Biện pháp an toàn khi vận hành nhà máy xử lý nước thải
1. Mục đích
Thời gian lưu bùn (SRT) là một thông số kiểm soát cốt lõi trong hệ thống bùn hoạt tính, trực tiếp quyết định cấu trúc quần thể vi sinh vật, hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm và đặc tính của bùn. Trong các quy trình loại bỏ nitơ và phốt pho (như A²/O, mương oxy hóa, SBR, v.v.), vi khuẩn nitrat hóa (thời gian thế hệ dài) và vi khuẩn tích lũy polyphotphat (thời gian thế hệ ngắn) vốn xung đột với yêu cầu về SRT. Trong vận hành thực tế, việc điều chỉnh SRT nhanh chóng, đo lường không chính xác hoặc sai lệch thông số dễ dẫn đến các vấn đề như nước thải vượt tiêu chuẩn, bùn bất thường và tăng tiêu thụ năng lượng.
II. Nguyên tắc cốt lõi của điều chỉnh tuổi bùn
• Định nghĩa: Tỷ lệ tổng lượng bùn hoạt tính trong hệ thống với lượng bùn thải ra hàng ngày (d), đại diện cho thời gian lưu trung bình của vi sinh vật.
• Logic điều khiển: Tăng thải bùn → rút ngắn SRT; giảm thải bùn → kéo dài SRT.
• Phạm vi thích ứng quy trình
◦ Chỉ loại bỏ COD: 5–10 ngày
Nitrat hóa và khử nitrat: ≥10 ngày (≥15 ngày vào mùa đông)
Loại bỏ đồng thời nitơ và phốt pho: 12–20 ngày
Sục khí kéo dài/MBR: 20–30 ngày
3. Các vấn đề thường gặp trong quá trình điều chỉnh tuổi bùn
(1) Các vấn đề do SRT quá ngắn (thải bùn quá nhiều)
Sự sụp đổ của quá trình nitrat hóa và nitơ amoni vượt tiêu chuẩn
Vi khuẩn nitrat hóa có thời gian thế hệ dài (10–20 ngày). Khi SRT nhỏ hơn thời gian thế hệ tối thiểu, vi khuẩn nitrat hóa liên tục bị cuốn trôi, dẫn đến giảm mạnh hiệu quả loại bỏ nitơ amoni và nhanh chóng vượt giới hạn NH₃–N trong nước thải.
2. Bùn chưa trưởng thành và có đặc tính lắng kém
Sự sinh sôi của vi sinh vật quá nhanh, cấu trúc bông bùn lỏng lẻo, SV30 thấp, SVI bất thường, và các bông bùn nhỏ bị cuốn theo trong nước thải ra từ bể lắng thứ cấp, dẫn đến tăng SS.
3. Tăng đột ngột lượng bùn và chi phí xử lý tăng cao
Vận hành F/M cao dẫn đến năng suất bùn cao, hàm lượng ẩm cao và khó tách nước, dẫn đến tăng tần suất tách nước bùn và liều lượng hóa chất.
4. Khả năng chống chịu tác động của hệ thống yếu
Sinh khối không đủ, khả năng chịu tải, độc tính và biến động nhiệt độ thấp, dẫn đến biến động đáng kể chất lượng nước.
(2) Các vấn đề phát sinh do SRT quá dài (thải bùn không đủ)
Bùn già hóa và bùn nổi trong bể lắng thứ cấp
Quá trình hô hấp nội bào quá mức dẫn đến khoáng hóa bùn và phân mảnh bông bùn, dẫn đến lắng nhanh nhưng dễ bị phân rã, nước thải đục và SS, độ đục vượt tiêu chuẩn.
2. Hiệu quả loại bỏ phốt pho giảm
Vi khuẩn tích lũy phốt phát dựa vào SRT ngắn để loại bỏ phốt pho bằng cách thải bùn; SRT quá dài dẫn đến tích lũy phốt pho trong hệ thống và tái giải phóng sau đó, dẫn đến TP vượt tiêu chuẩn.
3. Tăng tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành
MLSS cao dẫn đến giảm hiệu quả truyền oxy, buộc phải tăng thể tích sục khí; bùn già hóa dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao hơn cho quá trình tuần hoàn và trộn.
4. Nguy cơ phát triển sợi / bùn trương nở
Tải trọng thấp và tuổi bùn dài dễ gây ra sự phát triển quá mức của vi khuẩn sợi, dẫn đến tăng SVI và thất bại trong tách bùn-nước.
5. Tích lũy Sản phẩm Vi sinh vật Hòa tan (SMP)
Các chất chuyển hóa nội bào được giải phóng, dẫn đến tăng mức COD và màu trong nước thải, và tăng tải trọng xử lý nâng cao.
(3) Các vấn đề hệ thống phát sinh do thao tác điều chỉnh không đúng
1. Điều chỉnh phạm vi quá mức, hệ thống dao động
Việc tăng hoặc giảm lượng bùn thải đột ngột một lần gây ra sự thay đổi SRT đột ngột, dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ trong cấu trúc cộng đồng vi sinh vật và dao động đồng bộ của các chỉ số nước thải (NH₃–N, TN, TP, SS).
2. Sai lệch tính toán và đo lường SRT
Giám sát MLSS không chính xác, lưu lượng thải bùn không được hiệu chuẩn và không tính đến lượng bùn trong bể tuần hoàn/bể lắng thứ cấp dẫn đến sai lệch đáng kể giữa SRT danh nghĩa và SRT thực tế.
3. Thiếu thích ứng nhiệt độ
Tốc độ nitrat hóa giảm đáng kể ở nhiệt độ thấp, và SRT không được kéo dài theo mùa, dẫn đến tình trạng nitơ amoni vượt tiêu chuẩn thường xuyên vào mùa đông.
4. Mâu thuẫn đồng thời trong khử nitrat và loại bỏ phốt pho
Trong hệ thống bùn đơn, việc duy trì quá trình nitrat hóa dẫn đến SRT dài hơn và loại bỏ phốt pho kém hơn, trong khi ưu tiên loại bỏ phốt pho dẫn đến SRT ngắn hơn và quá trình nitrat hóa không đủ, tạo ra sự đánh đổi giữa hai yếu tố.
5. Thiếu sót về thiết bị và vận hành & bảo trì
Tắc nghẽn bơm bùn, rò rỉ bên trong van và tích tụ bùn trong đường ống thải dẫn đến thải bùn không ổn định, gây ra sự trôi dạt thụ động trong SRT.
(4) Các vấn đề vận hành thứ cấp
• Mất cân bằng DO: SRT dài với MLSS cao dễ gây thiếu oxy cục bộ; SRT ngắn dễ bị sục khí quá mức.
• Cạnh tranh nguồn carbon tăng cường: SRT không hợp lý làm trầm trọng thêm sự cạnh tranh nguồn carbon giữa quá trình khử nitrat và loại bỏ phốt pho, dẫn đến vượt tiêu chuẩn TN và TP đồng thời.
• Kiểm tra kính hiển vi cho thấy các chỉ số sinh học bất thường: SRT ngắn bị chi phối bởi vi khuẩn tự do/sinh vật roi nhỏ; SRT dài cho thấy các chỉ số lão hóa như động vật chân bánh xe và màng nhầy.
