Mục lục bài viết

Khắc phục Sự cố Thường gặp trong Vận hành SBR

Công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactor) là một trong những phương pháp xử lý nước thải sinh học phổ biến hiện nay. Nhờ tính linh hoạt, khả năng xử lý hiệu quả các chất hữu cơ, nitơ và photpho, SBR đã được ứng dụng rộng rãi ở các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, nhiều sự cố thường gặp có thể ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý, gây mất ổn định và tăng chi phí vận hành.

Việc nhận biết, chẩn đoán và khắc phục kịp thời các sự cố này là vô cùng quan trọng để đảm bảo hệ thống SBR hoạt động ổn định, bền vững. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về các sự cố thường gặp trong vận hành SBR, nguyên nhân và các giải pháp khắc phục chi tiết, cũng như các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

2. Tổng quan về Công nghệ SBR

2.1. Khái niệm SBR

Bể SBR là hệ thống xử lý nước thải theo chu trình, trong đó các quá trình xử lý (như làm đầy, trộn, lắng, rút nước và nghỉ) đều được thực hiện trong cùng một bể theo từng đợt liên tiếp. Ưu điểm của SBR gồm:

Không cần hệ thống tuần hoàn bùn phức tạp.
Khả năng xử lý nước thải có lưu lượng thấp đến trung bình.
Thiết kế đơn giản, dễ dàng vận hành tự động qua hệ thống PLC và SCADA.

2.2. Nguyên lý hoạt động

Quy trình vận hành SBR thường được chia thành 5 giai đoạn chính:

Pha làm đầy (Fill): Nước thải được đưa vào bể, cùng với bùn hoạt tính đã được duy trì ở mức cần thiết.
Pha phản ứng (React): Hỗn hợp nước thải và bùn được khuấy trộn và sục khí, tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa amoniac thành nitrat.
Pha lắng (Settle): Sau khi phản ứng, hệ thống được để yên để bùn hoạt tính lắng xuống đáy, giúp tách nước đã xử lý ra khỏi bùn.
Pha rút nước (Draw): Nước sạch được rút ra khỏi bể, trong khi bùn hoạt tính được giữ lại để sử dụng cho chu kỳ tiếp theo.
Pha nghỉ (Idle): Thời gian chờ giữa các chu kỳ xử lý giúp hệ thống ổn định trước khi bắt đầu chu kỳ mới.

Ngoài ra, một bước quan trọng là xả bùn dư để loại bỏ bùn đã cũ, không còn hoạt tính, giúp duy trì hiệu quả xử lý của hệ thống.

3. Những Sự cố Thường gặp trong Vận hành SBR

Trong quá trình vận hành, các nhà máy SBR thường gặp phải một số sự cố phổ biến sau:

3.1. Sự cố bùn vượt mức và tắc nghẽn

Nguyên nhân:

Quá tải nước thải đầu vào gây ra sự tăng đột biến của chất hữu cơ.
Vi sinh vật dạng sợi phát triển quá mức, gây ra hiện tượng “bùn vượt mức” trong bể hiếu khí.
Thiết kế bể SBR không tối ưu dẫn đến tích tụ bùn khi pha lắng không hiệu quả.

Hậu quả:

Ức chế sự phát triển của vi sinh vật xử lý, giảm hiệu quả xử lý COD, BOD.
Gây nghẹt hệ thống sục khí, làm giảm lưu lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa.

Giải pháp khắc phục:

Thường xuyên kiểm tra và đo nồng độ bùn; nếu vượt mức cho phép (ví dụ, trên 3 cm lớp bùn nổi) cần tiến hành rút bùn bằng hệ thống xả bùn tự động.
Sửa chữa và bảo trì bơm bùn, ống dẫn, van thông qua việc làm sạch, kiểm tra định kỳ.
Điều chỉnh tải trọng đầu vào và bổ sung dinh dưỡng (nếu cần) nhằm cân bằng tỷ lệ F/M (Food/Microorganism).

3.2. Sự cố hiện tượng “nổi bọt”

Nguyên nhân:

Sự xuất hiện của vi sinh vật dạng sợi, tạo ra các chất ngoại bào (EPS) gây ra hiện tượng bọt.
Sự thay đổi đột ngột nồng độ chất hữu cơ, tải trọng cao hoặc sự có mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước thải.

Hậu quả:

Bọt nổi làm giảm khả năng lắng của bùn hoạt tính, làm mất hiệu quả xử lý.
Gây cản trở quá trình sục khí, làm giảm lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phản ứng.

Giải pháp khắc phục:

Điều chỉnh tỷ số F/M bằng cách tăng MLSS (nồng độ bùn hoạt tính) hoặc giảm tải trọng.
Kiểm tra và hạn chế sử dụng các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt trong nước thải.
Nếu bọt xuất hiện nghiêm trọng, có thể bổ sung hóa chất phá bọt an toàn hoặc sử dụng chế phẩm vi sinh để phục hồi hệ sinh học.

