Vận hành một nhà máy xử lý nước thải là một quá trình liên tục quan sát, đo lường và điều chỉnh. Đặc điểm nước thải đầu vào có thể thay đổi theo từng giờ, trong khi các hệ thống sinh học có thể cần vài ngày để phản ứng.
Do đó, vận hành thành công phụ thuộc vào việc xác định xu hướng thay vì phản ứng với một kết quả riêng lẻ. Người vận hành phải hiểu cách tải đầu vào, sục khí, tình trạng sinh khối, lắng, thải bùn, xử lý hóa chất và độ tin cậy của thiết bị ảnh hưởng lẫn nhau.
28 mẹo thực tế sau đây bao gồm các lĩnh vực quan trọng nhất của việc vận hành nhà máy xử lý nước thải.
I. Giám sát và Kiểm soát Quy trình
1
Thiết lập Kế hoạch Lấy Mẫu Nhất quán
Các vị trí lấy mẫu, tần suất, dụng cụ chứa và phương pháp phân tích phải được xác định rõ ràng. Các điểm giám sát phổ biến bao gồm nước thải đầu vào, đầu ra xử lý sơ cấp, bể sục khí, bể lắng thứ cấp, bùn tuần hoàn, bùn thải và nước thải cuối cùng.
Lấy mẫu đại diện là điều cần thiết. Một mẫu được thu thập từ một vị trí không phù hợp có thể cho kết quả chính xác về mặt kỹ thuật nhưng không phản ánh chính xác quy trình xử lý.
2
Theo dõi Xu hướng, Không phải các con số riêng lẻ
Một kết quả COD, oxy hòa tan hoặc lắng bùn không thể mô tả đầy đủ tình trạng của một hệ thống xử lý nước thải.
So sánh các chỉ số hiện tại với dữ liệu vận hành lịch sử.
So sánh nồng độ đầu vào và đầu ra.
Xem xét sự khác biệt giữa các ca làm việc, các giai đoạn sản xuất và các mùa.
Đánh giá kết quả phòng thí nghiệm cùng với quan sát tại hiện trường.
Phân tích xu hướng có thể phát hiện ra vấn đề đang phát triển trước khi nó gây ra sự cố về chất lượng nước thải đầu ra.
3
Duy trì Hồ sơ Vận hành Hoàn chỉnh
Thông tin vận hành quan trọng phải được ghi lại với tần suất nhất quán và bằng các đơn vị tiêu chuẩn hóa.
Lưu lượng, pH, COD hoặc BOD và chất rắn lơ lửng
Amoniac nitơ, tổng nitơ và tổng phốt pho
Oxy hòa tan, MLSS và MLVSS
Lắng bùn và độ sâu lớp bùn
Tiêu thụ hóa chất và sản xuất bùn
Tình trạng thiết bị và giờ hoạt động
Mùi, màu sắc, bọt, rung động bất thường và điều kiện thời tiết cũng nên được ghi lại để khắc phục sự cố trong tương lai.
4
Hiệu chuẩn Thiết bị Định kỳ
Các máy phân tích trực tuyến và thiết bị cầm tay dần mất độ chính xác do lão hóa cảm biến, bám bẩn, cáp bị hỏng hoặc hiệu chuẩn không chính xác.
Các chương trình hiệu chuẩn và bảo trì nên bao gồm máy đo pH, máy đo oxy hòa tan, lưu lượng kế, máy đo độ đục, máy đo ORP, máy đo mức bùn và thiết bị phòng thí nghiệm.
Một chỉ số đọc không chính xác có thể nguy hiểm hơn là không có chỉ số nào vì nó có thể trông đáng tin cậy nhưng lại dẫn người vận hành đi sai hướng.
5
Bảo quản Mẫu Đúng cách
Hoạt động sinh học, quá trình oxy hóa, bay hơi và kết tủa có thể làm thay đổi mẫu nước thải sau khi thu thập. Người vận hành nên tuân theo tiêu chuẩn phân tích áp dụng cho việc lựa chọn dụng cụ chứa, làm lạnh, bảo quản hóa chất và thời gian giữ mẫu tối đa.
