Mục lục bài viết

Vận Hành và Bảo Trì Hệ Thống Bùn Hoạt Tính Hiệu Quả: Hướng Dẫn Toàn Diện

Hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính (Activated Sludge – AS) là một công nghệ sinh học mạnh mẽ và linh hoạt, nhưng hiệu quả thực sự của nó không chỉ nằm ở thiết kế ban đầu mà phụ thuộc rất lớn vào công tác vận hành và bảo trì (Operation and Maintenance – O&M) hàng ngày. Một hệ thống được thiết kế hoàn hảo nhưng vận hành yếu kém hoặc bảo trì không đầy đủ sẽ không thể đạt được chất lượng nước đầu ra mong muốn, thường xuyên gặp sự cố, gây lãng phí năng lượng và tài nguyên, thậm chí dẫn đến vi phạm các quy chuẩn xả thải (như QCVN 14:2025/BTNMT).

Ngược lại, việc thực hiện O&M một cách hiệu quả và bài bản mang lại vô số lợi ích:

Đảm bảo chất lượng nước đầu ra ổn định: Liên tục đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải quy định.
Tối ưu hóa chi phí vận hành: Giảm tiêu thụ năng lượng (đặc biệt là sục khí), hóa chất (nếu có), và chi phí xử lý bùn dư.
Kéo dài tuổi thọ thiết bị: Bảo trì phòng ngừa giúp ngăn chặn hư hỏng sớm và giảm chi phí sửa chữa lớn.
Ngăn ngừa và xử lý sự cố kịp thời: Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và tác động tiêu cực đến môi trường.
Đảm bảo an toàn lao động: Tạo môi trường làm việc an toàn cho nhân viên vận hành và bảo trì.

Do đó, hiểu rõ các nguyên tắc vận hành, biết cách kiểm soát các thông số then chốt, thực hiện giám sát chặt chẽ và tuân thủ một lịch trình bảo trì hợp lý là những yếu tố không thể thiếu để khai thác tối đa tiềm năng của hệ thống bùn hoạt tính. Bài viết này sẽ cung cấp một hướng dẫn toàn diện, bao gồm các khía cạnh quan trọng nhất trong việc vận hành và bảo trì hiệu quả hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính.

Phần 1: Vận Hành Hiệu Quả Hệ Thống Bùn Hoạt Tính

Vận hành hiệu quả đòi hỏi sự hiểu biết về các quá trình sinh học đang diễn ra và khả năng kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến chúng.

1. Kiểm Soát Các Thông Số Vận Hành Then Chốt

Việc điều chỉnh và duy trì các thông số này trong khoảng tối ưu là nền tảng của vận hành ổn định:

A. Oxy Hòa Tan (DO – Dissolved Oxygen):

Tầm quan trọng: Cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hô hấp và thực hiện các quá trình oxy hóa (BOD, nitrat hóa). Mức DO phù hợp giúp đảm bảo hiệu quả xử lý, tránh mùi hôi và thúc đẩy hình thành bông bùn tốt. DO quá thấp sẽ ức chế hoạt động hiếu khí, DO quá cao gây lãng phí năng lượng và có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các vùng thiếu khí/kỵ khí (nếu có) trong các quy trình BNR.

Kiểm soát:

Đo lường: Sử dụng cảm biến DO online lắp đặt cố định trong bể hoặc máy đo DO cầm tay để kiểm tra định kỳ tại nhiều vị trí và độ sâu khác nhau trong bể hiếu khí (ví dụ: đầu, giữa, cuối bể).
Điều chỉnh: Tăng/giảm tốc độ máy thổi khí, điều chỉnh van cấp khí cho các nhánh sục khí, thay đổi tốc độ quay hoặc độ ngập của thiết bị sục khí bề mặt để duy trì DO trong khoảng mong muốn. Mức DO mục tiêu phụ thuộc vào mục đích xử lý (ví dụ: 1-2 mg/L thường đủ cho loại bỏ BOD, >2 mg/L thường cần cho nitrat hóa hiệu quả, gần 0 mg/L trong vùng thiếu khí/kỵ khí). Cần xem xét thiết lập chế độ điều khiển DO tự động dựa trên tín hiệu từ cảm biến để tối ưu hóa năng lượng.

B. Tuổi Bùn (SRT – Solids Retention Time hay Sludge Age):

Tầm quan trọng: Là thời gian lưu trung bình của vi sinh vật (bùn) trong toàn bộ hệ thống (bể hiếu khí + bể lắng). Đây là thông số quan trọng nhất quyết định loại vi sinh vật nào có thể phát triển và tồn tại. SRT ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả loại bỏ BOD, khả năng nitrat hóa (vi khuẩn nitrat hóa cần SRT dài), khả năng loại bỏ phốt pho sinh học (EBPR cũng cần SRT phù hợp), lượng bùn dư sinh ra và đặc tính lắng của bùn.

Kiểm soát: SRT được kiểm soát trực tiếp thông qua việc điều chỉnh lưu lượng bùn thải bỏ hàng ngày (Waste Activated Sludge – WAS).

Xác định SRT mục tiêu: Dựa trên yêu cầu xử lý (chỉ BOD, có nitrat hóa, có EBPR?) và nhiệt độ nước thải (cần SRT dài hơn vào mùa lạnh). Ví dụ: 3-5 ngày cho chỉ loại bỏ BOD, 8-20 ngày hoặc hơn cho nitrat hóa và BNR.

Tính toán lượng WAS:

SRT (ngày) = Tổng lượng sinh khối trong hệ thống (kg VSS) / Lượng sinh khối thải bỏ mỗi ngày (kg VSS/ngày)
Tổng lượng sinh khối ≈ MLVSS (kg/m³) x Thể tích bể hiếu khí (m³) (bỏ qua lượng bùn trong bể lắng cho tính toán đơn giản hoặc tính toán chính xác hơn nếu cần)
Lượng sinh khối thải bỏ mỗi ngày = Nồng độ VSS trong dòng WAS (kg/m³) x Lưu lượng WAS (m³/ngày)
Từ đó, tính được lưu lượng WAS cần thải bỏ để đạt SRT mục tiêu: Qw (m³/ngày) = (MLVSS * V_aeration) / (SRT_target * C_WAS) (Trong đó C_WAS là nồng độ VSS của dòng WAS).
Thực hiện: Điều chỉnh van hoặc tốc độ bơm WAS để đạt lưu lượng đã tính toán. Cần theo dõi MLVSS và nồng độ bùn WAS thường xuyên để điều chỉnh lưu lượng WAS cho phù hợp.

C. Nồng Độ Bùn Hoạt Tính (MLSS / MLVSS):

Tầm quan trọng: Đại diện cho lượng vi sinh vật có trong bể hiếu khí để xử lý chất ô nhiễm. MLSS quá thấp có thể không đủ để xử lý hết tải trọng, MLSS quá cao có thể gây quá tải bể lắng, tăng nhu cầu oxy và ảnh hưởng đến hiệu quả truyền oxy.

Kiểm soát: MLSS là kết quả của sự cân bằng giữa lượng bùn sinh ra, lượng bùn tuần hoàn (RAS) và lượng bùn thải bỏ (WAS). Nó được kiểm soát gián tiếp thông qua việc điều chỉnh lưu lượng RAS và WAS.

Xác định MLSS mục tiêu: Dựa trên thiết kế của hệ thống, tải trọng hữu cơ đầu vào và tỷ lệ F/M mong muốn. Các hệ thống bùn hoạt tính truyền thống thường hoạt động ở 2000-4000 mg/L, sục khí kéo dài có thể thấp hơn, các hệ thống MBR có thể rất cao (>10,000 mg/L).
Đo lường: Lấy mẫu nước bùn trong bể hiếu khí hàng ngày để phân tích MLSS và MLVSS (tỷ lệ MLVSS/MLSS thường khoảng 0.7-0.85, cho biết tỷ lệ chất hữu cơ/vi sinh vật).

D. Tuần Hoàn Bùn (RAS – Return Activated Sludge):

Tầm quan trọng: Đưa vi sinh vật từ bể lắng về bể hiếu khí để duy trì MLSS và xử lý nước thải đầu vào. Lưu lượng RAS ảnh hưởng đến nồng độ MLSS, tải trọng thủy lực và hiệu quả của bể lắng thứ cấp.

Kiểm soát: Điều chỉnh tốc độ bơm RAS. Có nhiều chiến lược điều khiển RAS:

Theo tỷ lệ % cố định so với lưu lượng đầu vào (Q): Ví dụ 50-100% Q. Đơn giản nhưng có thể không tối ưu khi lưu lượng Q thay đổi.
Duy trì tỷ lệ F/M không đổi: Phức tạp hơn, cần đo BOD đầu vào và MLVSS.
Duy trì chiều cao lớp bùn (sludge blanket depth) trong bể lắng thứ cấp không đổi: Phương pháp phổ biến và hiệu quả, giúp tránh bùn lưu quá lâu hoặc bị cuốn trôi khỏi bể lắng. Cần theo dõi chiều cao lớp bùn thường xuyên.
Dựa trên nồng độ bùn trong dòng RAS: Điều chỉnh lưu lượng để đưa về một lượng sinh khối nhất định.

E. Tỷ lệ F/M (Food-to-Microorganism Ratio):

Tầm quan trọng: Cho biết tỷ lệ giữa lượng “thức ăn” (BOD hoặc COD) nạp vào hàng ngày so với lượng vi sinh vật (MLVSS) có trong bể hiếu khí. F/M ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng, hoạt tính của vi sinh vật, nhu cầu oxy, sản lượng bùn và đặc tính lắng. F/M cao (nhiều thức ăn) thường làm vi khuẩn phát triển nhanh, bùn trẻ, lắng kém. F/M thấp (ít thức ăn) làm vi khuẩn già hơn, hô hấp nội bào, bùn lắng tốt hơn nhưng có thể phát sinh bùn khó lắng dạng sợi hoặc pinpoint floc.
Kiểm soát: Là thông số tính toán, không điều khiển trực tiếp. Nó bị ảnh hưởng bởi tải trọng BOD đầu vào và việc kiểm soát MLSS (thông qua SRT/WAS). Tính toán F/M định kỳ (F/M = (Q * BOD_in) / (V_aeration * MLVSS)) giúp đánh giá tình trạng tải trọng của hệ thống.

F. pH và Độ Kiềm (Alkalinity):

Tầm quan trọng: Hầu hết vi sinh vật trong bùn hoạt tính hoạt động tốt nhất ở pH gần trung tính (6.5-8.0). Quá trình nitrat hóa tiêu thụ độ kiềm và tạo ra axit, có thể làm giảm pH nếu độ kiềm đầu vào không đủ, gây ức chế chính quá trình nitrat hóa và các vi sinh vật khác. Khử nitrat lại tạo ra độ kiềm.

Kiểm soát:

Theo dõi pH nước thải đầu vào, trong bể hiếu khí và đầu ra.
Đo độ kiềm định kỳ, đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống có nitrat hóa.
Nếu pH hoặc độ kiềm thấp, có thể cần điều tra nguyên nhân (ví dụ: nước thải đầu vào có tính axit, nitrat hóa mạnh) và xem xét bổ sung hóa chất tăng kiềm (như vôi, soda, natri bicarbonate) – cần tính toán cẩn thận.

G. Nhiệt Độ:

Tầm quan trọng: Ảnh hưởng đến tốc độ tất cả các phản ứng sinh học. Nhiệt độ thấp làm giảm đáng kể tốc độ trao đổi chất, đặc biệt là nitrat hóa. Nhiệt độ quá cao (>40°C) có thể gây hại cho vi sinh vật ưa ấm.
Kiểm soát: Thường không thể kiểm soát nhiệt độ trong các bể hở lớn. Điều quan trọng là phải theo dõi nhiệt độ và điều chỉnh các thông số khác, đặc biệt là SRT, để bù đắp ảnh hưởng. Ví dụ, cần tăng SRT đáng kể vào mùa đông để duy trì đủ quần thể nitrat hóa.

2. Giám Sát và Quan Trắc Thường Xuyên

Vận hành hiệu quả đòi hỏi phải “lắng nghe” và “hiểu” hệ thống đang hoạt động như thế nào thông qua việc giám sát và quan trắc liên tục:

A. Quan sát Trực quan Hàng ngày:

Màu sắc nước bùn (Mixed Liquor): Màu nâu khỏe mạnh thường là dấu hiệu tốt. Màu đen có thể chỉ ra điều kiện thiếu oxy hoặc kỵ khí. Màu xám nhạt có thể là bùn non hoặc tải trọng thấp.
Mùi: Bể hiếu khí khỏe mạnh thường có mùi đất nhẹ. Mùi hôi (trứng thối H2S, chua…) là dấu hiệu của điều kiện thiếu oxy hoặc quá trình phân hủy kỵ khí không mong muốn.
Bọt trên bề mặt bể hiếu khí: Một ít bọt trắng hoặc nâu nhạt, dễ tan là bình thường. Bọt dày, dai, màu nâu sẫm hoặc xám (thường do Nocardia hoặc Microthrix) là dấu hiệu của bùn tạo bọt, cần xử lý.
Độ trong của nước thải đầu ra (Effluent): Nước phải trong, không có màu, ít cặn lơ lửng. Độ đục cao hoặc có màu là dấu hiệu xử lý kém hoặc bùn lắng không tốt. Có thể dùng đĩa Secchi để đánh giá sơ bộ.
Hoạt động của bể lắng: Quan sát bề mặt bể lắng xem có bùn nổi, bọt hay không. Quan sát dòng nước chảy tràn qua máng thu có đều và trong không. Kiểm tra hoạt động của thiết bị gạt bùn.
Chiều cao lớp bùn trong bể lắng (Sludge Blanket Depth): Đo định kỳ bằng ống đo hoặc thiết bị đo tự động. Chiều cao lớp bùn quá cao cho thấy tốc độ lắng chậm hoặc tốc độ bơm RAS không đủ.

B. Lấy mẫu và Phân tích:

Tại hiện trường (Hàng ngày hoặc thường xuyên hơn): DO (nhiều điểm), pH, nhiệt độ, SVI (Sludge Volume Index – lấy 1L nước bùn cho vào ống đong, đo thể tích bùn lắng sau 30 phút, SVI = (Thể tích bùn lắng (mL/L) * 1000) / MLSS (mg/L)), độ trong nước đầu ra.

Tại phòng thí nghiệm (Định kỳ – hàng ngày/vài ngày/tuần):

Chất lượng nước: BOD, COD, TSS (đầu vào, đầu ra).
Chất dinh dưỡng: NH4+-N, NO3–N, NO2–N, Tổng N (TN), Tổng P (TP), PO43–P (đầu vào, đầu ra, trong bể nếu cần theo dõi quá trình BNR).
Bùn: MLSS, MLVSS (trong bể hiếu khí), Nồng độ bùn RAS, Nồng độ bùn WAS.
Khác: Độ kiềm, Chloride (nếu cần)…

C. Kiểm tra bằng Kính Hiển Vi:

Đây là một công cụ chẩn đoán cực kỳ hữu ích nhưng thường bị bỏ qua. Quan sát một giọt nước bùn dưới kính hiển vi (độ phóng đại 100x-400x) có thể cung cấp thông tin quý giá về:

Hình thái bông bùn: Kích thước (lớn, nhỏ), cấu trúc (chặt chẽ, lỏng lẻo, phân tán), sự hiện diện của các hạt nhỏ (pinpoint floc).
Vi khuẩn dạng sợi (Filamentous Bacteria): Xác định sự có mặt, mức độ phong phú và loại vi khuẩn dạng sợi (nếu có thể) là chìa khóa để chẩn đoán nguyên nhân bùn khó lắng.
Động vật nguyên sinh (Protozoa) và Đa bào nhỏ (Metazoa): Sự hiện diện, số lượng và loại hình (ví dụ: trùng lông di chuyển tự do, trùng lông có cuống, luân trùng…) là những chỉ thị tốt cho tuổi bùn (SRT), tỷ lệ F/M, mức độ DO và sự có mặt của độc tố. Một quần thể đa dạng thường cho thấy hệ thống khỏe mạnh.

3. Ghi Chép Nhật Ký Vận Hành

Tầm quan trọng: Việc ghi chép đầy đủ , chính xác và có hệ thống tất cả các thông số vận hành, kết quả phân tích, các điều chỉnh đã thực hiện và các sự cố xảy ra là bắt buộc để:

Theo dõi xu hướng hoạt động của hệ thống theo thời gian.
Đánh giá hiệu suất xử lý và xác định các vấn đề tiềm ẩn.
Phân tích nguyên nhân khi có sự cố xảy ra.
Lập kế hoạch bảo trì và tối ưu hóa vận hành.
Cung cấp bằng chứng tuân thủ quy định.

Nội dung cần ghi: Ngày giờ, lưu lượng nước thải đầu vào, lưu lượng RAS, lưu lượng WAS, kết quả đo DO, pH, nhiệt độ, MLSS, SVI, kết quả phân tích BOD, COD, TSS, N, P…, các điều chỉnh vận hành (thay đổi tốc độ bơm, cài đặt sục khí…), các hiện tượng bất thường quan sát được (màu sắc, mùi, bọt…), thông tin về công tác bảo trì đã thực hiện. Nên sử dụng biểu mẫu chuẩn hoặc phần mềm quản lý dữ liệu.

Phần 2: Khắc Phục Các Sự Cố Vận Hành Phổ Biến

Ngay cả hệ thống được vận hành tốt cũng có thể gặp sự cố. Việc nhận biết sớm, chẩn đoán đúng nguyên nhân và xử lý kịp thời là rất quan trọng.

1. Bùn Khó Lắng (Bulking Sludge)

Hiện tượng: Bùn lắng rất chậm và khó đặc trong bể lắng thứ cấp, lớp bùn cao, SVI > 150-200 mL/g. Nước đầu ra thường bị đục do bùn trôi ra ngoài.

Nguyên nhân phổ biến: Sự phát triển quá mức của vi khuẩn dạng sợi (filamentous bacteria). Các sợi này tạo thành một mạng lưới trong bông bùn, ngăn cản chúng kết tụ và lắng xuống hiệu quả. Nguyên nhân gốc rễ của sự phát triển vi khuẩn sợi thường là:

F/M thấp kéo dài.
DO thấp trong bể hiếu khí.
Thiếu hụt chất dinh dưỡng (N hoặc P).
pH thấp.
Sự hiện diện của sulfide trong nước thải đầu vào.
Nước thải có nhiều carbohydrate dễ phân hủy.

Khắc phục:

Chẩn đoán: Sử dụng kính hiển vi để xác định sự hiện diện và mức độ của vi khuẩn sợi. Phân tích các thông số vận hành để tìm nguyên nhân gốc rễ (DO, F/M, pH, N, P…).
Điều chỉnh vận hành: Tăng DO, điều chỉnh F/M (có thể cần giảm MLSS hoặc xem xét cấu hình bể selector), kiểm tra và bổ sung dinh dưỡng nếu thiếu, điều chỉnh pH.
Biện pháp hóa học (Tạm thời): Sử dụng chất oxy hóa như Clo (chlorination) hoặc Hydrogen Peroxide (H2O2) bơm vào dòng RAS để tiêu diệt có chọn lọc vi khuẩn sợi nhô ra ngoài bông bùn. Cần thực hiện rất cẩn thận về liều lượng và thời gian để tránh giết chết các vi khuẩn có lợi khác và ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Sử dụng polymer để hỗ trợ lắng trong bể lắng thứ cấp.
Giải pháp dài hạn: Cải tạo hệ thống, ví dụ thêm bể selector (vùng có F/M cao, DO thấp/anoxic ở đầu vào) để tạo lợi thế cạnh tranh cho vi khuẩn tạo bông tốt.

2. Bùn Nổi Trong Bể Lắng (Rising Sludge)

Hiện tượng: Các mảng bùn lớn tách ra khỏi lớp bùn đáy và nổi lên bề mặt bể lắng thứ cấp. Khác với bùn tạo bọt (thường dày và dính), bùn nổi thường là các mảng lớn, nhẹ.

Nguyên nhân phổ biến: Quá trình khử nitrat (denitrification) xảy ra trong lớp bùn đã lắng dưới đáy bể lắng. Vi khuẩn khử nitrat sử dụng Nitrat (NO3-) có trong nước lẫn vào bùn làm chất nhận điện tử, tạo ra khí Nitơ (N2). Các bọt khí N2 bị giữ lại trong các bông bùn, làm giảm tỷ trọng và đẩy chúng nổi lên. Thường xảy ra khi:

Tuổi bùn (SRT) dài, dẫn đến nitrat hóa hoàn toàn trong bể hiếu khí và còn dư Nitrat trong nước vào bể lắng.
Thời gian lưu bùn dưới đáy bể lắng quá lâu (do tốc độ bơm RAS chậm hoặc thiết bị gạt bùn hoạt động không hiệu quả).

Khắc phục:

Tăng tốc độ bơm RAS: Giảm thời gian lưu bùn dưới đáy bể lắng.
Kiểm tra và tối ưu hóa thiết bị gạt bùn: Đảm bảo bùn được thu gom và bơm đi kịp thời.
Giảm SRT (nếu có thể): Nếu SRT đang quá dài so với yêu cầu nitrat hóa, việc giảm SRT có thể làm giảm lượng Nitrat đi vào bể lắng.
Xem xét tối ưu hóa quá trình khử nitrat ở bể thiếu khí (nếu có) để giảm lượng Nitrat dư.

3. Bùn Tạo Bọt (Foaming / Scum)

Hiện tượng: Hình thành lớp bọt dày, ổn định, khó tan trên bề mặt bể hiếu khí và/hoặc bể lắng. Bọt có thể có màu sắc khác nhau (trắng, nâu, xám) và đặc tính khác nhau (nhớt, dính).

Nguyên nhân phổ biến: Rất đa dạng, khó chẩn đoán hơn bulking.

Vi khuẩn dạng sợi ưa béo: Các loài như Nocardia (thường tạo bọt nâu, dày, ổn định như kem) và Microthrix parvicella (thường tạo bọt nhớt, sẫm màu) phát triển mạnh do SRT dài, nhiệt độ ấm, hoặc có nhiều dầu mỡ/chất khó phân hủy trong nước thải.
Bùn non / F/M cao: Có thể tạo bọt trắng, nhẹ, dễ tan khi hệ thống mới khởi động hoặc bị sốc tải.
Thiếu dinh dưỡng hoặc DO thấp cục bộ.
Sản xuất polymer ngoại bào (EPS) quá mức.
Chất hoạt động bề mặt trong nước thải đầu vào.
Phân hủy bùn kỵ khí trong các góc chết hoặc đường ống.

Khắc phục:

Chẩn đoán: Quan sát đặc điểm bọt, kiểm tra bằng kính hiển vi (tìm Nocardia, Microthrix), phân tích các thông số vận hành (SRT, F/M, DO, nhiệt độ), kiểm tra thành phần nước thải đầu vào (dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt).

Điều chỉnh vận hành:

Giảm SRT là biện pháp hiệu quả nhất đối với bọt do Nocardia và Microthrix (chúng phát triển chậm).
Điều chỉnh F/M.
Kiểm soát dầu mỡ và các chất gây bọt từ nguồn thải.
Tối ưu hóa DO và khuấy trộn.

Biện pháp vật lý: Sử dụng hệ thống phun tia nước áp lực cao để phá vỡ và dìm bọt xuống; Loại bỏ bọt thủ công hoặc bằng các thiết bị hớt bọt chuyên dụng.

Biện pháp hóa học (Tạm thời): Sử dụng hóa chất phá bọt (antifoaming agents) – hiệu quả có thể ngắn hạn và tốn kém. Clo hóa dòng RAS có thể hiệu quả với một số loại bọt do vi khuẩn sợi nhưng cần cẩn trọng.

4. Chất Lượng Nước Đầu Ra Kém (BOD/TSS/Amoni cao)

Hiện tượng: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đầu ra vượt quá giới hạn cho phép.

Nguyên nhân phổ biến: Rất nhiều yếu tố có thể gây ra:

Quá tải hữu cơ hoặc thủy lực: Lưu lượng hoặc nồng độ ô nhiễm đầu vào vượt quá khả năng xử lý của hệ thống.
DO thấp: Không đủ oxy cho quá trình phân hủy BOD hoặc nitrat hóa.
SRT không phù hợp: SRT quá ngắn không đủ cho nitrat hóa (Amoni cao). SRT quá dài hoặc quá ngắn có thể gây bùn lắng kém (TSS cao).
Bùn lắng kém: Do bulking, pinpoint floc, hoặc thiết kế/vận hành bể lắng không tốt (TSS cao).
Độc tố: Hóa chất độc hại ức chế hoạt động vi sinh vật.
Nhiệt độ hoặc pH không phù hợp.
Sự cố thiết bị: Hỏng bơm, máy thổi khí, thiết bị gạt bùn…

Khắc phục: Cần một quy trình chẩn đoán hệ thống (troubleshooting) bài bản:

Thu thập dữ liệu vận hành và kết quả phân tích gần nhất.
Kiểm tra các thiết bị chính xem có hoạt động bình thường không.
Xem xét các thay đổi gần đây trong nước thải đầu vào hoặc quy trình vận hành.
Phân tích các thông số vận hành chính (DO, SRT, MLSS, SVI…).
Kiểm tra bùn bằng kính hiển vi.
Xác định nguyên nhân gốc rễ và thực hiện các hành động khắc phục tương ứng (ví dụ: điều chỉnh sục khí, thay đổi lưu lượng WAS/RAS, kiểm soát nguồn thải công nghiệp có độc tố…).

Phần 3: Bảo Trì Hiệu Quả Hệ Thống Bùn Hoạt Tính

Bảo trì tốt là nền tảng cho vận hành ổn định và kéo dài tuổi thọ công trình.

1. Tầm Quan Trọng của Bảo Trì

Đảm bảo các thiết bị cơ khí, điện, đo lường hoạt động ổn định, tin cậy và đúng hiệu suất thiết kế.
Ngăn ngừa các sự cố hư hỏng đột ngột, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.
Kéo dài tuổi thọ của thiết bị và toàn bộ công trình, bảo vệ vốn đầu tư.
Tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng (ví dụ: bộ khuếch tán sạch sẽ truyền oxy tốt hơn).
Đảm bảo an toàn cho người vận hành và môi trường xung quanh.

2. Các Loại Hình Bảo Trì

Một chương trình bảo trì hiệu quả thường kết hợp các loại hình sau:

Bảo trì định kỳ/thường xuyên (Routine Maintenance): Các công việc đơn giản, lặp lại hàng ngày hoặc hàng tuần. Ví dụ:

Kiểm tra bằng mắt thường các thiết bị xem có rò rỉ, tiếng ồn lạ, quá nhiệt không.
Kiểm tra mức dầu, mỡ bôi trơn.
Vệ sinh lưới lọc khí của máy thổi khí.
Vệ sinh máng thu nước tràn, vách ngăn trong bể lắng.
Kiểm tra nhanh hoạt động của bơm, van.

Bảo trì phòng ngừa (Preventive Maintenance – PM): Các hoạt động được lập kế hoạch trước dựa trên thời gian hoạt động, khuyến cáo của nhà sản xuất hoặc kinh nghiệm vận hành để ngăn ngừa hư hỏng. Ví dụ:

Thay dầu, mỡ bôi trơn định kỳ cho động cơ, hộp số, vòng bi.
Thay thế các bộ phận hao mòn theo lịch (dây đai, vòng bi, phớt làm kín…).
Kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ các thiết bị đo lường (DO, pH, lưu lượng…).
Kiểm tra cách điện, tiếp điểm của động cơ và tủ điện.
Vệ sinh hoặc thay thế định kỳ bộ khuếch tán khí.

Bảo trì khắc phục (Corrective Maintenance): Thực hiện sau khi đã xảy ra hư hỏng để sửa chữa hoặc thay thế thiết bị. Cần thực hiện nhanh chóng để đưa hệ thống trở lại hoạt động bình thường.

Bảo trì dựa trên tình trạng (Condition-Based Maintenance – CBM): Sử dụng các công cụ giám sát tình trạng thiết bị (như đo độ rung, phân tích dầu bôi trơn, chụp ảnh nhiệt…) để dự đoán thời điểm hư hỏng có thể xảy ra và lên kế hoạch bảo trì trước khi sự cố nghiêm trọng. Đây là phương pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa lịch trình bảo trì.

3. Bảo Trì Các Thiết Bị Chính

A. Hệ thống sục khí:

Máy thổi khí (Blower): Kiểm tra dây đai (độ căng, mòn), bộ lọc khí đầu vào (vệ sinh/thay thế), mức và chất lượng dầu bôi trơn, nhiệt độ và độ rung của vòng bi, khớp nối.
Bộ khuếch tán khí (Diffusers): Kiểm tra áp suất đường ống để phát hiện tắc nghẽn. Thực hiện vệ sinh định kỳ (bằng axit hoặc phương pháp khác) hoặc thay thế các màng khuếch tán bị lão hóa/rách/tắc nghẽn để đảm bảo hiệu quả truyền oxy và phân phối khí đều.
Máy sục khí bề mặt/Máy khuấy: Kiểm tra động cơ, hộp số (dầu, tiếng ồn, nhiệt độ), cánh khuấy/rotor (mòn, cân bằng, rác quấn).
Đường ống dẫn khí: Kiểm tra rò rỉ, van điều khiển.

B. Bơm (Nước thải đầu vào, RAS, WAS):

Kiểm tra phớt làm kín xem có rò rỉ không.
Kiểm tra và bổ sung/thay thế dầu mỡ cho vòng bi.
Kiểm tra khớp nối giữa động cơ và bơm.
Kiểm tra áp suất hút/đẩy và lưu lượng để đánh giá hiệu suất.
Lắng nghe tiếng ồn bất thường.
Vệ sinh lưới chắn rác đầu vào bơm (nếu có) để tránh tắc nghẽn.

C. Bể lắng thứ cấp:

Thiết bị gạt bùn/thu bùn đáy: Kiểm tra động cơ, hộp số (dầu, tiếng ồn), hệ thống truyền động (bánh xe, xích, ray), tình trạng lưỡi gạt (mòn, cong vênh), ống hút bùn trung tâm (nếu có). Đảm bảo hoạt động trơn tru, không bị kẹt.
Máng thu nước tràn: Vệ sinh định kỳ để loại bỏ tảo, cặn bẩn, đảm bảo dòng chảy tràn đều. Kiểm tra và điều chỉnh cao độ máng nếu cần.
Thiết bị gạt váng nổi (Scum skimmer): Kiểm tra hoạt động và vệ sinh.

D. Thiết bị đo lường và điều khiển:

Hiệu chuẩn định kỳ: Các cảm biến đo DO, pH, ORP, độ đục, lưu lượng, mức… cần được hiệu chuẩn theo lịch trình (ví dụ: 3-6 tháng/lần) hoặc khi nghi ngờ kết quả đo không chính xác.
Vệ sinh đầu dò cảm biến thường xuyên để tránh bị bám bẩn.
Kiểm tra hệ thống điều khiển tự động (PLC, SCADA), tủ điện, dây tín hiệu.

D. Đường ống, van, cổng:

Kiểm tra trực quan các đường ống xem có rò rỉ, ăn mòn, hư hỏng không.
Vận hành (đóng/mở) các van ít sử dụng định kỳ để tránh bị kẹt.
Kiểm tra các cổng chặn, cửa phai.

4. An Toàn Lao Động Trong Bảo Trì

Công tác bảo trì hệ thống xử lý nước thải tiềm ẩn nhiều rủi ro. Luôn phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn:

Khóa năng lượng và Gắn thẻ (LOTO – Lockout/Tagout): Ngắt kết nối và khóa các nguồn năng lượng (điện, cơ khí…) trước khi thực hiện bảo trì trên thiết bị.
An toàn không gian hạn chế (Confined Space Entry): Tuân thủ quy trình nghiêm ngặt khi làm việc trong các bể, hố bơm, đường ống… (kiểm tra khí độc/thiếu oxy, thông gió, giấy phép làm việc, người giám sát…).
Sử dụng trang bị bảo hộ cá nhân (PPE): Kính, găng tay, ủng, mũ bảo hộ, khẩu trang/mặt nạ phòng độc, áo phao (khi làm việc gần nước)… phù hợp với công việc.
Cẩn trọng với các mối nguy sinh học và hóa học: Tiếp xúc với nước thải, bùn, hóa chất…
An toàn điện.
An toàn làm việc trên cao.

5. Lưu Trữ Hồ Sơ Bảo Trì

Việc ghi chép đầy đủ mọi hoạt động bảo trì (ngày thực hiện, thiết bị, công việc đã làm, vật tư thay thế, người thực hiện…) là rất quan trọng để:

Theo dõi lịch sử bảo trì của từng thiết bị.
Lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa hiệu quả hơn.
Phân tích nguyên nhân hư hỏng.
Quản lý kho vật tư phụ tùng.
Đánh giá chi phí bảo trì.

Kết Luận

Vận hành và bảo trì hiệu quả là hai yếu tố song hành, không thể tách rời, quyết định sự thành công của bất kỳ hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính nào. Đó không chỉ là những công việc kỹ thuật đơn thuần mà đòi hỏi sự hiểu biết về quy trình, kỹ năng quan sát, khả năng phân tích dữ liệu và tinh thần trách nhiệm cao của đội ngũ vận hành.

Việc kiểm soát chặt chẽ các thông số vận hành then chốt như DO, SRT, MLSS, thực hiện giám sát và quan trắc thường xuyên (bao gồm cả kiểm tra bằng kính hiển vi), nhận biết và khắc phục kịp thời các sự cố phổ biến như bùn khó lắng, bùn nổi, bọt, cùng với việc triển khai một chương trình bảo trì phòng ngừa bài bản cho các thiết bị quan trọng.

Là những chìa khóa vàng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, đạt chất lượng nước đầu ra theo yêu cầu, tuân thủ các quy định môi trường, đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của công trình.

Đầu tư đúng mức vào công tác O&M chính là đầu tư vào sự bền vững và hiệu quả lâu dài của hệ thống xử lý nước thải.