Bể lắng sinh học là gì? Định nghĩa chi tiết
Về cơ bản, bể lắng sinh học là một công trình xử lý cơ học được thiết kế đặc biệt để tách các chất rắn lơ lửng ra khỏi nước thải dựa trên nguyên tắc trọng lực.
Nói một cách đơn giản hơn, nước thải sẽ được cho lưu lại trong bể một khoảng thời gian nhất định. Dưới tác dụng của trọng lực, các hạt cặn, bùn, và chất rắn nặng hơn nước sẽ từ từ lắng xuống đáy, trong khi phần nước trong hơn sẽ nổi lên trên và tiếp tục được đưa đến các công đoạn xử lý tiếp theo.
- Mục tiêu chính: Loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm dạng rắn không hòa tan, làm trong nước, giảm tải lượng ô nhiễm cho các công trình xử lý sinh học phía sau.
- Phạm vi ứng dụng: Bể lắng sinh học là một thành phần cốt lõi và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và xử lý nước thải công nghiệp.
Đặc điểm cấu tạo của bể lắng sinh học
Mặc dù có nhiều biến thể, cấu tạo của một bể lắng sinh học điển hình bao gồm các bộ phận chính, có thể chia thành hai phần: phần tĩnh và phần động.
- Phần tĩnh: Gồm các chi tiết cố định, không chuyển động như:
- Thân bể: Thường được xây dựng bằng bê tông cốt thép, đảm bảo độ bền và khả năng chống thấm. Đáy bể thường có độ dốc để dễ dàng thu gom bùn.
- Hệ thống đường ống: Bao gồm ống dẫn nước vào và ống tháo nước ra, ống xả bùn.
- Máng thu nước (máng răng cưa): Được bố trí ở phía trên để thu lớp nước trong đã qua lắng, giúp thu nước đều trên toàn bộ bề mặt và ngăn bọt nổi thoát ra ngoài.
- Phần động: Gồm các bộ phận chuyển động trong quá trình vận hành:
- Cánh gạt bùn: Một hệ thống cần gạt quay chậm dưới đáy bể, có nhiệm vụ gom bùn đã lắng về hố thu bùn trung tâm.
- Cơ cấu gạt bọt nổi: Thu gom các váng bọt, chất nổi trên bề mặt và đưa đến máng thu riêng.
Nguyên lý hoạt động và các phương pháp lắng trong bể sinh học
Nguyên lý chung của bể lắng sinh học vô cùng đơn giản: tách pha rắn ra khỏi pha lỏng bằng trọng lực. Tuy nhiên, quá trình này diễn ra qua nhiều giai đoạn và phương pháp lắng khác nhau, tùy thuộc vào đặc tính của nước thải.
Các giai đoạn lắng trong hệ thống xử lý
- Loại bỏ cặn hữu cơ (Lắng đợt I): Tách các chất hữu cơ không tan ra khỏi nước thải thô trước khi đưa vào xử lý sinh học.
- Loại bỏ cặn sinh học (Lắng đợt II): Lắng bùn vi sinh (bùn hoạt tính) sau các công trình xử lý sinh học hiếu khí như bể Aerotank.
- Loại bỏ bông cặn hóa học: Lắng các bông cặn được tạo thành từ quá trình keo tụ, tạo bông bằng hóa chất.
- Lắng nén (Cô đặc bùn): Làm tăng nồng độ bùn bằng cách nén bùn bằng trọng lực, giảm độ ẩm của bùn trước khi đưa đi xử lý.
Chi tiết 4 quy trình lắng cặn
| Loại lắng | Mô tả | Ứng dụng |
| Lắng từng hạt riêng lẻ (Vùng I) | Xảy ra khi nồng độ chất rắn lơ lửng thấp. Các hạt lắng xuống độc lập, không tương tác với nhau. | Loại bỏ cát, sỏi trong bể lắng cát. |
| Lắng tạo bông cặn (Vùng II) | Các hạt nhỏ va chạm, kết dính với nhau tạo thành các bông cặn lớn hơn, nặng hơn và lắng nhanh hơn. | Loại bỏ chất rắn lơ lửng trong bể lắng đợt I và bể lắng đợt II. |
| Lắng tập thể (Vùng III) | Khi nồng độ chất rắn rất cao, các hạt tạo thành một khối liên kết lắng xuống như một “tấm chăn”, có mặt phân cách rõ ràng với nước trong. | Thường thấy ở tầng giữa của bể lắng thứ cấp (bể lắng đợt II). |
| Lắng nén (Vùng IV) | Khi nồng độ chất rắn cực cao, các hạt tạo thành cấu trúc và tự nén chặt ở đáy bể, đẩy nước ra khỏi khối bùn. | Diễn ra ở đáy bể lắng thứ cấp và trong thiết bị cô bùn. |
Phân loại và các loại bể lắng sinh học phổ biến
Bể lắng sinh học có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, nhưng phổ biến nhất là dựa trên giai đoạn xử lý và chiều dòng chảy.
Phân loại theo giai đoạn xử lý
- Bể lắng sinh học đợt I: Đặt trước các công trình xử lý sinh học. Nhiệm vụ chính là loại bỏ các chất hữu cơ không tan (cả chìm và nổi), giảm tải lượng ô nhiễm cho giai đoạn sau. Bùn từ bể này được gọi là “cặn tươi”.
- Bể lắng sinh học đợt II: Đặt sau các công trình xử lý sinh học (bể Aerotank, bể lọc sinh học). Nhiệm vụ là lắng cặn bùn được tạo ra từ quá trình xử lý sinh học. Bùn từ bể này được gọi là bùn hoạt tính và một phần sẽ được tuần hoàn lại bể sinh học để duy trì mật độ vi sinh vật.
Phân loại theo chiều nước chảy
Bể lắng đứng
- Cấu tạo: Thường có dạng hình trụ hoặc hình vuông với đáy chóp nón. Nước thải được đưa vào ống trung tâm và chảy từ dưới lên trên.
- Nguyên lý hoạt động: Khi nước chảy ngược lên, các hạt cặn đủ nặng sẽ thắng được lực đẩy của dòng nước và rơi xuống đáy chóp. Nước trong sẽ tràn qua máng thu ở phía trên. Vận tốc dòng chảy trong bể thường duy trì ở mức 0.5 – 0.6 m/s. Bể lắng đứng phù hợp với các hệ thống có công suất nhỏ.
Bể lắng ngang
- Cấu tạo: Có dạng hình chữ nhật. Nước chảy theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể.
- Nguyên lý hoạt động: Nước thải chảy theo chiều dài bể với vận tốc chậm (0.2 – 0.3 m/s), cho phép các hạt cặn lắng xuống đáy bể theo quỹ đạo parabol. Bùn được gom về các hố thu bằng hệ thống gạt bùn cơ khí. Bể lắng ngang thường được dùng cho các hệ thống có công suất trung bình và lớn.
Bể lắng lamen
- Cấu tạo: Điểm đặc biệt của bể lắng lamen là có thêm các tấm lamen (hoặc các ống) đặt nghiêng một góc 45-60 độ so với phương ngang.
- Nguyên lý hoạt động: Nước chảy từ dưới lên qua các tấm lamen. Các tấm nghiêng này làm tăng diện tích bề mặt lắng và rút ngắn đáng kể quãng đường rơi của hạt cặn. Bùn trượt dọc theo bề mặt tấm lamen và rơi xuống hố thu cặn. Nhờ đó, bể lắng lamen có hiệu quả cao và cực kỳ tiết kiệm diện tích xây dựng.
Bể lắng ly tâm
- Đặc điểm: Thường có dạng hình tròn, được sử dụng cho các hệ thống xử lý nước thải quy mô rất lớn (trên 20.000 m³/ngày).
- Nguyên lý hoạt động: Nước được đưa vào tâm bể và chảy tràn theo phương bán kính ra ngoài vành đai. Vận tốc dòng chảy giảm dần từ tâm ra ngoài, tạo điều kiện lý tưởng cho việc lắng cặn. Bùn được thu gom bởi hệ thống gạt bùn quay quanh trục trung tâm. Hiệu quả lắng của bể này có thể đạt khoảng 60%.
Vai trò quan trọng của bể lắng sinh học trong xử lý nước thải
Vai trò của bể lắng sinh học là không thể thay thế, nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định và hiệu suất của cả hệ thống:
- Tách chất lơ lửng: Đây là chức năng cốt lõi, loại bỏ phần lớn cặn bã, rác, chất hữu cơ và vô cơ dạng rắn.
- Tách bùn vi sinh: Giữ lại lượng bùn sinh học quý giá, ngăn chặn chúng thất thoát ra nguồn tiếp nhận và tuần hoàn lại để duy trì quá trình xử lý.
- Giảm tải lượng ô nhiễm: Bằng cách loại bỏ chất rắn, bể lắng làm giảm đáng kể chỉ số BOD, COD trong nước thải, giúp các công trình phía sau hoạt động nhẹ nhàng và hiệu quả hơn.
- Bảo vệ thiết bị: Ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống, bơm và các thiết bị xử lý khác do bùn và cặn gây ra.
- Đảm bảo môi trường cho vi sinh vật: Trong bể lắng đợt II, việc giữ lại và tuần hoàn bùn hoạt tính tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển ổn định, đảm bảo hiệu quả xử lý sinh học.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của bể lắng
Hiệu quả lắng cặn cao hay thấp phụ thuộc vào sự cân bằng của nhiều yếu tố:
- Lưu lượng nước thải: Lưu lượng quá lớn sẽ làm giảm thời gian lưu, gây xáo trộn và cuốn theo cặn.
- Thời gian lưu nước: Thời gian phải đủ dài để các hạt cặn có thể lắng xuống đáy.
- Đặc tính cặn: Kích thước, hình dạng và khối lượng riêng của hạt cặn quyết định tốc độ lắng.
- Tải lượng thủy lực: Là lưu lượng nước trên một đơn vị diện tích bề mặt bể (m³/m².ngày). Vượt quá tải lượng thiết kế sẽ làm giảm hiệu suất.
- Nhiệt độ nước thải: Nhiệt độ nước thải cao làm giảm độ nhớt của nước, giúp hạt lắng nhanh hơn và ngược lại.
- Kích thước và thiết kế bể: Kích thước bể lắng phải được tính toán chính xác để phù hợp với lưu lượng và đặc tính nước thải.
- Sự keo tụ: Khả năng các hạt nhỏ kết dính lại thành bông cặn lớn hơn sẽ thúc đẩy quá trình lắng.
Cách tăng hiệu suất xử lý của bể lắng sinh học
Để bể lắng sinh học hoạt động với hiệu suất cao nhất, người vận hành cần chú ý đến các biện pháp tối ưu sau:
- Đảm bảo thiết kế phù hợp: Ngay từ đầu, bể phải được tính toán và thiết kế đúng kỹ thuật, phù hợp với lưu lượng và tính chất nước thải thực tế.
- Kiểm soát lưu lượng đầu vào: Duy trì lưu lượng nước thải ổn định, tránh các cú sốc tải thủy lực đột ngột làm xáo trộn bùn.
- Duy trì nhiệt độ và pH ổn định: Đặc biệt quan trọng với bể lắng đợt II, vì pH nước thải và nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của vi sinh vật trong bùn hoạt tính.
- Bổ sung dinh dưỡng (khi cần thiết): Đảm bảo tỷ lệ C:N:P phù hợp trong bể sinh học phía trước để tạo ra bùn vi sinh khỏe mạnh, dễ lắng.
- Kiểm tra và xử lý sự cố kịp thời: Thường xuyên theo dõi các hiện tượng bất thường như bùn nổi, bùn khó lắng, nước đầu ra bị đục. Các sự cố này cần được xác định nguyên nhân (do sốc tải, vi khuẩn dạng sợi, thiếu dinh dưỡng…) và khắc phục ngay lập tức.
- Quản lý và vận hành chuyên nghiệp: Thực hiện vận hành bảo trì định kỳ, kiểm tra chất lượng nước, theo dõi lượng bùn và xả bùn đúng chu kỳ để tránh tình trạng bùn lưu quá lâu gây phân hủy kỵ khí và nổi lên.
Bể lắng sinh học không chỉ là một công trình xây dựng mà là một mắt xích quan trọng, quyết định sự thành công của toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, và các yếu tố ảnh hưởng là chìa khóa để vận hành hệ thống một cách hiệu quả, tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng nước đầu ra luôn đạt tiêu chuẩn.
Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp xử lý nước thải toàn diện, hoặc cần tư vấn chuyên sâu về thiết kế, lắp đặt và vận hành bể lắng sinh học, hãy liên hệ ngay đơn vị thi công xử lý nước thải Hi-Tech. Với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm, chúng tôi cam kết mang đến những giải pháp tối ưu và hiệu quả nhất cho doanh nghiệp của bạn.