Mỗi mẫu phải được dán nhãn với điểm lấy mẫu, ngày, giờ và thông tin người lấy mẫu.
6
Xác nhận Kết quả Bất thường Trước khi Điều chỉnh Quy trình
Khi một kết quả xét nghiệm thay đổi đột ngột, trước tiên hãy xác định xem sự thay đổi đó có thực sự xảy ra không.
Kiểm tra vị trí lấy mẫu và phương pháp thu thập.
Xác minh hiệu chuẩn thiết bị và tình trạng thuốc thử.
Xem xét các yếu tố pha loãng và phép tính.
Kiểm tra thiết bị và điều kiện dòng chảy.
Kiểm tra các thay đổi trong sản xuất thượng nguồn.
Tránh thực hiện điều chỉnh lớn dựa trên một phép đo đáng ngờ.
II. Quản lý Quy trình Bùn Hoạt tính
7
Giữ pH trong Phạm vi Sinh học Ổn định
Hầu hết các hệ thống bùn hoạt tính hoạt động tốt nhất trong điều kiện trung tính gần đúng, mặc dù phạm vi tối ưu phụ thuộc vào nước thải và quần thể vi sinh vật.
Thay đổi pH đột ngột có thể ức chế hoạt động sinh học ngay cả khi pH cuối cùng nằm trong phạm vi hoạt động bình thường. Nếu cần điều chỉnh, hóa chất nên được đưa vào từ từ với quá trình trộn đầy đủ.
8
Tránh Thay đổi Nhiệt độ Đột ngột
Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, hiệu quả truyền oxy, tốc độ phản ứng và hiệu suất lắng.
Nhiệt độ thấp có thể làm chậm quá trình loại bỏ chất hữu cơ và nitrat hóa, trong khi nhiệt độ cao làm giảm độ hòa tan của oxy. Thay đổi nhiệt độ đột ngột thường gây rối loạn hơn là biến đổi theo mùa dần dần.
9
Kiểm soát Oxy Hòa tan theo Nhu cầu Thực tế
Oxy hòa tan không đủ có thể gây mùi hôi, loại bỏ chất hữu cơ kém, nitrat hóa không hoàn toàn và bùn sẫm màu. Sục khí quá mức lãng phí năng lượng và có thể làm vỡ các bông bùn thành các hạt nhỏ hơn.
Nhiều hệ thống bùn hoạt tính hoạt động ở mức khoảng 1,5–3,0 mg/L DO, nhưng mục tiêu phù hợp phụ thuộc vào tải hữu cơ, yêu cầu loại bỏ amoniac, nhiệt độ, cấu hình bể và nhu cầu trộn.
Đo DO ở nhiều vị trí và độ sâu thay vì chỉ dựa vào một điểm đo tiện lợi.
10
Sử dụng MLSS và MLVSS Cùng nhau
MLSS đại diện cho tổng chất rắn lơ lửng trong bể sinh học, trong khi MLVSS cung cấp ước tính về phần hữu cơ của chúng.
Giá trị MLSS cao không phải lúc nào cũng cho thấy lượng sinh khối hoạt động lớn. Chất rắn vô cơ và trơ có thể tích tụ, đặc biệt là ở các nhà máy tiếp nhận nước thải công nghiệp.
11
Thực hiện Kiểm tra Lắng Bùn Định kỳ
Kiểm tra lắng trong 30 phút là một quan sát hàng ngày đơn giản nhưng có giá trị. Ghi lại tốc độ lắng, thể tích lắng, độ trong của nước nổi, cấu trúc bông bùn, bùn nổi và bùn dạng kim.
Đường cong lắng trực quan có thể tiết lộ những thay đổi sinh học trước khi kết quả số cuối cùng trở nên bất thường.
12
Theo dõi Chỉ số Thể tích Bùn
Chỉ số thể tích bùn thường được sử dụng để đánh giá đặc tính lắng của bùn hoạt tính.
