Giới thiệu

Trong các hệ thống xử lý nước thải hiện đại, đặc biệt là công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) và IFAS (Integrated Fixed-film Activated Sludge), giá thể vi sinh dạng cầu ngày càng được sử dụng phổ biến nhờ khả năng tăng diện tích bề mặt tiếp xúc, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển mạnh mẽ.
Một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả xử lý là mật độ giá thể vi sinh được bổ sung vào bể sinh học. Nếu mật độ quá thấp sẽ giảm hiệu suất xử lý, nhưng nếu quá cao lại gây tắc nghẽn, cản trở dòng chảy và lãng phí chi phí đầu tư.

Mật độ giá thể vi sinh dạng cầu là gì?

Mật độ giá thể được hiểu là tỷ lệ % thể tích giá thể được thả trong bể sinh học so với thể tích hữu dụng của bể.

Thông thường, giá thể vi sinh dạng cầu có mật độ chiếm từ 20 – 70% thể tích bể, tùy theo thiết kế và loại nước thải.

Ví dụ:

Bể MBBR cho nước thải sinh hoạt thường bố trí 40 – 50% thể tích.

Bể xử lý nước thải công nghiệp có tải lượng hữu cơ cao có thể nâng lên 60 – 70%.

Ảnh hưởng của mật độ giá thể đến hiệu quả xử lý nước thải

1. Khi mật độ quá thấp (<20%)

Nhược điểm:

Diện tích bề mặt bám dính biofilm hạn chế.

Tải trọng xử lý thấp, không đáp ứng yêu cầu giảm BOD, COD, NH4+.

Dễ dẫn đến việc bùn hoạt tính bị rửa trôi, giảm hiệu quả sinh học.

2. Khi mật độ tối ưu (40 – 60%)

Ưu điểm:

Diện tích bề mặt bám dính đủ lớn, vi sinh vật phát triển ổn định.

Hiệu quả loại bỏ BOD, COD có thể đạt 85 – 95%.

Quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat diễn ra hiệu quả hơn nhờ mật độ vi sinh vật cao.

Giúp bể hoạt động ổn định ngay cả khi tải lượng nước thải biến động.

3. Khi mật độ quá cao (>70%)

Tác động tiêu cực:

Gây tắc nghẽn, cản trở dòng chảy và sục khí.

Tăng tiêu thụ năng lượng cho máy thổi khí.

Làm giảm khả năng tiếp xúc giữa nước thải và vi sinh vật.

Chi phí đầu tư giá thể tăng không cần thiết.

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn mật độ giá thể

Loại nước thải: Nước thải sinh hoạt, công nghiệp, thủy sản, dệt nhuộm có tải lượng hữu cơ khác nhau.

Mục tiêu xử lý: Chỉ giảm BOD, COD hay cần khử Amoni, Nitrat, Photpho.

Thiết kế bể sinh học: Thể tích, thời gian lưu nước (HRT), khả năng sục khí.

Chất lượng giá thể: Giá thể có diện tích bề mặt riêng lớn, khả năng chống tắc nghẽn tốt sẽ giảm nhu cầu sử dụng mật độ cao.

Khuyến nghị vận hành

Đối với nước thải sinh hoạt: Mật độ tối ưu khoảng 40 – 50%.

Đối với nước thải công nghiệp có tải trọng hữu cơ cao: Nên bố trí 50 – 65%.

Không nên vượt quá 70% để tránh gây tắc nghẽn và tiêu tốn năng lượng.

Nên kiểm tra định kỳ chỉ số BOD, COD, NH4+ để điều chỉnh mật độ giá thể phù hợp.

Kết luận

Mật độ giá thể vi sinh dạng cầu đóng vai trò quyết định trong hiệu quả xử lý nước thải. Việc lựa chọn mật độ tối ưu giúp hệ thống đạt hiệu suất cao, vận hành ổn định và tiết kiệm chi phí. Do đó, khi thiết kế và vận hành, doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng đặc tính nước thải và mục tiêu xử lý để đưa ra giải pháp phù hợp.