Mục lục bài viết

Xử Lý Cơ Học: “Vòng Sơ Loại” Tối Quan Trọng và Cuộc Đua Hiệu Quả Giữa Các Công Nghệ

Trước khi dòng nước thải ô nhiễm được giao phó cho đội quân vi sinh vật cần mẫn hay các phản ứng hóa học mạnh mẽ, nó phải trải qua một cuộc “kiểm tra an ninh” gắt gao tại cổng vào của nhà máy xử lý. Đây chính là lãnh địa của Xử lý cơ học – tập hợp các phương pháp sử dụng chủ yếu các lực vật lý đơn giản như chặn lọc theo kích thước và lắng đọng bằng trọng lực để loại bỏ những thành phần ô nhiễm “dễ thấy” nhất: rác thải, cát sỏi, và một phần đáng kể chất rắn lơ lửng.

Hãy hình dung các công trình xử lý cơ học như những “người gác cổng” đa lớp, mỗi lớp có một nhiệm vụ riêng biệt. Họ không thực hiện những phép biến đổi hóa học hay sinh học phức tạp, nhưng công việc của họ lại tối quan trọng, đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên, bảo vệ các thiết bị nhạy cảm phía sau khỏi hư hỏng, tắc nghẽn, mài mòn, đồng thời “giảm nhẹ gánh nặng” ô nhiễm cho các công đoạn xử lý tinh vi hơn.

Thiếu đi “vòng sơ loại” cơ học hiệu quả, toàn bộ “cuộc thi” xử lý nước thải phía sau có thể trở nên hỗn loạn, tốn kém và kém hiệu quả. Bài viết này sẽ đưa chúng ta vào vai trò của ban giám khảo, đánh giá và so sánh “năng lực” của từng “thí sinh” cơ học tiêu biểu: từ những tấm lưới chặn rác đơn sơ đến những bể lắng tĩnh lặng, để hiểu rõ vai trò, hiệu quả loại bỏ và tầm quan trọng không thể thay thế của chúng trong bức tranh tổng thể của một nhà máy xử lý nước thải hiện đại.

1. Song Chắn Rác và Lưới Lọc – Chặn Đứng Những Kẻ Xâm Nhập Không Mời

Đây là lớp “an ninh vòng ngoài” đầu tiên mà mọi dòng nước thải phải đi qua. Nhiệm vụ của chúng rất rõ ràng: ngăn chặn những “kẻ xâm nhập” có kích thước lớn.

1.1. Mục Đích Tối Thượng: Bảo Vệ “Trái Tim” và “Mạch Máu” Của Nhà Máy

Mục tiêu hàng đầu và không thể thỏa hiệp của song chắn rác và lưới lọc là bảo vệ các thiết bị cơ điện và đường ống ở các công đoạn phía sau. Hãy tưởng tượng những gì có thể xảy ra nếu những mảnh vải, túi nilon, que cây, chai lọ, hay các vật thể rắn khác lọt vào hệ thống:

Phá hủy bơm: Cánh bơm có thể bị kẹt, gãy.
Tắc nghẽn đường ống, van, cổng: Gây gián đoạn dòng chảy, giảm hiệu suất.
Hư hỏng thiết bị khuấy trộn, sục khí: Rác quấn vào cánh khuấy, làm tắc nghẽn bộ khuếch tán khí.
Tích tụ trong các bể xử lý: Làm giảm thể tích hiệu dụng, gây khó khăn cho việc vận hành và bảo trì.

Do đó, song chắn rác và lưới lọc đóng vai trò như những “tấm khiên” vật lý, ngăn chặn những nguy cơ tiềm ẩn này.

1.2. Các Loại “Lưới” và Nguyên Tắc Hoạt Động – Từ Thô Sơ Đến Tinh Vi

Dựa vào kích thước mắt lưới (khe hở), chúng ta có các loại chính sau:

Song Chắn Rác Thô (Coarse Bar Screens/Racks):

Kiến trúc: Gồm các thanh kim loại (thép, inox) đặt song song với nhau, tạo thành các khe hở lớn (thường từ 20 mm đến 100 mm).
Nguyên lý hoạt động: Đơn giản là chặn theo kích thước. Nước chảy qua các khe hở, còn các vật thể rắn có kích thước lớn hơn khe hở sẽ bị giữ lại ở phía trước song chắn.
Vận hành: Đối với các hệ thống nhỏ hoặc lưu lượng thấp, rác có thể được cào bỏ thủ công định kỳ. Đối với các hệ thống lớn, việc cào rác được tự động hóa bằng các cơ cấu cào cơ khí di chuyển lên xuống hoặc quay tròn, thu gom rác vào thùng chứa.
Hiệu quả: Chỉ loại bỏ được các vật thể rất lớn (cành cây, chai lọ, giẻ lớn…). Hiệu quả loại bỏ Chất rắn lơ lửng (TSS) và Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là không đáng kể. Vai trò chính gần như hoàn toàn là bảo vệ thiết bị.

Song Chắn Rác / Lưới Lọc Tinh (Fine Screens):

Kiến trúc: Khe hở hoặc đường kính lỗ nhỏ hơn nhiều so với loại thô (thường từ 6 mm đến 20 mm). Có thể là dạng thanh kim loại đặt sát nhau hơn, dạng tấm lưới đục lỗ, dạng trống quay có lưới lọc bao quanh, hoặc dạng đĩa lọc…
Nguyên lý hoạt động: Vẫn là chặn theo kích thước, nhưng giữ lại được các vật rắn nhỏ hơn như giấy, tóc, vỏ hạt, bao bì nhỏ…
Vận hành: Do khe hở nhỏ hơn, lượng rác bị giữ lại nhiều hơn và nhanh hơn, nên hầu như luôn được làm sạch tự động. Các cơ cấu làm sạch phổ biến là cào tự động, chổi quét quay, hoặc hệ thống phun tia nước rửa ngược.
Hiệu quả: Loại bỏ rác hiệu quả hơn đáng kể so với loại thô. Bắt đầu có tác động nhỏ đến việc giảm TSS (có thể 5-10%). Vai trò bảo vệ thiết bị vẫn là chính yếu, nhưng cũng bắt đầu đóng góp vào việc giảm tải sơ bộ.

Lưới Lọc Siêu Tinh (Micro Screens):

Kiến trúc: Khe hở hoặc kích thước lỗ rất nhỏ (thường từ 0.2 mm đến 3 mm, đôi khi nhỏ hơn). Thường có dạng trống quay hoặc đĩa lọc được phủ bằng vải lọc đặc biệt hoặc lưới kim loại siêu mịn.
Nguyên lý hoạt động: Có khả năng giữ lại không chỉ rác mà cả phần lớn các hạt rắn lơ lửng có kích thước tương đối nhỏ.
Vận hành: Yêu cầu hệ thống rửa ngược tự động, thường xuyên và hiệu quả để tránh tắc nghẽn lưới lọc. Tổn thất áp lực qua lưới lọc này thường cao hơn đáng kể.
Hiệu quả: Loại bỏ TSS rất hiệu quả (có thể đạt 20-50% hoặc cao hơn) và theo đó là một phần BOD liên quan đến TSS (10-30%). Do hiệu quả cao này, lưới lọc siêu tinh đôi khi được xem xét như một thay thế hoặc bổ sung cho bể lắng sơ cấp, đặc biệt trong các trường hợp cần tiết kiệm diện tích, nâng cấp nhà máy hiện hữu, hoặc trong các hệ thống xử lý bằng màng (MBR) cần bảo vệ màng lọc.

1.3. So Sánh Hiệu Quả và Lựa Chọn – “Độ Tinh” Tỷ Lệ Thuận Với Chi Phí

Hiệu quả: Rõ ràng, khe hở càng nhỏ (độ tinh càng cao) thì khả năng loại bỏ rác và TSS càng tốt. Lưới lọc siêu tinh cho hiệu quả loại bỏ chất rắn cao nhất trong nhóm này.

Chi phí: Đi kèm với hiệu quả cao là chi phí cũng tăng lên. Lưới lọc tinh và đặc biệt là siêu tinh có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn (do cấu tạo phức tạp, vật liệu đặc biệt, hệ thống tự động làm sạch), chi phí vận hành cao hơn (năng lượng cho cơ cấu làm sạch, rửa ngược) và tổn thất áp lực qua lưới lọc cũng lớn hơn (đòi hỏi cột áp bơm cao hơn).

Lựa chọn:

- Song chắn rác thô: Là yêu cầu tối thiểu và bắt buộc cho mọi nhà máy xử lý nước thải.
- Lưới lọc tinh: Thường được lắp đặt sau song chắn thô ở hầu hết các nhà máy quy mô vừa và lớn để bảo vệ tốt hơn cho các thiết bị nhạy cảm phía sau.
- Lưới lọc siêu tinh: Được cân nhắc khi:
  - Yêu cầu loại bỏ TSS cao ngay từ đầu để giảm tải cho các công đoạn sau.
  - Cần bảo vệ các thiết bị cực kỳ nhạy cảm (như màng MBR).
  - Muốn thay thế hoặc giảm kích thước bể lắng sơ cấp do hạn chế về diện tích.
  - Ngân sách đầu tư và vận hành cho phép.

Quản lý rác thải sau sàng lọc: Lượng rác thu gom được từ các song chắn và lưới lọc cần được xử lý phù hợp. Thường bao gồm các bước: rửa (loại bỏ chất hữu cơ bám), ép (giảm thể tích và độ ẩm), và cuối cùng là vận chuyển đi chôn lấp tại bãi rác hợp vệ sinh.

2. Bể Lắng Cát – Khuất Phục Những “Hung Thần” Vô Tri

Sau khi vượt qua hàng rào chắn rác, dòng nước thải vẫn còn chứa những “vị khách” không mời khác, nhỏ bé nhưng cực kỳ nguy hiểm cho “nội tạng” của nhà máy: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, vỏ trứng, vụn xương, và các hạt vô cơ nặng khác (gọi chung là grit). Chúng là những “hung thần” vô tri.

2.1. Nhận Diện Mối Nguy Từ Cát Sỏi

Tại sao phải loại bỏ cát sỏi?

Tính mài mòn khủng khiếp: Cát hoạt động như giấy nhám, gây mài mòn cực mạnh lên cánh bơm, thành ống, các bề mặt kim loại của thiết bị cơ khí, làm giảm tuổi thọ và tăng chi phí bảo trì, thay thế.
Gây lắng đọng và tắc nghẽn: Cát dễ dàng lắng xuống và tích tụ trong các vùng chảy chậm của đường ống, kênh dẫn, đáy bể (đặc biệt là bể phân hủy kỵ khí bùn, bể hiếu khí), làm giảm thể tích hiệu dụng và có thể gây tắc nghẽn nghiêm trọng.
Không có giá trị sinh học: Cát là vật liệu trơ, không bị phân hủy sinh học, chỉ chiếm chỗ và gây phiền toái.

2.2. Nguyên Lý “Thu Phục” Bằng Trọng Lực Có Chọn Lọc

Bể lắng cát được thiết kế dựa trên một nguyên tắc vật lý đơn giản nhưng tinh tế: tách biệt dựa trên sự khác biệt về tỷ trọng và tốc độ lắng.

Kiểm soát tốc độ dòng chảy: Chìa khóa là duy trì tốc độ dòng chảy của nước thải qua bể lắng cát ở một mức vừa phải, tối ưu (thường trong khoảng 0.2 – 0.4 m/giây, lý tưởng là 0.3 m/giây).
Lắng có chọn lọc:
- Ở tốc độ này, các hạt vô cơ nặng như cát, sỏi (có tỷ trọng khoảng 2.65 g/cm³) sẽ có đủ thời gian để lắng xuống đáy bể do trọng lực thắng được lực cuốn của dòng chảy.
- Đồng thời, tốc độ này vẫn đủ nhanh để giữ cho phần lớn các chất hữu cơ nhẹ hơn (bùn, vi sinh vật, có tỷ trọng gần bằng nước ~1.0 g/cm³) tiếp tục lơ lửng và trôi qua bể mà không bị lắng lại. Mục tiêu là chỉ lắng cát, không lắng bùn hữu cơ.

2.3. Các Kiểu Dáng Bể Lắng Cát – Sự Đa Dạng Trong Thiết Kế

Bể Lắng Cát Ngang (Horizontal Flow Grit Chamber):

Cấu tạo: Thường là một kênh dài, hẹp bằng bê tông. Tốc độ dòng chảy được kiểm soát bằng tiết diện kênh và đôi khi bằng các cấu trúc điều tiết dòng chảy ở đầu ra (như đập tràn Proportional hoặc máng đo Parshall).
Hoạt động: Nước chảy dọc theo kênh, cát lắng xuống đáy. Cần có cơ cấu thu gom cát định kỳ hoặc liên tục (gầu cào chạy dọc đáy kênh, bơm hút cát, vít tải…).
Ưu/Nhược: Thiết kế đơn giản nhất, dễ xây dựng. Tuy nhiên, cần diện tích đất tương đối lớn, hiệu quả tách có thể bị ảnh hưởng nếu lưu lượng dao động mạnh làm thay đổi tốc độ dòng chảy, việc thu gom cát có thể phức tạp.

Bể Lắng Cát Sục Khí (Aerated Grit Chamber):

Cấu tạo: Bể thường có tiết diện ngang hình thang hoặc chữ nhật, không khí được thổi vào từ một bên thành bể thông qua các bộ khuếch tán đặt gần đáy.

Hoạt động: Dòng khí sục lên tạo ra một dòng chảy xoắn ốc (spiral flow) trong bể. Lực sục khí và dòng chảy xoắn này có tác dụng:

Giữ cho các chất hữu cơ nhẹ tiếp tục lơ lửng.
Rửa sạch các hạt cát, tách các chất hữu cơ bám dính.
Đẩy các hạt cát nặng lắng xuống vùng đáy yên tĩnh hơn ở phía đối diện với vùng sục khí.
Cung cấp một ít oxy, giúp giảm mùi.

Ưu/Nhược: Hiệu quả tách cát tốt hơn và nhỏ gọn hơn bể ngang. Kiểm soát tốt hơn việc tách cát khỏi chất hữu cơ. Tuy nhiên, tốn năng lượng cho việc sục khí và cần hệ thống thu gom cát dưới đáy (thường là bơm hút hoặc vít tải).

Bể Lắng Cát Xoáy Ly Tâm (Vortex Grit Chamber):

Cấu tạo: Bể thường có dạng hình trụ tròn, đáy hình nón. Nước thải được đưa vào theo phương tiếp tuyến hoặc có cánh khuấy để tạo ra dòng chảy xoáy mạnh.
Hoạt động: Lực ly tâm sẽ đẩy các hạt cát nặng hơn ra phía thành bể hoặc vào vùng trung tâm (tùy thiết kế) và lắng xuống đáy nón, trong khi nước trong hơn sẽ thoát ra ở vị trí khác (thường là máng tràn ở trên).
Ưu/Nhược: Rất nhỏ gọn, hiệu quả tách cát cao. Tuy nhiên, đòi hỏi thiết kế thủy lực chính xác, có thể cần thiết bị khuấy cơ học (tốn năng lượng), và nhạy cảm hơn với sự thay đổi lưu lượng.

2.4. So Sánh Hiệu Quả và Lựa Chọn

Hiệu quả: Cả ba loại đều có thể đạt hiệu quả loại bỏ cát cao (ví dụ >90-95% đối với các hạt cát có kích thước nhất định) nếu được thiết kế và vận hành đúng tốc độ dòng chảy hoặc cường độ sục khí/khuấy trộn. Bể sục khí và bể xoáy thường cho phép kiểm soát tốt hơn và nhỏ gọn hơn.
Lựa chọn: Phụ thuộc vào các yếu tố như lưu lượng cần xử lý, đặc tính và lượng cát trong nước thải, diện tích đất có sẵn, chi phí đầu tư và vận hành (năng lượng, bảo trì), và mức độ tự động hóa mong muốn.

Xử lý cát thu gom: Cát thu được từ bể lắng thường lẫn một ít chất hữu cơ. Cần có công đoạn rửa cát (grit washing) để loại bỏ chất hữu cơ này trước khi thải bỏ cát ra bãi chôn lấp. Việc rửa cát giúp giảm mùi và thể tích cần thải bỏ.

3. Bể Lắng Sơ Cấp (Bể Lắng I) – Giảm Nhẹ Gánh Nặng Hữu Cơ Cho Công Đoạn Sau

Sau khi đã loại bỏ rác và cát, “vòng sơ loại” cơ học có thể tiếp tục với một công trình quan trọng khác: Bể lắng sơ cấp (Primary Clarifier), hay còn gọi là Bể lắng I.

3.1. Vai Trò Chủ Đạo: Trận Chiến Cuối Cùng Với Chất Rắn Lơ Lửng (Loại Lắng Được)

Nước thải sau bể lắng cát vẫn chứa một lượng đáng kể chất rắn lơ lửng (TSS), phần lớn là các hạt hữu cơ (phân, thức ăn thừa, vi khuẩn…) và một phần vô cơ mịn không lắng được trong bể lắng cát. Nhiệm vụ chính của bể lắng sơ cấp là tạo điều kiện cho phần lớn các hạt TSS có khả năng lắng được bằng trọng lực (settleable solids) này tách ra khỏi pha nước.

Đây là công đoạn xử lý cơ học mang lại hiệu quả loại bỏ TSS và BOD cao nhất.

3.2. Nguyên Lý Hoạt Động: Sự Thanh Bình Của Trọng Lực Được Tối Ưu Hóa

Nguyên lý vẫn là lắng bằng trọng lực, nhưng để lắng được các hạt nhỏ và nhẹ hơn cát, bể lắng sơ cấp cần:

Tốc độ dòng chảy cực chậm: Chậm hơn nhiều so với bể lắng cát.
Thời gian lưu nước dài: Thường từ 1.5 đến 2.5 giờ, đôi khi dài hơn.
Điều kiện thủy lực tĩnh lặng tối đa: Thiết kế bể phải giảm thiểu mọi sự xáo trộn, dòng chảy rối hay dòng chảy tắt.

Trong môi trường yên tĩnh này, các hạt rắn lơ lửng nặng hơn nước sẽ từ từ lắng xuống đáy, tích tụ thành một lớp bùn gọi là bùn sơ cấp (primary sludge). Đồng thời, các vật liệu rất nhẹ như dầu mỡ còn sót lại cũng có cơ hội nổi lên bề mặt, tạo thành váng nổi sơ cấp (primary scum).

3.3. Cấu Tạo Điển Hình – Đảm Bảo Sự Tĩnh Lặng

Hình dạng: Phổ biến là hình chữ nhật (dòng chảy ngang) hoặc hình tròn (dòng chảy hướng tâm). Bể chữ nhật thường tiết kiệm diện tích hơn cho các nhà máy lớn, bể tròn dễ lắp đặt cơ cấu gạt bùn quay hơn.
Cấu trúc đầu vào (Inlet Structure): Rất quan trọng để phân phối dòng chảy vào bể một cách nhẹ nhàng, đều khắp tiết diện và giảm thiểu động năng, tránh gây xáo trộn vùng lắng. Thường sử dụng các tường phân phối có lỗ, máng phân phối ngập nước…
Vùng lắng (Settling Zone): Chiếm phần lớn thể tích bể, nơi diễn ra quá trình lắng chính. Cần đủ lớn để đảm bảo HRT và tốc độ dòng chảy thấp.
Hệ thống thu bùn đáy (Sludge Collection): Do lượng bùn lắng xuống liên tục và khá lớn, cần có cơ cấu cơ khí để thu gom bùn về hố chứa trung tâm.
- Bể chữ nhật: Thường dùng hệ thống cào xích và thanh gạt chạy dọc đáy bể.
- Bể tròn: Dùng cầu gạt quay tròn với các lưỡi gạt đặt nghiêng để cào bùn về hố thu ở tâm bể. Bùn sơ cấp được bơm định kỳ hoặc liên tục ra khỏi hố thu để đưa đi xử lý bùn.
Hệ thống thu váng nổi (Scum Collection): Các thanh gạt bề mặt hoặc cơ cấu hớt váng tương tự hệ thống gạt bùn nhưng hoạt động ở bề mặt để gom váng nổi vào máng thu riêng.
Máng thu nước trong (Effluent Weir): Đặt ở cuối bể (hình chữ nhật) hoặc dọc theo chu vi (hình tròn). Thiết kế máng tràn (chiều dài, hình dạng răng cưa…) và tải trọng tràn (weir loading rate – lưu lượng trên một đơn vị chiều dài máng) là thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả tách pha cuối cùng, tránh bùn bị cuốn theo dòng ra.

3.4. Hiệu Quả Loại Bỏ – Những Con Số Ấn Tượng Của Xử Lý Cơ Học

Một bể lắng sơ cấp được thiết kế và vận hành tốt có thể đạt hiệu quả loại bỏ đáng kể:

Chất rắn lơ lửng (TSS): 50 – 70%
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5): 25 – 40% (Đây là phần BOD liên kết với các hạt TSS hữu cơ bị loại bỏ).

Hiệu quả này phụ thuộc vào: đặc tính lắng của TSS trong nước thải, thời gian lưu nước (HRT), và đặc biệt là tải trọng bề mặt (Surface Overflow Rate – SOR). SOR được tính bằng SOR = Q / A (Q: lưu lượng vào, A: diện tích bề mặt bể lắng), đơn vị m³/m².ngày. SOR càng thấp (nghĩa là bể càng lớn so với lưu lượng) thì hiệu quả lắng càng cao. Giá trị SOR thiết kế điển hình cho bể lắng sơ cấp thường trong khoảng 20-50 m³/m².ngày.

3.5. Ưu Điểm Của Việc Sử Dụng Bể Lắng Sơ Cấp

Việc đầu tư xây dựng và vận hành bể lắng sơ cấp mang lại nhiều lợi ích cho toàn bộ nhà máy:

Giảm tải trọng ô nhiễm đáng kể cho các công trình xử lý sinh học phía sau. Điều này cho phép:
- Thiết kế bể sinh học (ví dụ: bể Aerotank) nhỏ hơn, tiết kiệm chi phí xây dựng.
- Giảm nhu cầu năng lượng sục khí trong bể sinh học do lượng BOD cần xử lý ít hơn.
- Giảm lượng bùn sinh học thứ cấp (WAS) sinh ra từ quá trình hiếu khí.
Loại bỏ một phần dầu mỡ nổi (nếu có).
Bùn sơ cấp thu được thường có hàm lượng hữu cơ cao, đặc hơn và dễ phân hủy kỵ khí hơn bùn hoạt tính dư, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hồi năng lượng biogas từ quá trình xử lý bùn.
Tăng tính ổn định cho hệ thống xử lý sinh học do giảm biến động tải trọng đầu vào.

3.6. Nhược Điểm và Xu Hướng Hiện Đại – Có Nên Bỏ Qua Bể Lắng I?

Mặc dù có nhiều ưu điểm, bể lắng sơ cấp cũng có những hạn chế:

Chiếm diện tích đất xây dựng lớn.
Tốn chi phí đầu tư cho bể và các thiết bị cơ khí (gạt bùn, gạt váng, bơm bùn).
Phát sinh bùn sơ cấp: Cần có hệ thống xử lý bùn riêng biệt và hiệu quả. Bùn sơ cấp nếu lưu trữ lâu trong bể lắng hoặc hố thu có thể phân hủy kỵ khí và gây mùi hôi.
Loại bỏ nguồn carbon hữu cơ: Đây là điểm gây tranh cãi trong các hệ thống xử lý nước thải hiện đại có yêu cầu loại bỏ Nitơ cao bằng phương pháp sinh học (khử nitrat). Quá trình khử nitrat cần nguồn carbon hữu cơ (BOD). Việc loại bỏ một phần đáng kể BOD ở bể lắng sơ cấp có thể làm thiếu hụt nguồn carbon cho quá trình khử nitrat, đôi khi buộc nhà vận hành phải bổ sung nguồn carbon từ bên ngoài (methanol, axetat…) rất tốn kém.

Chính vì lý do cuối cùng này, một xu hướng trong thiết kế các nhà máy xử lý nước thải hiện đại, đặc biệt là các quy trình loại bỏ dinh dưỡng sinh học (BNR), là bỏ qua hoàn toàn bể lắng sơ cấp. Nước thải sau khi qua song chắn rác và bể lắng cát sẽ được đưa trực tiếp vào các bể xử lý sinh học (ví dụ: bể thiếu khí rồi đến bể hiếu khí).

Ưu điểm của việc bỏ qua bể lắng I:

Tiết kiệm diện tích đất và chi phí đầu tư.
Giữ lại toàn bộ nguồn carbon hữu cơ trong nước thải cho quá trình khử nitrat.

Nhược điểm của việc bỏ qua bể lắng I:

Tăng tải trọng hữu cơ và chất rắn cho bể xử lý sinh học → Yêu cầu thể tích bể sinh học lớn hơn.
Tăng nhu cầu oxy sục khí trong bể hiếu khí.
Tăng lượng bùn sinh học thứ cấp (WAS) cần xử lý.
Hệ thống sinh học có thể nhạy cảm hơn với một số loại chất rắn khó phân hủy hoặc độc tố có trong nước thải thô.

Quyết định có sử dụng bể lắng sơ cấp hay không là một sự đánh đổi (trade-off) phức tạp, cần được cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên đặc tính nước thải đầu vào, yêu cầu chất lượng nước đầu ra (đặc biệt về Nitơ), quy trình công nghệ tổng thể được lựa chọn, và phân tích kinh tế kỹ thuật chi tiết.

4. So Sánh Tổng Quan Hiệu Quả Các Phương Pháp Cơ Học

Mỗi công đoạn xử lý cơ học có một vai trò và hiệu quả riêng, hoạt động như một hệ thống phòng thủ nhiều lớp:

Song chắn rác / Lưới lọc:
- Mục tiêu chính: Bảo vệ thiết bị khỏi rác thô.
- Hiệu quả loại bỏ TSS/BOD: Rất thấp (loại thô, tinh) đến khá (loại siêu tinh).
- Vai trò: Tuyến đầu, bảo vệ cơ khí.
Bể lắng cát:
- Mục tiêu chính: Loại bỏ hạt vô cơ nặng (cát, sỏi).
- Hiệu quả loại bỏ TSS/BOD: Không đáng kể.
- Vai trò: Bảo vệ thiết bị khỏi mài mòn, tắc nghẽn do cát.
Bể lắng sơ cấp (Bể lắng I):
- Mục tiêu chính: Loại bỏ chất rắn lơ lửng lắng được (chủ yếu hữu cơ).
- Hiệu quả loại bỏ TSS/BOD: Cao nhất trong các phương pháp cơ học (TSS 50-70%, BOD 25-40%).
- Vai trò: Giảm tải trọng ô nhiễm đáng kể cho các công đoạn xử lý phía sau.

Chúng thường được bố trí nối tiếp theo đúng thứ tự trên (Song chắn → Lắng cát → Lắng sơ cấp) để tối ưu hóa hiệu quả chung. Mỗi bước “dọn dẹp” một loại “rác” khác nhau, chuẩn bị tốt nhất cho công đoạn kế tiếp.

Kết Luận: Nền Móng Vững Chắc Cho Dòng Nước Sạch

Xử lý cơ học có thể được xem là “anh cả” trong gia đình các phương pháp xử lý nước thải – đơn giản, trực tiếp và hiệu quả trong việc giải quyết những vấn đề ô nhiễm cơ bản nhất. Dù không thể loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm hòa tan hay dinh dưỡng, vai trò của nó như một “vòng sơ loại”, một “người gác cổng” cần mẫn là không thể thiếu.

Từ những tấm lưới chắn rác thô sơ đến những bể lắng sơ cấp tĩnh lặng, mỗi công trình cơ học đều đóng góp vào việc bảo vệ các thiết bị đắt tiền phía sau, giảm nhẹ gánh nặng ô nhiễm cho các quá trình sinh học và hóa học phức tạp hơn, và cuối cùng là góp phần tạo ra một dòng nước sạch hơn.

Hiểu rõ mục tiêu, nguyên lý và hiệu quả của từng phương pháp – song chắn rác chặn vật thể lớn, bể lắng cát khuất phục hạt vô cơ nặng, bể lắng sơ cấp thu gom phần lớn chất rắn hữu cơ lắng được – giúp chúng ta thiết kế và vận hành một hệ thống xử lý nước thải toàn diện, hiệu quả và kinh tế.

Xử lý cơ học chính là nền móng, là bước khởi đầu vững chắc. Một “vòng sơ loại” hiệu quả sẽ tạo tiền đề cho sự thành công của cả một hành trình dài làm sạch nguồn nước phía sau