Bể hiếu khí là gì? Nguyên tắc và ứng dụng trong xử lý nước thải

Bể hiếu khí là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Nhờ sử dụng vi sinh vật hiếu khí, bể giúp phân hủy chất hữu cơ hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bài viết sau của Thiết bị ngành nước Song Phụng sẽ giúp bạn hiểu rõ bể hiếu khí là gì, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và các ứng dụng thực tế của bể hiếu khí trong xử lý nước thải.

Bể hiếu khí là gì?

Bể hiếu khí, còn gọi là bể bùn hoạt tính hoặc bể Aerotank, là một bể phản ứng sinh học trong xử lý nước thải, được thiết kế để tạo môi trường hiếu khí bằng cách cung cấp oxy liên tục thông qua thổi khí nén và khuấy đảo cơ học. Trong bể này, vi sinh vật hiếu khí phát triển mạnh, tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng, sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải, từ đó làm sạch nước.

Đặc tính của bể hiếu khí:

• Nồng độ pH: Vi sinh vật hiếu khí hoạt động hiệu quả nhất trong khoảng pH từ 6.5 đến 8.5. pH quá thấp hoặc quá cao có thể làm giảm hiệu quả phân hủy.
• Tải trọng hữu cơ (BOD và COD): BOD: Đo lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Cần kiểm soát phù hợp với khả năng của bể. COD: Đo lượng oxy cần để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và một số vô cơ.
• Nồng độ oxy hòa tan (DO): Tối ưu từ 2 – 4 mg/L. Nồng độ DO thấp làm giảm hiệu suất phân hủy và gây đục nước.
• Kiểm soát bùn: Lượng bùn tăng do vi sinh vật và tách lắng. Theo dõi chỉ số SVI (Sludge Volume Index) để kiểm soát.
• Tạo bọt: Bọt trắng, nâu, hoặc đen có thể chỉ ra tình trạng hoạt động của bể, bao gồm vấn đề về pH, oxy, hoặc chất lượng nước thải.

Cấu tạo của bể hiếu khí (Bể hiếu khí Aerotank) 

Bể hiếu khí trong xử lý nước thải thường được xây dựng bằng hệ thống bê tông cốt thép chắc chắn, đảm bảo độ bền và khả năng vận hành lâu dài. Hình dạng phổ biến của bể là hình chữ nhật hoặc hình tròn. Thiết kế này cho phép nước thải chảy qua thường xuyên, liên tục trong suốt chiều dài bể, giúp tăng hiệu quả xử lý.

Bên trong bể được bố trí hệ thống phân phối khí như đĩa thổi khí hoặc ống phân phối khí, nhằm cung cấp lượng oxy hòa tan đầy đủ cho vi sinh vật phát triển. Nguồn oxy được cấp liên tục thông qua máy thổi khí, kết hợp với hệ thống khuấy trộn, giúp vi sinh vật tiếp xúc tối ưu với chất hữu cơ có trong nước thải.

Để bể hoạt động hiệu quả và ổn định, cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật quan trọng sau:

• Giữ được lượng bùn hoạt tính lớn trong bể.
• Tạo điều kiện thuận lợi nhất cho vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển.
• Đảm bảo cung cấp đầy đủ lượng oxy hòa tan, đáp ứng nhu cầu chuyển hóa chất hữu cơ của hệ vi sinh.

Các loại bể hiếu khí (Aerotank) phổ biến

Trong các hệ thống xử lý nước thải hiện nay, bể hiếu khí (Aerotank) được ứng dụng với nhiều loại hình thiết kế khác nhau nhằm tối ưu hiệu quả xử lý. Một số loại bể phổ biến bao gồm:

• Bể Aerotank truyền thống: Loại cơ bản, sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt hoặc công nghiệp với tải lượng vừa phải.
• Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc: Thiết kế theo từng bậc xử lý để nâng cao hiệu quả, phù hợp với nước thải có nồng độ ô nhiễm cao.
• Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính: Giúp tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất hữu cơ, cải thiện quá trình phân hủy.
• Bể Aerotank không khí kéo dài (Extended Aeration): Thời gian lưu nước và lưu bùn dài hơn, thích hợp cho hệ thống có lưu lượng nhỏ và yêu cầu xử lý ổn định.

Mỗi loại bể đều có đặc điểm kỹ thuật và khả năng xử lý riêng, được lựa chọn tùy theo tính chất nước thải và quy mô của hệ thống.

Nguyên lý hoạt động của bể sinh học hiếu khí 

Nguyên lý hoạt động của bể hiếu khí dựa trên quá trình sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải bằng cách cung cấp oxy liên tục. Cụ thể:

Oxy được cung cấp vào bể bằng máy thổi khí và hệ thống phân phối khí, kết hợp khuấy trộn để tạo môi trường hiếu khí, giúp vi sinh vật hiếu khí phát triển và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất đơn giản hơn

Quá trình hoạt động của bể hiếu khí diễn ra qua ba giai đoạn chính:

1. Giai đoạn oxy hóa: Vi sinh vật sử dụng oxy để oxy hóa các chất hữu cơ, tạo ra năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Ở giai đoạn này, tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy, lượng bùn hoạt tính được hình thành và phát triển nhanh, nhu cầu oxy rất cao.
2. Giai đoạn tổng hợp tế bào mới: Vi sinh vật phát triển ổn định, nhu cầu oxy giảm nhưng quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ, khối lượng bùn hoạt tính tăng lên do vi sinh vật sinh khối mới được tạo thành.
3. Giai đoạn phân hủy nội bào và nitrat hóa: Tốc độ oxy hóa giảm dần rồi tăng lại, quá trình nitrat hóa amoni xảy ra, vi sinh vật sử dụng oxy để chuyển hóa amoni thành nitrat. Nhu cầu oxy giảm dần khi quá trình kết thúc.

Trong suốt quá trình, việc duy trì lượng oxy hòa tan đủ là rất quan trọng để đảm bảo vi sinh vật hoạt động hiệu quả, đồng thời cần kiểm soát các điều kiện môi trường như pH (6.5 – 8.5) để tránh ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật

Ưu nhược điểm bể hiếu khí

Ưu điểm:

• Bể hiếu khí rất hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ, giúp nước thải sạch hơn trước khi qua các giai đoạn xử lý tiếp theo.
• Có thể đạt hiệu suất xử lý BOD lên đến 95%, giúp giảm thiểu ô nhiễm nước.
• Mùi hôi phát sinh ít hơn nhiều so với các phương pháp xử lý kỵ khí, tạo môi trường làm việc và sinh sống thoải mái hơn.
• Bể hiếu khí đạt hiệu quả cao trong quá trình nitrat hóa và oxy hóa, giúp giảm lượng nitrat và các sản phẩm phụ khác trong nước thải.
• Phù hợp với nhiều loại nước thải khác nhau, từ sinh hoạt đến công nghiệp.
• Có khả năng loại bỏ một lượng lớn chất rắn lơ lửng, giúp cải thiện chất lượng nước thải.
• Vận hành tương đối đơn giản và an toàn, phù hợp cho các hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn hoặc nhỏ.

Nhược điểm:

• Đối với nước thải có hàm lượng độc tính cao, bể hiếu khí có thể không đủ hiệu quả. Cần kết hợp với các công nghệ xử lý khác để cải thiện hiệu suất.
• Bể hiếu khí yêu cầu cung cấp năng lượng liên tục cho hệ thống sục khí và khuấy trộn, điều này có thể tăng chi phí vận hành.

Tìm hiểu thêm bể xử lý nước khác:

• Bể UASB – Giải pháp tối ưu cho xử lý nước thải
• Bể SBR trong xử lý nước thải: Cấu Tạo và Nguyên Lý Hoạt Động
• Vai trò của bể điều hòa trong xử lý nước thải hiện nay

Làm thế nào để vận hành bể hiếu khí đạt hiệu quả cao?

Để vận hành bể hiếu khí đạt hiệu quả cao, cần đảm bảo các yếu tố kỹ thuật và môi trường phù hợp cho vi sinh vật hiếu khí phát triển và xử lý chất hữu cơ trong nước thải một cách tối ưu. Cụ thể:

• Tỉ lệ BOD/COD > 0,5. Đây là điều kiện để bể hiếu khí xử lý hiệu quả các chất hữu cơ trong nước thải, thường áp dụng cho nước thải sinh hoạt, chế biến thực phẩm, thủy sản, giấy, đường…
• Nồng độ oxy hòa tan (DO) từ 1,5 – 2 mg/l. Để cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động và phân hủy chất hữu cơ
• Nhiệt độ nước thải nên được duy trì trên 25°C để vi sinh vật phát triển tốt, tránh ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý
• Đảm bảo pH phù hợp, trong khoảng 6,5 – 7,5 là lý tưởng để vi sinh vật hiếu khí hoạt động ổn định
• Tỷ lệ dinh dưỡng hợp lý sẽ duy trì tỷ lệ BOD:N:P khoảng 100:5:1 để đảm bảo vi sinh vật có đủ dinh dưỡng phát triển
• Hàm lượng BOD yêu cầu: < 1000 mg/l.
• Nồng độ kim loại nặng như Cr, Ag, Hg, Mn… không được vượt quá mức cho phép để tránh gây sốc tải và làm chết vi sinh vật.

Ngoài ra bạn cũng cần biết nguyên nhân và cách khắc phục các sự cố trong vận hành hiệu quả bể hiếu khí như:

• Bùn vi sinh phát triển nhưng phân tán: Do vi sinh vật phát triển quá mức hoặc điều kiện vận hành không ổn định. Cần điều chỉnh BOD/COD, tăng sục khí, kiểm soát nhiệt độ và pH.
• Bùn vi sinh không kết dính: Nguyên nhân do thiếu dinh dưỡng hoặc pH, DO không ổn định. Cần bổ sung chất dinh dưỡng và duy trì môi trường thích hợp cho vi sinh phát triển.
• Bùn vi sinh bị nổi: Thường do khí tích tụ hoặc chất lơ lửng cao. Giải pháp là điều chỉnh sục khí và kiểm soát SS trong nước thải đầu vào.
• Bể xuất hiện bọt nâu: Do vi khuẩn dạng sợi hoặc dầu mỡ quá nhiều. Xử lý bằng khử bọt, giảm dầu mỡ và kiểm soát tải lượng hữu cơ.
• Bọt trắng nổi tại bể hiếu khí: Thường do chất tẩy rửa cao hoặc bùn non chưa ổn định. Cần kiểm soát nguồn thải và ổn định lại vi sinh trong bể.

Tăng hiệu suất bể hiếu khí bằng cách bổ sung men vi sinh

Bổ sung men vi sinh là phương pháp hiệu quả giúp cải thiện hoạt động của bể hiếu khí trong xử lý nước thải. Men vi sinh chứa các vi sinh vật có khả năng phân hủy nhanh chất hữu cơ, giúp tăng tốc quá trình xử lý và nâng cao hiệu quả làm sạch nước.

Các lợi ích khi bổ sung men vi sinh vào bể hiếu khí bao gồm:

• Tăng cường mật độ vi sinh vật giúp hình thành lớp bùn hoạt tính khỏe mạnh phân hủy tốt các chất hữu cơ khó phân hủy.
• Cải thiện khả năng phân hủy nhờ các chủng vi sinh đặc biệt giúp xử lý nhanh các chất hữu cơ phức tạp giảm tải cho hệ thống.
• Ổn định quá trình xử lý khi men vi sinh duy trì sự cân bằng vi sinh vật hạn chế hiện tượng bùn nổi hoặc bùn không kết dính.
• Rút ngắn thời gian xử lý bằng cách nâng cao tốc độ phản ứng sinh học giúp giảm thời gian lưu nước trong bể.

Gợi ý xem thêm cho bạn:

• Bể tuyển nổi là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

• Bể lọc sinh học là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động

• Bể tách dầu mỡ trong xử lý nước thải là gì? Tìm hiểu cấu tạo chi tiết

Lưu ý khi dùng bể sinh học hiếu khí

Dưới đây là những lưu ý quan trọng khi sử dụng bể sinh học hiếu khí:

• Đảm bảo cung cấp đủ oxy liên tục cho vi sinh vật hoạt động hiệu quả.
• Kiểm soát nhiệt độ và pH ổn định trong khoảng phù hợp (pH 6.5-7.5, nhiệt độ > 25°C).
• Duy trì tỉ lệ dinh dưỡng hợp lý để vi sinh vật phát triển tốt.
• Tránh đưa vào nước thải các chất độc hại hoặc kim loại nặng gây sốc cho vi sinh vật.
• Theo dõi và xử lý kịp thời các hiện tượng bùn nổi, bùn không kết dính hoặc bọt trong bể.
• Vệ sinh và bảo trì định kỳ hệ thống máy thổi khí và thiết bị khuấy trộn.

Mua men vi sinh chính hãng, đảm bảo hiệu quả xử lý nước thải ở đâu?

Thiết bị ngành nước Song Phụng là đơn vị uy tín cung cấp đa dạng các loại men vi sinh chính hãng với nhiều công dụng nổi bật như giảm mùi hôi sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, bổ sung các chủng vi khuẩn mới vào hệ thống xử lý nước thải, tăng cường mật độ vi sinh và cải thiện khả năng phân hủy chất hữu cơ. Sản phẩm còn giúp khử mùi hôi nhà xưởng, bãi chôn lấp, trạm xử lý nước thải và xử lý hiệu quả các khí độc hại như NH3, CH4, H2S, Mercaptan có trong chất thải.

Lý do nên mua men vi sinh tại Song Phụng:

• Sản phẩm chính hãng, chất lượng được kiểm định nghiêm ngặt.
• Đa dạng chủng loại phù hợp với nhiều loại hình xử lý nước thải.
• Hỗ trợ tư vấn kỹ thuật và hướng dẫn sử dụng tận tâm, chuyên nghiệp.
• Giao hàng nhanh chóng, dịch vụ hậu mãi chu đáo.
• Giúp nâng cao hiệu quả xử lý, giảm chi phí vận hành hệ thống.

Việc lựa chọn men vi sinh chất lượng là yếu tố then chốt giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, giảm thiểu mùi hôi và bảo vệ môi trường xung quanh. Với kinh nghiệm và uy tín trong ngành, Thiết bị ngành nước Song Phụng cam kết mang đến giải pháp men vi sinh tối ưu, phù hợp với từng hệ thống xử lý của khách hàng. Hãy liên hệ ngay với Song Phụng để được tư vấn và cung cấp men vi sinh chính hãng, giúp hệ thống xử lý nước thải của bạn vận hành hiệu quả và bền vững.

>>> Tham khảo dịch vụ:

• Tư vấn và lắp đặt dịch vụ hệ thống xử lý nước đạt chuẩn
• Dịch vụ thay cát lọc hồ bơi chuyên nghiệp, nhanh chóng