SVI = Thể tích Bùn Lắng trong 30 phút ÷ Nồng độ MLSS
Đánh giá SVI như một xu hướng. Giá trị tăng có thể cho thấy sự phát triển bùn bị phình to, trong khi giá trị thấp bất thường có thể liên quan đến chất rắn vô cơ đậm đặc hoặc bùn cũ, bị nén chặt. Không có SVI lý tưởng phổ quát cho mọi nhà máy.
13
Kiểm soát Tỷ lệ Thức ăn trên Vi sinh vật
Tỷ lệ F/M so sánh tải hữu cơ phân hủy sinh học đầu vào với sinh khối có sẵn để xử lý nó.
Tỷ lệ F/M cao có thể gây tiêu thụ oxy nhanh, sự phát triển phân tán, lắng kém và COD đầu ra cao. Tỷ lệ thấp có thể tạo ra bùn cũ, nội sinh và các hạt rắn lơ lửng mịn.
Lưu lượng, nồng độ hữu cơ, thể tích bể sục khí và MLVSS luôn phải được xem xét cùng nhau.
14
Quản lý Thời gian Lưu giữ Bùn
Thời gian lưu giữ bùn ảnh hưởng đến tuổi của sinh khối và thành phần vi sinh vật. SRT không đủ có thể rửa trôi các sinh vật nitrat hóa phát triển chậm, trong khi SRT quá mức có thể làm tăng hô hấp nội sinh, các hạt rắn mịn và nhu cầu sục khí.
Việc thải bùn nên dựa trên lượng chất rắn tồn kho và xu hướng quy trình thay vì chỉ dựa vào phán đoán trực quan.
15
Xem xét Tỷ lệ Dinh dưỡng như một Điểm Khởi đầu
Tỷ lệ BOD:nitơ:phốt pho khoảng 100:5:1 thường được sử dụng làm tài liệu tham khảo ban đầu cho xử lý sinh học hiếu khí.
Nó không nên được coi là một công thức liều lượng cố định. Yêu cầu thực tế phụ thuộc vào hàm lượng hữu cơ phân hủy sinh học, năng suất sinh khối, nồng độ dinh dưỡng hiện có, mục tiêu xử lý và tuổi bùn.
16
Thích ứng Sinh khối trong Quá trình Khởi động
Trong quá trình vận hành thử hoặc phục hồi sau khi ngừng hoạt động kéo dài, tải nước thải nên được tăng dần.
Giới thiệu bùn mầm phù hợp.
Duy trì sục khí và trộn đầy đủ.
Tăng tải nước thải theo từng giai đoạn.
Giám sát pH, DO, lắng, COD và loại bỏ amoniac.
Tránh tải sốc độc hại hoặc tải trọng cao.
17
Chẩn đoán Bọt trước khi Áp dụng Biện pháp Xử lý
Bọt có thể do chất hoạt động bề mặt, sinh khối thấp, tuổi bùn quá cao, vi sinh vật dạng sợi, sục khí quá mức hoặc thay đổi đột ngột ở nước thải đầu vào.
Bọt trắng nhẹ và không ổn định có thể xuất hiện trong quá trình khởi động hoặc điều kiện sinh khối thấp.
Bọt nâu đặc và dai dẳng có thể liên quan đến tuổi bùn quá cao hoặc sinh vật dạng sợi.
Bọt đột ngột có mùi hóa chất có thể chỉ ra sự xả thải công nghiệp bất thường.
Chất chống tạo bọt phù hợp có thể kiểm soát tạm thời, nhưng nguồn gốc sâu xa vẫn nên được điều tra.
18
Phản ứng với Bùn Phình to một cách Hệ thống
Bùn phình to không nên chỉ được xử lý bằng cách tăng liều lượng hóa chất.
Kiểm tra phân bố oxy hòa tan và tải hữu cơ.
Đánh giá cân bằng dinh dưỡng, pH và độ kiềm.
Kiểm tra sự hiện diện của sulfide, nước thải bị phân hủy hoặc các hợp chất độc hại.