3.3. Sự cố mất hoạt tính của vi sinh vật

Nguyên nhân:

Sự thay đổi đột ngột của tải trọng chất hữu cơ (COD, BOD) trong nước thải.
Nồng độ oxy hòa tan thấp hoặc quá cao không ổn định, gây ra sự “sốc tải” cho vi sinh vật.
Nhiệt độ, pH hoặc tỷ lệ dinh dưỡng không phù hợp với điều kiện phát triển của vi sinh.

Hậu quả:

Vi sinh vật chết hoặc mất hoạt tính, dẫn đến hiệu quả xử lý giảm sút, nước thải sau xử lý không đạt tiêu chuẩn.
Tích tụ bùn chết, gây tắc nghẽn hệ thống.

Giải pháp khắc phục:

Điều chỉnh nồng độ oxy (DO) trong bể thông qua việc kiểm soát sục khí, đảm bảo DO đạt mức 2-4 mg/l.
Bổ sung dinh dưỡng, đặc biệt là Nitơ và Photpho, theo tỷ lệ BOD:N:P lý tưởng (100:5:1) để vi sinh có đủ chất dinh dưỡng phát triển.
Áp dụng chế phẩm vi sinh có hoạt tính cao để phục hồi hệ sinh học bị sốc tải.

3.4. Sự cố ảnh hưởng đến quá trình lắng bùn

3.4.1 Bùn khó lắng (SVI cao)

Nguyên nhân:

Thời gian lắng không đủ do quá trình khuấy quá mạnh trong pha phản ứng.
Tỷ số bùn không đạt yêu cầu (SVI, SVI < 80 ml/g hoặc > 150 ml/g), dẫn đến bùn khó lắng xuống đáy bể.

Hậu quả:

Nước sau xử lý bị đục, chất rắn lơ lửng cao, ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
Tăng chi phí vận hành do phải điều chỉnh lại các thông số vận hành và xả bùn.

Giải pháp khắc phục:

Điều chỉnh thời gian và cường độ khuấy, đảm bảo pha phản ứng không quá mạnh làm phá vỡ bông bùn.
Kiểm soát tỷ số F/M, theo dõi các chỉ số SVI, SV để đảm bảo bùn lắng nhanh và hiệu quả.
Thường xuyên xả bùn dư để tránh tích tụ quá mức.

3.4.2 Bùn trôi theo nước ra

Mô tả: Bùn xuất hiện ở nước đầu ra sau xử lý.
Nguyên nhân: Decanter bị hỏng, mực nước xả quá thấp.
Giải pháp: Kiểm tra và sửa chữa decanter, điều chỉnh mực nước xả.

3.5 Sự cố liên quan đến quá trình phản ứng:

Hiệu suất xử lý BOD, COD thấp:

Mô tả: Nồng độ BOD, COD đầu ra cao hơn tiêu chuẩn.
Nguyên nhân: Thiếu oxy, vi sinh vật yếu, thời gian phản ứng không đủ, tải trọng quá cao, độc tố.
Giải pháp: Tăng cường sục khí, kiểm tra và bổ sung vi sinh (nếu cần), tăng thời gian phản ứng, giảm tải trọng, kiểm tra và loại bỏ độc tố.

Hiệu suất khử nitơ, photpho kém:

Mô tả: Nồng độ nitơ, photpho tổng đầu ra cao.
Nguyên nhân: Điều kiện anoxic/anaerobic không đảm bảo, thiếu carbon hữu cơ (cho quá trình khử nitơ), pH không phù hợp.
Giải pháp: Tối ưu hóa thời gian các pha anoxic/anaerobic, bổ sung nguồn carbon (nếu cần), kiểm tra và điều chỉnh pH.

pH không ổn định:

Nguyên nhân: Nước thải có tính axit hoặc kiềm mạnh, quá trình sinh học tạo ra axit hoặc bazơ.
Giải pháp: Bổ sung hóa chất điều chỉnh pH (axit hoặc bazơ).

Thiếu oxy (DO thấp):

Nguyên nhân: Máy thổi khí yếu/hỏng, hệ thống phân phối khí bị tắc.
Giải pháp: Kiểm tra, sửa chữa/thay thế máy thổi khí, vệ sinh hệ thống phân phối khí.

Nhiệt độ không phù hợp:

Nguyên nhân: Thời tiết quá nóng hoặc quá lạnh.
Giải pháp: Có biện pháp giữ nhiệt (mùa đông) hoặc làm mát (mùa hè) cho bể SBR.

Độc tố trong nước thải:

Nguyên nhân: Nước thải chứa kim loại nặng, hóa chất độc hại.
Giải pháp: Xử lý sơ bộ để loại bỏ độc tố trước khi đưa vào SBR.

