Bể Aerotank Là Gì? Top 6 Loại Bể Aerotank Trong Xử Lý Nước Thải

Nước thải là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Để giải quyết vấn đề này, có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải được áp dụng hiện nay, trong đó bể Aerotank là một giải pháp hiệu quả và được nhiều doanh nghiệp cũng như hộ gia đình lựa chọn. Vậy bể Aerotank là gì và loại bể này mang đến những lợi ích gì trong quy trình xử lý nước thải? Hãy cùng Công ty môi trường Poly Green tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

 

Bể hiếu khí Aerotank trong xử lý nước thải

 

Bể Aerotank là gì?

 

 

Bể Aerotank là một bể xử lý nước thải bằng phương pháp phản ứng sinh học hiếu khí, trong đó các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải dưới tác động của oxy. Bể hiếu khí Aerotank hoạt động dựa trên nguyên lý thổi khí và khuấy trộn, giúp vi sinh vật hiếu khí bám vào các hạt bùn hoạt tính và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải.

 

Cấu tạo và điều kiện thiết kế của bể Aerotank

 

 

Thiết kế bể Aerotank thường có hình chữ nhật hoặc hình tròn, với chiều cao từ 2 – 5 mét. Dưới đáy bể, người ta lắp đặt các đĩa thổi khí và hệ thống phân phối khí. Hệ thống này có chức năng điều hòa lượng khí tại bể, đảm bảo chỉ số DO luôn được duy trì từ 1,5 – 2 mg/l. Do đó, để đạt được hiệu quả cao nhất, hệ thống thổi khí và phân phối khí cần được thiết kế và lắp đặt phù hợp với quy mô và lưu lượng nước thải cần xử lý. Trong quá trình thiết kế và tính toán bể Aerotank, cần xem xét ba yếu tố quan trọng sau:

 

• Tạo điều kiện lý tưởng cho vi sinh vật phát triển và sinh trưởng.

 

• Đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phát triển.

 

• Lưu trữ một lượng lớn bùn trong bể.

 

Dựa trên ba điều kiện trên, khi xây dựng bể Aerotank, việc tính toán chiều cao tối thiểu của bể là quan trọng, cần đảm bảo ít nhất là 2,5m. Điều này đảm bảo rằng khí sẽ được hòa tan trong bể một cách hiệu quả. Nếu bể được thiết kế quá thấp sẽ dẫn đến việc khí bùng lên và không đảm bảo lượng oxy cần thiết trong bể. Thêm vào đó, việc bố trí giá thể bổ sung trong bể cũng là một cách để thúc đẩy quá trình trao đổi chất giữa các vi sinh vật.

 

Nguyên lý vận hành bể hiếu khí Aerotank

 

Nguyên lý vận hành của bể sinh học hiếu khí Aerotank được chia thành 3 quy trình cơ bản với các đặc điểm cơ bản như sau:

 

Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

 

Trong quá trình này, các vi sinh vật xử lý nước thải thuộc nhóm hiếu khí sẽ sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ thành carbon dioxide, nước và các chất dinh dưỡng khác. Theo đó, quá trình này được thể hiện qua phương trình sau: CxHyOz + O2 — Enzyme —> CO2 + H2O + H Ở giai đoạn này, bùn hoạt tính hình thành và phát triển nhanh chóng. Tốc độ oxi hóa tỉ lệ thuận với tốc độ tiêu thụ oxy. Khi đó, các chất thải chứa lượng dinh dưỡng khá cao dẫn đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh nhanh chóng. Cũng chính vì lý do này mà nhu cầu tiêu thụ khí trong bể Aerotank rất lớn.

 

Quá trình tổng hợp tế bào mới

 

 

Sau khi các chất hữu cơ được phân hủy, các vi sinh vật sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng thu được để tổng hợp tế bào mới. Quá trình này được thể hiện qua phương trình sau: CxHyOz + NH3 + O2 — Enzyme —> CO2 + H2O + C5H7NO2 – H Ở quá trình này, các vi sinh vật đã sinh trưởng ổn định, vì vậy nhu cầu tiêu thụ oxy của chúng cũng không thay đổi quá nhiều. Đây cũng là giai đoạn các chất hữu cơ được phân hủy nhiều nhất và hoạt lực của Enzyme trong bùn hoạt tính cũng đạt đến mức cực đại.

 

Quá trình phân hủy nội bào

 

Sau khi các tế bào vi sinh vật chết đi, các chất hữu cơ trong tế bào sẽ tiếp tục được phân hủy bởi các vi sinh vật khác. Quá trình này được thể hiện qua phương trình sau: C5H7NO2 + 5O2 — Enzyme —> 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H Trong quá trình cuối cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy trong bể tiếp tục tăng cao. Dựa trên nguyên lý hoạt động của bể Aerotank thì đây là giai đoạn Nitrat hóa thành các muối Amoni. Sau khi đã chuyển hóa, nhu cầu tiêu thụ oxy tiếp tục giảm xuống nhanh chóng.

 

Các loại bể Aerotank thường được sử dụng để xử lý nước thải

 

Bể Aerotank dạng truyền thống

 

 

Bể hiếu khí Aerotank dạng truyền thống thường được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt có mức độ ô nhiễm trung bình, với BOD < 400 mg/l. Hiệu suất xử lý BOD của bể Aerotank dạng truyền thống đạt 80 – 95%. Nước thải sau bể lắng sơ cấp được khuấy trộn đều với bùn hoạt tính tuần hoàn ở ngay đầu bể hiếu khí Aerotank.

 

Bùn hoạt tính là một tập hợp các vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Lưu lượng tuần hoàn thường từ 20 – 30% lưu lượng nước thải đi vào. Các vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính sử dụng oxy để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải thành carbon dioxide, nước và các chất dinh dưỡng khác. Quá trình này được diễn ra trong khoảng thời gian từ 2 – 6 giờ.

 

>>>Tìm hiểu thêm: Chỉ số BOD, COD là gì? Phương pháp xác định chỉ số trong nước thải.

 

Bể Aerotank tải trọng cao một bậc

 

 

Bể hiếu khí Aerotank tải trọng cao một bậc là một loại bể phản ứng sinh học hiếu khí, được sử dụng để xử lý nước thải có tải trọng BOD cao, thường lớn hơn 500 mg/l. Về nguyên lý hoạt động, nước thải được dẫn vào bể Aerotank và trộn đều với bùn hoạt tính.

 

Bùn hoạt tính là một tập hợp các vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Oxy được cung cấp liên tục cho bể Aerotank thông qua các thiết bị thổi khí. Oxy hòa tan trong nước thải giúp các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất ô nhiễm. Sau một thời gian nhất định, nước thải sẽ được xử lý và chảy sang bể lắng cuối.

 

Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc

 

 

Nước thải công nghiệp thường có BOD > 500 mg/l, chất rắn lơ lửng cao, pH = 6,5 – 9 và nhiệt độ 6 – 32°C. Nước thải công nghiệp sau khi qua bể lắng sơ cấp sẽ được dẫn vào bể hiếu khí Aerotank. Tại đây, nước thải sẽ được trộn đều với bùn hoạt tính – nơi tập hợp các vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải.

 

 

Để quá trình phân hủy các chất ô nhiễm diễn ra hiệu quả, nước thải sẽ được nạp theo bậc. Cách này có tác dụng cân bằng tải trọng BOD theo thể tích bể và giảm độ thiếu hụt oxy ngay đầu bể. Nhờ đó, lượng oxy cần thiết được trải đều theo dọc bể, hiệu suất sử dụng oxy tăng lên và hiệu quả xử lý của bể hiếu khí Aerotank đạt cao hơn.

 

Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

 

Nước thải sau khi qua bể lắng sơ cấp sẽ được dẫn vào ngăn tiếp xúc của bể hiếu khí Aerotank. Tại đây, nước thải sẽ được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái sinh. Trong thời gian rất ngắn, khoảng 0,5 – 1 giờ, bùn hoạt tính sẽ hấp thụ và phân hủy phần lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hòa tan có trong nước thải. Nước thải sau khi được xử lý sẽ chảy sang bể lắng cuối.

 

Bùn lắng ở đáy bể lắng cuối sẽ được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh. Ở bể tái sinh, bùn hoạt tính sẽ được làm thoáng trong thời gian từ 3 – 6 giờ để oxi hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ. Bùn hoạt tính sau khi tái sinh sẽ trở thành ổn định và bùn dư sẽ được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh.

 

Bể Aerotank thông khí kéo dài

 

 

Bể Aerotank thông khí kéo dài là một loại bể phản ứng sinh học hiếu khí, trong đó các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải dưới tác dụng của oxy. Bể này được thiết kế với tải trọng thấp, thời gian thông khí lớn từ 20 – 30 giờ giúp hệ vi sinh trong bể làm việc trong giai đoạn hô hấp nội bào. Bể Aerotank thông khí kéo dài chỉ áp dụng cho các nhà máy xử lý nước thải có công suất nhỏ hơn 3500 m3/ngày.

 

Trong sơ đồ xử lý, không cần xây bể lắng đợt I, nước thải chỉ cần qua lưới chắn đi thẳng vào bể. Toàn bộ cặn lắng ở bể lắng đợt II được tuần hoàn lại bể hiếu khí Aerotank. Bùn dư định kỳ xả ra ngoài là phần bùn đã ổn định không cần công đoạn xử lý ổn định bùn mà chỉ cần xả thẳng vào sân phơi bùn hoạt hoặc nhờ đến các thiết bị làm khô bùn.

 

Bể Aerotank thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh

 

 

Bể Aerotank này là một loại bể phản ứng sinh học hiếu khí, trong đó nước thải, bùn hoạt tính, oxy hòa tan được khuấy trộn đều tức thời, giúp nồng độ các chất được phân bố đều ở mọi phần tử trong bể. Công nghệ khuấy trộn hoàn chỉnh được thực hiện bằng cách sử dụng các thiết bị khuấy trộn cơ khí, tạo ra các vòng xoáy mạnh mẽ, giúp nước thải, bùn hoạt tính và oxy hòa tan được trộn đều.

 

Trong quá trình trộn hoàn toàn, nước thải dâng lên và bùn thải tái sinh được đưa ra đồng nhất qua các bể hiếu khí. Điều này giúp lưu lượng oxy được trộn đều trong cả bể sục khí và hoạt động ổn định khi xử lý tải trọng tăng đột xuất. Thời gian sục khí dao động từ 3 đến 6 giờ, tùy thuộc vào tải trọng BOD của nước thải. Tỷ lệ tuần hoàn trong một hệ thống pha trộn hoàn chỉnh sẽ nằm trong khoảng 50-150 %.

 

So sánh ưu điểm và nhược điểm các loại bể Aerotank

 

STT	Dạng bể	Đặc điểm	Ưu điểm	Nhược điểm	Trường hợp áp dụng
1	Bể bùn hoạt tính truyền thống	Thời gian lưu nước: 6-8 giờ. Lượng gió cấp vào từ 55m3 – 65m3/1kg BOD5. Tuổi của bùn từ 3 – 15 ngày.	Đơn giản Chi phí thấp Phổ biến	Thời gian xử lý lâu Thể tích bể lớn Hiệu quả xử lý 80 – 95%	Xử lý nước thải các khu dân cư, xí nghiệp nhỏ,…
2	Bể bùn hoạt tính tiếp xúc và ổn định	Thời gian lưu nước 4 – 6 giờ. Dòng bùn tái sinh thường chiếm từ 25 – 75%.	Làm giảm thể tích bể phản ứng hoặc làm gia tăng khả năng lưu chứa của bể bùn truyền thống.		Xử lý nước thải sinh hoạt với số lượng lớn hợp chất hữu cơ dưới dạng các phân tử chất rắn.
3	Bể Aerotank có tải trọng cao một bậc	Lượng bùn hồi lưu 10 – 20%. Tải trọng từ 400 – 1000mg. BOD/ bùn/ngày đêm.			Xử lý nước thải công nghiệp các ngành chế biến thịt, sữa
4	Bể Aerotank thông khí được khuấy đảo hoàn chỉnh	Tỷ số F/M cao. Tuổi thọ bùn hoạt tính. Thời gian lưu nước ngắn.	Pha loãng ngay lập tức nồng độ các chất nhiễm bẩn, kể cả chất độc hại (nếu có). Không xảy ra hiện tượng quá tải tại các bể ở một nơi nào đó trong bể. Thích hợp cho xử lý các loại nước thải tải trọng, chỉ số thể tích bùn cao hoặc cặn khó lắng.		Xử lý nước thải có độ ô nhiễm và nồng độ các chất lơ lửng cao; có tải trọng, chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng.
5	Bể Aerotank có tải trọng cao nhiều bậc ngang	Tải trọng 0,3 – 0,6kg. BOD5/m3 ngày. MLSS=1500 – 3000mg/l. Thời gian lưu nước 4 – 8 giờ. Tỷ số F/M = 0.2 – 0.4. Thời gian lưu bùn 5 – 15 ngày. Lượng bùn hồi lưu 15 – 50%.
6	Bể Aerotank có tải trọng cao nhiều bậc đứng	F/M=0.2 – 0.4. MLSS=2000-3500mg/l. HRT=3-5h. Tải trọng 0.5 – 0.9kg/m3 ngày. SRT=5 – 15 ngày. Lượng bùn hồi lưu từ 25-75%.	– Lượng bùn hồi lưu cao – Tải trọng lớn – Thời gian lưu lượng nước tương đối thấp		Nước thải thành phố

 

Cách bố trí Bể Anoxic kết hợp Aerotank

 

 

Bể Anoxic thường được làm bằng bê tông cốt thép hoặc thép có hình trụ hoặc hình chữ nhật. Bể Anoxic có cấu tạo với 3 bộ phận cơ bản gồm:

 

• Thiết bị khuấy trộn chìm: Thiết bị khuấy trộn được sử dụng để trộn đều nước thải và bùn hoạt tính trong bể Anoxic. Thiết bị khuấy trộn có thể là bơm hoặc cánh khuấy.

 

• Hệ thống cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh thiếu khí phát triển: Vi sinh thiếu khí cần các chất dinh dưỡng như NH4+, NO2-,... để phát triển. Hệ thống cung cấp dinh dưỡng có thể là bể khử khí hoặc bể nitrat hóa.

 

• Hệ thống hồi lưu bùn lại bể Anoxic: Bùn hoạt tính trong bể Anoxic sẽ được tuần hoàn lại bể Aerotank để tiếp tục quá trình phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ.

 

Các cách bố trí khác nhau sẽ đi kèm với ưu điểm và nhược điểm riêng. Tùy thuộc vào công nghệ cụ thể và mục tiêu xử lý để xem xét vị trí đặt bể Anoxic trước hay sau bể hiếu khí Aerotank. Như đã đề cập trước đó, để tận dụng hiệu quả nguồn cacbon hữu cơ cho việc xây dựng tế bào của vi sinh vật Denitrifier (đảm bảo quá trình nitrat hóa), ta có hai lựa chọn cách bố trí bể Anoxic một cách hợp lý. Quá trình này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo hiệu suất xử lý cao trước khi nước thải được xả ra môi trường.

 

Một số sự cố thường gặp khi vận hành bể hiếu khí Aerotank

 

 

Bể Aerotank là một phần quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải sinh học. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, bể hiếu khí Aerotank có thể gặp phải một số sự cố, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Dưới đây là một số sự cố thường gặp trong bể Aerotank và cách khắc phục:

 

• Bùn phát triển phân tán: Nguyên nhân là do chất hữu cơ quá tải, độ pH quá thấp, thiếu dinh dưỡng, các yếu tố gây độc, hoặc quá trình trộn quá mạnh. Cách khắc phục là giảm lưu lượng nước đầu vào, trung hòa độ pH, bổ sung dinh dưỡng, kiểm soát các yếu tố gây độc, hoặc giảm lưu lượng khí tiến vào bể.

 

• Bùn không kết dính được: Nguyên nhân là do bùn để quá lâu. Cách khắc phục là giảm tốc độ của dòng thải.

 

• Bùn khối: Nguyên nhân là do tốc độ tăng trưởng của bùn quá thấp hoặc hoạt tính của bùn khá yếu. Cách khắc phục là kích hoạt dinh dưỡng, giảm lượng nước thải chảy vào bể Aerotank.

 

• Bùn nổi: Nguyên nhân là do lưu lượng và áp lực thông khí trong bể vượt quá mức hoặc do nồng độ Nitrat quá cao. Cách khắc phục là tăng tốc độ tuần hoàn, điều chỉnh tuổi thọ của bùn, giảm áp lực và lưu lượng thông khí trong bể Aerotank.

 

• Bọt váng xuất hiện trên bề mặt: Nguyên nhân là do bùn lắng trong bể quá lâu, trong bể chứa nhiều dầu mỡ, chất béo hoặc chất tạo bọt. Cách khắc phục là tăng tuổi thọ bùn, pha loãng nước thải, tăng lượng nước thải, giảm dầu mỡ và các chất béo, giảm vi khuẩn tạo bọt.

 

Tùy thuộc vào các yếu tố cụ thể của hệ thống và đặc tính của nước thải, vị trí lắp đặt bể hiếu khí Aerotank có thể khác nhau để đảm bảo hiệu quả tối đa. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thi công hệ thống xử lý nước thải, Poly Green tự hào cung cấp các giải pháp lắp đặt bể Aerotank đạt được hiệu quả tối ưu với chi phí tiết kiệm nhất. Ngoài ra, nếu khách hàng có nhu cầu nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải do có dấu hiệu xuống cấp thì hãy liên hệ ngay đến Polygreen để được tư vấn miễn phí nhé!