Xem xét tuổi bùn, lưu lượng tuần hoàn và hiệu suất vùng chọn lọc.
Sử dụng kính hiển vi khi có sẵn.
19
Tối ưu hóa Lưu lượng Bùn Hoạt tính Tuần hoàn
Tốc độ bùn tuần hoàn không đủ có thể cho phép chất rắn tích tụ trong bể lắng thứ cấp. Tốc độ quá mức có thể làm tăng tải thủy lực và giảm hiệu suất bể lắng.
Các điều chỉnh nên xem xét độ sâu lớp bùn, đặc tính lắng, lưu lượng đầu vào và nồng độ chất rắn trong bể sục khí.
20
Thải Bùn một cách Nhất quán
Việc thải bùn không đều có thể tạo ra những thay đổi lớn về tuổi bùn và độ ổn định sinh học.
Duy trì thời gian lưu giữ bùn mục tiêu.
Ngăn ngừa sự tích tụ chất rắn không cần thiết.
Ổn định nhu cầu oxy và hiệu suất lắng.
Phối hợp việc thải bùn với khả năng làm khô bùn.
Sau một điều chỉnh lớn, hãy cho hệ thống sinh học đủ thời gian để phản ứng trước khi thay đổi một biến số quan trọng khác.
III. Thiết bị và Vận hành Đơn vị
21
Kiểm tra Thiết bị Lưới lọc và Tách Cát
Lưới lọc bị tắc có thể gây ngập lụt thượng nguồn, dòng chảy không đều và hư hỏng thiết bị. Cát tích tụ làm giảm thể tích bể hiệu quả và tăng hao mòn cho máy bơm và đường ống.
Kiểm tra chênh lệch mức lưới lọc, cơ chế làm sạch, băng tải, máy bơm cát, tần suất loại bỏ chất thải, mùi và tình trạng vệ sinh.
22
Bảo vệ Máy bơm khỏi Chạy khô và Tắc nghẽn
Trước khi khởi động máy bơm, hãy xác minh vị trí van, mức chất lỏng, tình trạng mồi, nguồn điện và khả năng quay tự do.
Trong quá trình vận hành, hãy giám sát lưu lượng, áp suất, dòng điện động cơ, rung động, tiếng ồn, nhiệt độ và rò rỉ. Những thay đổi đột ngột có thể chỉ ra sự tắc nghẽn, xâm thực, hư hỏng ổ trục hoặc vị trí van không chính xác.
23
Bảo trì Máy thổi khí và Thiết bị Sục khí
Sục khí thường là một trong những yếu tố tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong nhà máy xử lý nước thải.
Kiểm tra bộ lọc khí, bôi trơn và độ căng của dây đai.
Giám sát nhiệt độ ổ trục, dòng điện, áp suất và lưu lượng khí.
Điều tra ngay lập tức các rung động hoặc tiếng ồn bất thường.
Kiểm tra các bể sục khí xem có phân bố bọt không đều không.
Bọt không đều hoặc DO thấp cục bộ có thể chỉ ra các bộ khuếch tán bị tắc hoặc hỏng.
24
Giám sát Hiệu suất Bể lắng Thứ cấp
Bể lắng thứ cấp phải tách chất rắn sinh học đồng thời tuần hoàn bùn đã lắng và xả nước thải trong.
Giám sát độ sâu lớp bùn và chất rắn trên bề mặt.
Kiểm tra độ trong của nước thải và độ sạch của máng tràn.
Kiểm tra hoạt động của máy cào và thiết bị loại bỏ váng.
Xem xét phân bố thủy lực và lưu lượng bùn tuần hoàn.
Bùn nổi lên có thể do quá trình khử nitrat. Nước thải đục có thể do quá tải thủy lực, tạo bông bùn kém hoặc các vấn đề về lắng sinh học.