Sự cố liên quan đến thiết bị:

- Máy thổi khí hỏng/yếu: Không đủ oxy cung cấp cho quá trình hiếu khí.
  - Giải pháp: Kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa hoặc thay thế.
- Hệ thống van, đường ống bị tắc nghẽn/rò rỉ: Ảnh hưởng đến quá trình nạp, xả nước.
  - Giải pháp: Kiểm tra, vệ sinh, sửa chữa hoặc thay thế.
- Thiết bị khuấy trộn không hoạt động: Không đảm bảo trộn đều bùn và nước thải.
  - Giải pháp: Kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế.
- Hệ thống xả nước (decanter) gặp sự cố: Nước xả ra không đạt chất lượng, lẫn bùn.
  - Giải pháp: Kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hoặc thay thế.

3.6. Sự cố hệ thống điều khiển và cảm biến

Nguyên nhân:

Lỗi phần mềm hoặc phần cứng trong hệ thống PLC, SCADA.
Các cảm biến đo pH, DO, nhiệt độ không chính xác hoặc bị hỏng.

Hậu quả:

Hệ thống vận hành không đúng theo kịch bản đã cài đặt, gây ra sự cố trong toàn bộ quy trình xử lý.
Không phát hiện kịp thời các biến động của các chỉ tiêu quan trọng, dẫn đến hiệu suất xử lý giảm.

Giải pháp khắc phục:

Kiểm tra, hiệu chuẩn và bảo trì định kỳ hệ thống cảm biến và PLC.
Đào tạo nhân viên vận hành về cách xử lý sự cố hệ thống điều khiển.
Sử dụng phần mềm giám sát để theo dõi liên tục các thông số và cảnh báo sớm khi có sự cố.

4. Phương pháp phòng ngừa và khắc phục tổng thể

Để hạn chế các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành SBR, người vận hành cần xây dựng một quy trình phòng ngừa và khắc phục cụ thể:

4.1. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự

Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành và bảo trì hệ thống SBR cho đội ngũ kỹ thuật.
Định kỳ cập nhật các kiến thức mới và các phương pháp xử lý sự cố từ kinh nghiệm thực tiễn.

4.2. Bảo trì định kỳ và kiểm tra hệ thống

Lập lịch kiểm tra, bảo trì định kỳ cho tất cả các thiết bị như bơm, máy sục khí, cảm biến, PLC…
Thực hiện kiểm tra chất lượng bùn (SVI, MLSS) và các chỉ số nước thải đầu vào, trong quá trình xử lý và sau xử lý.
Lưu lại nhật ký vận hành để theo dõi xu hướng và phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường.

4.3. Sử dụng hệ thống điều khiển tự động và giám sát từ xa

Áp dụng hệ thống SCADA giúp giám sát, điều chỉnh các thông số vận hành theo thời gian thực.
Cài đặt các cảnh báo tự động (alarm) khi các chỉ số như DO, pH, nhiệt độ, nồng độ bùn vượt ngưỡng cho phép.

4.4. Điều chỉnh tải trọng và bổ sung dinh dưỡng

Kiểm soát chặt chẽ tải trọng nước thải đầu vào, điều chỉnh lưu lượng nếu có sự thay đổi đột ngột.
Bổ sung thêm chất dinh dưỡng cần thiết theo tỷ lệ lý tưởng (BOD:N:P = 100:5:1) để đảm bảo vi sinh vật phát triển ổn định.

4.5. Sử dụng chế phẩm vi sinh hỗ trợ

Áp dụng các chế phẩm vi sinh có hoạt tính cao để phục hồi nhanh hệ sinh học khi gặp sự cố.
Chọn lựa sản phẩm phù hợp với loại nước thải và điều kiện vận hành của hệ thống SBR.

5. Kết luận

Việc vận hành hệ thống SBR đòi hỏi sự quan tâm chặt chẽ tới từng chỉ số vận hành và việc khắc phục các sự cố kịp thời là yếu tố quyết định hiệu suất xử lý nước thải. Các sự cố như bùn vượt mức, hiện tượng nổi bọt, mất hoạt tính vi sinh, vấn đề quá trình lắng và lỗi hệ thống điều khiển đều có thể được khắc phục hiệu quả nếu người vận hành có kiến thức chuyên môn vững vàng, quy trình bảo trì định kỳ và ứng dụng công nghệ giám sát hiện đại.

Bên cạnh đó, việc đào tạo nhân sự và sử dụng chế phẩm vi sinh phù hợp cũng là những giải pháp quan trọng để đảm bảo hệ thống SBR hoạt động ổn định và đạt hiệu quả tối ưu. Với sự đầu tư bài bản vào hệ thống giám sát, bảo trì định kỳ và quản lý chất lượng nước thải, các nhà máy SBR có thể duy trì hiệu suất xử lý cao, giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành.

Nếu bạn đang gặp các vấn đề trong quá trình vận hành hệ thống SBR, hãy áp dụng các biện pháp khắc phục đã được chia sẻ ở trên. Ngoài ra, việc tư vấn và hỗ trợ từ các chuyên gia vận hành SBR sẽ giúp bạn nắm bắt kịp thời các dấu hiệu bất thường và đưa ra các giải pháp khắc phục nhanh chóng, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn.