hoạt tính được trộn đều). Trong bể, không khí được cung cấp liên tục để đảm bảo môi trường hiếu khí cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ.

4.2. Bể SBR (Sequencing Batch Reactor – Bể hoạt động theo mẻ)

Hoạt động theo chu kỳ (nạp nước, khuấy trộn, sục khí, lắng và xả nước). Không cần bể lắng riêng, quá trình xử lý diễn ra trong cùng một bể.

4.3. Bể MBR (kết hợp màng lọc)

Kết hợp công nghệ bùn hoạt tính với màng lọc (màng UF hoặc MF). Màng lọc giúp tách bùn và nước, không cần bể lắng.

4.4. Bể Trickling Filter (bể lọc sinh học hiếu khí)

Nước thải được phun lên lớp vật liệu lọc (đá, nhựa, hoặc vật liệu tổng hợp) có vi sinh vật hiếu khí bám trên bề mặt. Vi sinh vật sử dụng oxy từ không khí để phân hủy chất hữu cơ.

4.5. Bể RBC (Rotating Biological Contactor – Bể hiếu khí nhỏ giọt)

Gồm các đĩa lớn quay chậm trên trục ngang, một phần ngập trong nước thải. Vi sinh vật phát triển trên bề mặt đĩa sử dụng oxy từ không khí để phân hủy chất hữu cơ.

4.6. Bể hiếu khí tầng (Multistage Aerobic Reactor)

Nước thải được xử lý qua nhiều tầng hoặc ngăn, với vi sinh vật khác nhau ở từng tầng. Mỗi tầng có điều kiện hiếu khí khác nhau, tối ưu hóa khả năng xử lý.

4.7. Bể hiếu khí kết hợp (IFAS: Integrated Fixed – Film Activated Sludge)

Kết hợp công nghệ bùn hoạt tính và giá thể cố định (giá thể để vi sinh vật bám). Tăng mật độ vi sinh vật mà không làm tăng tải trọng bùn.

4.8. Bể hiếu khí tiếp xúc sinh học (Contact Aeration Tank)

Sử dụng giá thể di động hoặc cố định để tăng diện tích tiếp xúc của vi sinh vật và nước thải. Vi sinh vật bám trên giá thể và phân hủy chất hữu cơ.

Tùy thuộc vào đặc điểm nước thải, yêu cầu chất lượng nước đầu ra và điều kiện thực tế (ngân sách đầu tư, diện tích lắp đặt, năng lực quản lý và vận hành) ở từng nơi mà các đơn vị thiết kế sẽ thiết kế loại bể hiếu khí phù hợp.

Bảng so sánh tổng quan các loại bể sinh học hiếu khí:

Trên đây là một số thông tin về bể xử lý sinh học hiếu khí. Quý Khách có nhu cầu thiết kế, thi công và lắp đặt hệ thống xử lý nước thải xin vui lòng liên hệ qua Zalo/Hotline: 0938.857.768.