25
Sử dụng Quy trình Khởi động và Dừng Tiêu chuẩn
Thiết bị không nên chỉ được khởi động hoặc dừng dựa trên trí nhớ. Các quy trình bằng văn bản nên xác nhận vị trí van, mức chất lỏng, bôi trơn, nguồn điện, khóa liên động, báo động, hướng quay và sự sẵn sàng của thiết bị hạ nguồn.
Sau khi bảo trì, hãy xác minh rằng các công cụ, giá đỡ tạm thời và các bộ phận đã ngắt kết nối đã được loại bỏ hoặc khôi phục trước khi khởi động lại thiết bị.
IV. Xử lý Hóa chất và Làm khô Bùn
26
Tối ưu hóa Liều lượng Hóa chất bằng Thử nghiệm Jar
Liều lượng hóa chất nên phản ứng với điều kiện nước thải thực tế thay vì cố định quanh năm.
So sánh các loại sản phẩm và liều lượng khác nhau.
Đánh giá trình tự liều lượng và pH.
Quan sát kích thước bông bùn, độ bền và tốc độ lắng.
Kiểm tra độ trong của nước nổi và sản xuất bùn.
So sánh tổng chi phí xử lý thay vì chỉ giá hóa chất.
Trong các hệ thống keo tụ và tạo bông, chất keo tụ thường yêu cầu phân tán nhanh và hoàn toàn. Sau đó, chất tạo bông được đưa vào dưới điều kiện trộn nhẹ nhàng hơn để tạo ra các bông bùn lớn hơn mà không làm vỡ chúng.
Tùy thuộc vào nước thải, PAC, ACH, PolyDADMAC, polyamine hoặc chất khử màu nước có thể được đánh giá trong quá trình tiền xử lý. Sau đó, polyacrylamide có thể tăng cường tạo bông và cải thiện quá trình tách rắn-lỏng.
Việc lựa chọn sản phẩm, pH và trình tự liều lượng luôn phải được xác nhận bằng nước thải thực tế.
27
Chuẩn bị Dung dịch Polymer Đúng cách
Việc chuẩn bị polymer không chính xác là nguyên nhân phổ biến gây ra hiện tượng tạo bông yếu hoặc không nhất quán.
Sử dụng nước chuẩn bị sạch.
Thêm polymer dạng bột từ từ để tránh tạo thành các cục vón cục.
Tránh đổ toàn bộ bột vào một vị trí.
Cung cấp quá trình trộn đầy đủ mà không gây ra lực cắt quá mức.
Cho phép thời gian hydrat hóa và trưởng thành đầy đủ.
Giữ cho các bể chuẩn bị, máy bơm và đường ống sạch sẽ.
Dung dịch làm việc pha loãng thường dễ phân tán hơn polymer đậm đặc. Nồng độ và thời gian trưởng thành phù hợp phụ thuộc vào loại sản phẩm và thiết bị liều lượng.
28
Đánh giá Toàn bộ Hệ thống Làm khô Bùn
Hiệu suất làm khô kém không phải lúc nào cũng do polymer gây ra. Toàn bộ hệ thống xử lý và làm khô nên được đánh giá.
Nồng độ bùn đầu vào và tình trạng sinh học
Tuổi bùn và pH
Loại polymer, liều lượng và cách chuẩn bị dung dịch
Cường độ trộn và thời gian tạo bông
Tải thiết bị và tình trạng cơ khí
Độ khô của bánh bùn, năng suất và khả năng thu hồi chất rắn
Độ trong của nước lọc hoặc nước ly tâm
Polymer tốt nhất không nhất thiết là loại tạo ra bông bùn lớn nhất nhìn thấy được. Việc lựa chọn nên xem xét độ khô của bánh bùn, khả năng thu hồi chất rắn, năng suất, mức tiêu thụ polymer và tổng chi phí vận hành.
Một Chuỗi Khắc phục Sự cố Thực tế
Hiệu suất ổn định đến từ sự phối hợp kiểm soát quy trình thay vì các điều chỉnh riêng lẻ. Khi xảy ra sự cố xử lý, chuỗi sau đây có thể giúp người vận hành xác định nguyên nhân một cách hiệu quả hơn.
