Hiểu rõ hơn về Hệ thống xử lý nước thải, bùn thải thủy sản

Là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, nhóm ngành thủy hải sản đóng góp tới 4-5% GDP và 10% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước (8,5 tỷ USD). Trong năm 2020, sản lượng thủy sản khai thác vào khoảng 4 triệu tấn. Trong đó nuôi trồng đạt gần 5 triệu tấn.

Nước thải thủy sản giàu các chất carbohydrate, protein, chất béo,… khi xả vào môi trường sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước. Do các chất hữu cơ bị phân hủy (oxy hóa) bởi vi khuẩn, hoặc gây hiện tượng “tảo nở hoa”. Dẫn đến các loại cá, tôm và cây thủy sinh bị chết ngạt.

Trong bài viết trước “Máy ép bùn trong xử lý nước thải, bùn thải thủy sản”, ARK Việt Nam đã giới thiệu tổng quan về hệ thống xử lý nước thải, bùn thải thủy sản. Cũng như vị trí, vai trò của máy ép bùn ARK trong giai đoạn tách nước, lọc bùn. Mang lại hiệu quả kinh tế cho các xí nghiệp, khu chế xuất. Lần này, hãy cùng hiểu rõ hơn về chu trình phức tạp trên, dưới một góc nhìn chuyên sâu.

I. BỂ UASB LÀ GÌ?

Bể sinh học thiếu khí (hay UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là hạng mục quan trọng nhất trong giai đoạn xử lý sinh hóa nói riêng và cả hệ thống xử lý nước thải nói chung. Là nơi các chất hóa học cứng đầu và gây hại nhất trong nước thải thủy sản bị phân rã.

Bể UASB có lắp đặt vật liệu lọc bằng nhựa PVC (Polyvinyl chloride) đặt chìm trong nước. Lớp lọc này rỗng và diện tích bề mặt tiếp xúc lớn làm giá thể cho vi sinh vật.

Nguyên lý hoạt động

Bể UASB thực chất là nơi nuôi cấy các loại vi khuẩn đặc thù. Chúng sống nhờ năng lượng và sản phẩm phụ từ việc phân hủy các hợp chất chứa nito và photpho trong nước thải.

Nước thải chảy qua các lớp màng vi sinh vật. Sau một thời gian sinh trưởng, lớp màng sinh khối vi sinh vật dày lên, ngăn cản không khí xâm nhập vào các lớp bên trong. Không có oxy, vi khuẩn yếm khí phát triển, phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ thành CH₄ và CO₂ (thông qua phản ứng acid hóa, acetate hóa). Các khí này làm chết các sinh viên hiếu khí làm lớp màng sinh khối của chúng bị tróc ra. Sau đó bị cuốn trôi bởi nước và lắng tạo thành bùn thải tại bể lắng.

Trên bề mặt vật liệu lọc PVC lại hình thành lớp màng vi sinh mới, tiếp xúc được với oxy. Quá trình này lặp lại tuần hoàn nên BOD5 và các chất phú dưỡng khác được xử lý triệt để.

Lưu ý

Việc nuôi cấy vi sinh vật phải được quan tâm sát sao. Số lượng của chúng quyết định cả quá trình có đạt hiệu quả tối đa hay không. Do đó, bùn thải một phần sẽ được bơm ngược trở lại bể UASB để duy trì nồng độ vi sinh vật.

Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí → CO₂ + CH₄ + H₂S + NH₃ +  Sinh khối mới + …

II. TÁC DỤNG CỦA BỂ ĐIỀU HÒA

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi đưa vào các giai đoạn sau. Luôn có thiết bị thổi khí liên tục vào bể, xáo trộn để tránh hiện tượng kỵ khí. Đồng thời một lượng lớn chlorin (chất tẩy rửa vệ sinh nhà xưởng) được giải phóng.

III. BỂ SINH HỌC HIẾU KHÍ

Nước thải từ bể kỵ khí sẽ được đưa sang bể hiếu khí, nơi chuyên nuôi cấy hệ vi sinh vật hoạt động trong môi trường giàu oxy. Nhiệm vụ của chúng là phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong chuỗi phản ứng oxy hóa – khử.

Bể Anoxic và Aerotank là nơi diễn ra các quá trình khử Nitrat và khử Photpho.

• Hai nhóm vi khuẩn Pseudomonas và Clostridium trong môi trường thiếu oxy, sẽ khử Nitrat (NO₃^–) và Nitrit (NO₂^–) và amoni thành khí N₂, thoát khỏi nước và ra ngoài.
• Vi khuẩn Acinetobacter sẽ tham gia khử Photpho.

Oxy (không khí) được cấp vào bể aerotank bằng các máy thổi khí (airblower), có hiệu quả cao với bọt khí nhỏ hơn 10 µm. Cung cấp khí vào bể với mục đích:

1. cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan trong nước thải thành CO₂, nitơ hữu cơ và NH₄⁺ thành nitrat NO₂^–
2. xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính. Tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý,
3. giải phóng các khí ức chế vi sinh vật.

Phương trình phản ứng

Chất hữu cơ + O₂ + vi khuẩn hiếu khí → CO₂ + H2O + NH₃ + C₅H₇O₂N (đại diện cho tế bào vi khuẩn mới) + sản phẩm khác

Hô hấp nội bào: C₅H₇O₂N (đại diện cho vi khuẩn) + 5O₂ → 5 CO₂ + 2H₂O + NH₃ + Năng lượng.

IV. GIẢI THÍCH HIỆN TƯỢNG KEO TỤ, TẠO BÔNG

Nước thải được cân bằng pH nhờ bổ sung NaOH để đảm bảo hiệu quả keo tụ cao.

PAC – Poly Aluminium Chloride

PAC được châm vào và trộn đều. Chất này phân ly ra ion Al₃⁺. Al₃⁺ nhanh chóng chuyển sang Al(OH)₃ là chất kết tủa dạng keo, làm kết dính các cặn lơ lửng trong nước tạo thành các bông cặn lớn và chìm xuống đáy.

Al₃⁺ + 3H₂O →  Al(OH)₃↓ + 3H⁺

Polymer – Polyacrylamide

Tác dụng tương tự PAC nhưng hiệu quả cao hơn, polymer PAM cũng có khả năng tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn. Chúng lơ lửng trong nước và dễ dàng bị loại bỏ bởi các máy ép bùn hiện đại của ARK Việt Nam hoặc bể tuyển nổi.

V. BỂ TUYỂN NỔI VÀ CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG

Sức căng bề mặt của bong bóng khí làm các bông cặn hay các phần tử rắn bám vào. Bọt khí nổi lên tạo thành một lớp bùn nổi trên mặt nước. Lớp váng bùn này dễ dàng được gạt bỏ.

VI. XỬ LÝ HOÀN THIỆN

1. Lọc

Bể lọc áp lực gồm các lớp vật liệu: sỏi, cát, thạch anh và than hoạt tính. Các nguyên tố vết, những chất khó phân giải và halogen hữu cơ bị loại bỏ, nhằm đạt các chỉ số quy định.

2. Khử trùng

Hóa chất được sử dụng để khử trùng là các hợp chất của Clo, như NaOCl. Nó khuếch tán qua vỏ tế bào, phản ứng với tế bào chất. Phá hoại quá trình trao đổi chất, giết chết vi sinh vật.

3. Xử lý khí

Các chất khí sinh ra từ quá trình phân hủy như CH₄ được tiêu hủy bằng phương pháp đốt.

4. Xử lý mùi

Mùi phát sinh được quạt hút cao áp ly tâm hút với vật liệu hấp phụ là than hoạt tính.

Đánh giá công nghệ xử lý nước thải, bùn thải thủy sản

Ưu điểm	Nhược điểm
Hiệu quả xử lý cao (đạt 98%)	Vận hành phức tạp. Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ. Phải thường xuyên giám sát các bể vi sinh.
Có khả năng xử lý nước thải có BOD cao, khử nitơ, photpho mà không cần thêm hóa chất.	Diện tích xây dựng các hạng mục lớn

VII. GIAI ĐOẠN XỬ LÝ BÙN THẢI THỦY SẢN

Tại bể chứa bùn thải thủy sản, không khí được cấp để tránh mùi hôi sinh ra do phân hủy các chất hữu cơ. Các phương pháp truyền thống như sân phơi bùn, các thế hệ máy ép bùn cũ, hiệu quả không cao và không đáp ứng được kế hoạch mở rộng sản xuất.

Giải pháp thay thế hiệu quả với máy ép bùn ARK hiện đại

1. Máy ép bùn trục vít: hệ thống khép kín, khử mùi hiệu quả, tránh rò rĩ bùn thải thủy sản gây ô nhiễm nhà xưởng. Vận hành êm ái, tiết kiệm điện, điều khiển tự động, hoạt động liên tục không ngừng nghỉ. Tiết kiệm nước rửa, dễ dàng thay thế bảo dưỡng từng trục vít, trong khi trục vít còn lại vẫn có thể hoạt động. Tránh được sự trì trệ trong hoạt động sản xuất. Cơ chế cải tiến với hệ thống lọc tách, hệ thống đĩa động giúp giảm ma sát và tăng cường tuổi thọ sản phẩm.
2. Máy ép bùn băng tải cao áp: Có nhiều cải tiến về độ bền, chế độ bán tự động giúp tiết kiệm chi phí nhân công. Cơ chế ép bùn tăng cường, giúp bùn khô hơn và ổn định hơn.
3. Máy ép bùn ly tâm: hệ thống khép kín, vận hành hoàn toàn tự động, liên tục. Độ bền cao, bánh bùn khô, ổn định. Đa dạng công suất, phù hợp với mọi loại bùn thải. Độ bền ấn tượng, vệ sinh tự động. Kích thước nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng, thuận tiện di chuyển.

Ưu điểm khi sử dụng máy ép bùn hiện đại ARK Việt Nam

• Hàm lượng nước trong bánh bùn đầu ra khô, ổn định. Nước ép ra có độ trong suốt cao, dễ dàng xử lý trong giai đoạn sau.
• Quá trình vận hành tự động, không yêu cầu nhân công. Chủ đầu tư không có nhiều kinh nghiệm vẫn có thể tự vận hành được.
• ARK Việt Nam có nhà máy sản xuất trong nước. Do đó việc bảo trì trở nên dễ dàng, kịp thời.
• Máy ép bùn ARK sử dụng polymer an toàn, thân thiện với môi trường. Tiết kiệm chi phí mua hóa chất.