01Xác nhận rằng kết quả phân tích là chính xác.
02Xem xét các xu hướng đầu vào và vận hành.
03Kiểm tra thiết bị, dòng chảy và tình trạng bể.
04Đánh giá các chỉ số quy trình sinh học.
05Thực hiện các thử nghiệm phòng thí nghiệm hoặc thử nghiệm jar có kiểm soát.
06Chỉ thay đổi một biến số chính tại một thời điểm.
07Ghi lại phản ứng trước khi thực hiện điều chỉnh khác.
08Xác nhận hiệu suất trong điều kiện nhà máy thực tế.
Nguyên tắc Vận hành Quan trọng
Các hệ thống sinh học thường phản ứng chậm hơn các hệ thống xử lý hóa học. Tránh thực hiện nhiều điều chỉnh lớn trong một khoảng thời gian ngắn vì tác động kết hợp có thể khiến nguyên nhân thực sự của vấn đề trở nên khó xác định.
Câu hỏi thường gặp
1. Những thông số nào một nhà máy xử lý nước thải nên giám sát hàng ngày?
Giám sát hàng ngày thường bao gồm lưu lượng, pH, oxy hòa tan, COD hoặc BOD, chất rắn lơ lửng, amoniac, MLSS, hiệu suất lắng bùn, độ sâu lớp bùn và mức tiêu thụ hóa chất. Kế hoạch giám sát chính xác phụ thuộc vào quy trình xử lý và yêu cầu xả thải.
2. Mức oxy hòa tan lý tưởng trong bể sục khí là bao nhiêu?
Nhiều hệ thống bùn hoạt tính hoạt động ở mức khoảng 1,5–3,0 mg/L, nhưng không có mục tiêu phổ quát. Mức DO chính xác phụ thuộc vào tải hữu cơ, loại bỏ amoniac, nhiệt độ, cấu hình bể và yêu cầu trộn.
3. Tại sao bùn hoạt tính lắng kém?
Các nguyên nhân có thể bao gồm thiếu oxy, sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi, mất cân bằng dinh dưỡng, tải sốc, tuổi bùn không phù hợp, nước thải độc hại, quá tải thủy lực hoặc tạo bông bùn yếu. Cần đánh giá nhiều chỉ số trước khi chọn hành động khắc phục.
4. Tại sao nhu cầu hóa chất thay đổi khi lưu lượng nước thải ổn định?
Lưu lượng chỉ là một yếu tố ảnh hưởng đến mức tiêu thụ hóa chất. Độ đục, màu sắc, pH, độ kiềm, chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan, nhiệt độ và điều kiện sản xuất thượng nguồn có thể thay đổi ngay cả khi lưu lượng thủy lực không đổi.
5. PAC và PAM có nên được thêm cùng lúc không?
Chúng thường được thêm vào các giai đoạn riêng biệt. PAC yêu cầu trộn nhanh để làm mất ổn định các hạt lơ lửng và keo. Sau đó, PAM được đưa vào dưới điều kiện trộn nhẹ nhàng hơn để tạo và bảo quản các bông bùn lớn hơn. Trình tự tối ưu nên được xác nhận thông qua thử nghiệm jar.
6. Làm thế nào để cải thiện hiệu suất làm khô bùn?
Xem xét nồng độ bùn đầu vào, tuổi bùn, loại polymer, cách chuẩn bị polymer, liều lượng, quá trình trộn, tải thiết bị và tình trạng cơ khí. Hiệu suất nên được đánh giá bằng độ khô của bánh bùn, khả năng thu hồi chất rắn, năng suất và tổng chi phí xử lý thay vì chỉ kích thước bông bùn.
Các phạm vi hoạt động được đề cập trong bài viết này là tài liệu tham khảo chung. Giới hạn hoạt động cuối cùng và các chương trình hóa chất nên được xác định theo thiết kế nhà máy, giấy phép xả thải, hướng dẫn sử dụng thiết bị, đặc điểm nước thải và thử nghiệm tại chỗ.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski
