Xử lý bùn nổi ở bể lắng thứ cấp hệ thống xử lý nước thải

1. Xử lý bùn nổi ở bể lắng thứ cấp hệ thống xử lý nước thải

Bùn nổi ở bể lắng thứ cấp là một trong những sự cố dễ gây nhầm lẫn nhất trong vận hành hệ thống bùn hoạt tính. Quan sát bên ngoài có thể chỉ thấy các mảng bùn xuất hiện trên mặt bể, nhưng cơ chế phía sau có thể hoàn toàn khác nhau: bùn đã lắng tốt rồi nổi trở lại do khí nitơ, bùn nở không thể lắng, bùn bị lưu quá lâu và chuyển sang trạng thái yếm khí, khí từ bể sinh học cuốn sang, hoặc sự cố của hệ thống thu và tuần hoàn bùn.

Đặc biệt, cần phân biệt *bùn nổi trở lại do khử nitrat trong bể lắng với bùn nở do vi sinh dạng sợi*. Theo tài liệu vận hành của US EPA, khử nitrat trong lớp bùn có thể giải phóng khí \(N_2\); các bọt khí bám vào bông bùn và đưa bùn đã lắng trở lại mặt nước. Ngược lại, khi bùn nở, bản thân khả năng lắng và nén của bông bùn đã kém ngay từ đầu.

Vì vậy, xử lý bùn nổi không nên bắt đầu bằng việc tăng hóa chất, tăng xả bùn hay thay đổi lưu lượng RAS một cách thử nghiệm. Trình tự hợp lý phải là *nhận diện hiện tượng → xác định cơ chế → kiểm tra dữ liệu vận hành → điều chỉnh đúng biến quá trình*.

2. Bùn nổi ở bể lắng thứ cấp thực chất là hiện tượng gì?

Trong điều kiện bình thường, hỗn hợp bùn – nước từ bể sinh học đi vào bể lắng thứ cấp. Bông bùn lắng xuống, tạo lớp bùn ở đáy; nước trong di chuyển lên phía trên và chảy qua máng thu nước. Bùn lắng được thu liên tục hoặc gần liên tục, một phần tuần hoàn trở lại bể sinh học dưới dạng bùn tuần hoàn RAS, phần dư được thải khỏi hệ thống dưới dạng WAS.

“Bùn nổi” theo nghĩa hẹp xảy ra khi *bùn đã đi xuống vùng lắng nhưng sau đó mất ổn định và di chuyển ngược lên mặt nước*. Đây chính là hiện tượng thường được gọi là bùn nổi trở lại (rising sludge hoặc blanket rising).

US EPA ghi nhận một cơ chế điển hình là quá trình khử nitrat xảy ra trong bể lắng thứ cấp. Khí nitơ sinh ra có độ hòa tan thấp, tạo các bọt nhỏ bám vào bông bùn và làm giảm khối lượng riêng biểu kiến của tập hợp bùn – khí. Khi lực nổi đủ lớn, các mảng bùn sẽ tách khỏi lớp bùn đáy và đi lên mặt bể.

Tuy nhiên, trong thực tế vận hành, nhiều hiện tượng khác cũng được gọi chung là “bùn nổi”. Nếu không phân biệt đúng, biện pháp khắc phục có thể không hiệu quả hoặc thậm chí làm quá trình sinh học mất ổn định.

Tài liệu của US EPA cũng phân loại riêng các vấn đề như bùn nở, bông bùn nhỏ, bùn nổi do khử nitrat và tạo bọt/váng, cho thấy chúng không nên được coi là cùng một sự cố.

3. Khử nitrat trong bể lắng – nguyên nhân điển hình của bùn nổi

3.1. Cơ chế hình thành khí trong lớp bùn

Nếu hệ thống có quá trình nitrat hóa, hỗn hợp bùn đi vào bể lắng có thể chứa một lượng đáng kể \(NO_3^-\). Sau khi bùn lắng xuống, oxy hòa tan trong lớp bùn nhanh chóng bị tiêu thụ. Khi môi trường trở nên thiếu khí và vẫn còn nguồn chất hữu cơ hoặc cơ chất nội sinh, vi sinh vật dị dưỡng có thể sử dụng nitrat làm chất nhận electron.

Kết quả cuối cùng của quá trình khử nitrat là hình thành khí \(N_2\). Khí này xuất hiện dưới dạng các bọt nhỏ bên trong lớp bùn. Các bọt khí bám vào hoặc bị giữ trong cấu trúc bông bùn, làm giảm khối lượng riêng biểu kiến và kéo các cụm bùn lên trên. Đây là cơ chế bùn nổi trong bể lắng thứ cấp đã được ghi nhận rõ trong các tài liệu về quá trình bùn hoạt tính và loại bỏ nitơ.

Điểm quan trọng là *khả năng lắng ban đầu của bùn có thể hoàn toàn bình thường*. Sự cố chỉ xuất hiện sau một khoảng thời gian lưu trong vùng lắng hoặc lớp bùn đáy.

Điều này khác cơ bản với bùn nở.

3.2. Vì sao thời gian lưu bùn trong bể lắng đặc biệt quan trọng?

Bể lắng thứ cấp không chỉ là thiết bị phân tách nước và bùn. Bùn vẫn là một khối sinh học hoạt động. Nếu bùn nằm quá lâu trong bể lắng, oxy tiếp tục bị tiêu thụ trong khi không được cấp bổ sung như tại bể hiếu khí.

Do đó, một lớp bùn dày và thời gian lưu dài tạo điều kiện thuận lợi hơn cho vùng thiếu khí hình thành. Nếu nitrat vẫn còn, nguy cơ khử nitrat ngay trong bể lắng tăng lên.

Các tài liệu kiểm soát quá trình của EPA vì vậy nhấn mạnh việc theo dõi chiều cao lớp bùn và điều chỉnh lưu lượng RAS nhằm hạn chế tích lũy bùn trong bể lắng. Lớp bùn tăng có thể liên quan đến lưu lượng tuần hoàn không đủ, lượng bùn trong hệ thống quá lớn, khả năng lắng kém hoặc hệ thống thu bùn gặp sự cố.

Như vậy, vấn đề không đơn giản là “có nitrat thì bùn sẽ nổi”. Nguy cơ thực tế phụ thuộc đồng thời vào:

• Nồng độ nitrat đi vào bể lắng.
• Thời gian bùn lưu trong bể lắng.
• Chiều cao và lượng bùn tích lũy.
• Khả năng thu và tuần hoàn bùn.
• Lượng cơ chất có thể phục vụ quá trình khử nitrat.
• Điều kiện oxy hóa – khử trong lớp bùn.
• Khả năng lắng và nén của bùn.

3.3. Dấu hiệu nhận biết tại hiện trường

Một thử nghiệm rất hữu ích là lấy hỗn hợp bùn cuối bể sinh học vào bình hoặc ống đong và quan sát quá trình lắng.

Nếu bùn:

• Lắng tương đối nhanh và tạo mặt phân cách rõ.
• Nước phía trên ban đầu tương đối trong.
• Sau khi đã lắng, xuất hiện các bọt khí nhỏ bên trong lớp bùn.
• Các mảng bùn sau đó tách ra và nổi lên.

thì cần ưu tiên kiểm tra khả năng khử nitrat.

Ngược lại, nếu bùn ngay từ đầu đã lắng chậm, lớp bùn xốp, khó nén và chiếm thể tích lớn thì vấn đề nghiêng nhiều hơn về bùn nở.

4. Bùn nở không phải là bùn nổi do khử nitrat

Bùn nở xảy ra khi cấu trúc bông bùn không cho phép bùn lắng và nén tốt. Một trong những cơ chế quan trọng là sự phát triển quá mức của vi sinh vật dạng sợi. Các sợi nhô ra ngoài bông bùn và liên kết nhiều bông với nhau thành cấu trúc xốp, giữ nhiều nước và có tốc độ lắng thấp.

EPA mô tả bùn nở dạng sợi điển hình bằng hiện tượng \(\mathrm{SVI}\) cao, bùn lắng kém và nén kém; trong trường hợp nghiêm trọng, lớp bùn có thể dâng cao và tràn qua máng bể lắng.

Chỉ nhìn thấy “bùn lên cao” tại bể lắng vì vậy chưa đủ để kết luận là bùn nổi.

Chỉ số thể tích bùn \(\mathrm{SVI}\) có thể được sử dụng để theo dõi khả năng lắng:

Trong đó:

• \(\mathrm{SVI}\): chỉ số thể tích bùn, mL/g.
• \(V_{30}\): thể tích bùn lắng sau 30 phút, mL/L.
• \(X_{\mathrm{MLSS}}\): nồng độ chất rắn lơ lửng hỗn hợp bùn, mg/L.

Không nên chẩn đoán chỉ từ một giá trị \(\mathrm{SVI}\) đơn lẻ. Quan trọng hơn là xu hướng của \(\mathrm{SVI}\) so với trạng thái bình thường của chính hệ thống, hình dạng đường lắng, khả năng nén bùn, chất lượng nước phía trên và quan sát vi sinh.

Nếu \(\mathrm{SVI}\) tăng đồng thời với lớp bùn trong bể lắng tăng, tài liệu kiểm soát quá trình của EPA khuyến nghị phải xem xét khả năng bùn nở và lượng bùn tồn trong hệ thống thay vì chỉ tăng RAS kéo dài.

Nguyên nhân gốc của bùn nở có thể liên quan đến tải hữu cơ, oxy hòa tan, cấu hình bể sinh học, điều kiện dinh dưỡng, nước thải công nghiệp hoặc quần thể vi sinh. Do đó, phần xử lý bùn nở nên được phân tích trong một bài riêng thay vì đồng nhất với xử lý bùn nổi do khử nitrat.

5. Bùn bị thối và sinh khí trong bể lắng

Một cơ chế khác có thể làm bùn nổi là bùn bị giữ quá lâu trong bể lắng, đặc biệt tại các vùng đáy thu bùn kém hoặc khu vực gần như không được thay thế.

Sau khi oxy và các chất nhận electron thuận lợi bị tiêu thụ, bùn có thể chuyển sâu hơn về trạng thái yếm khí. Bùn thường sẫm màu, phát sinh mùi và có thể hình thành khí. Các nghiên cứu thủy lực bể lắng của EPA từng ghi nhận trường hợp bùn bị lưu cục bộ, chuyển sang trạng thái thối và tạo các bọt khí nhỏ.

Dấu hiệu quan trọng để phân biệt với khử nitrat là:

• Bùn có màu rất sẫm hoặc đen.
• Có mùi bất thường.
• Hiện tượng tập trung tại một vùng nhất định của đáy bể.
• Chiều cao lớp bùn không đồng đều.
• Một số ống hút bùn hoặc khu vực thu bùn hoạt động kém.
• Lưu lượng RAS thực tế không tương ứng với lưu lượng bơm hiển thị.

Trong trường hợp này, tăng lưu lượng RAS trên bảng điều khiển chưa chắc giải quyết được sự cố nếu nguyên nhân thật sự là tắc ống hút, thu bùn không đều hoặc cơ cấu gạt bùn hoạt động không đúng.

US EPA khuyến nghị theo dõi chiều cao lớp bùn tại nhiều vị trí vì sự khác biệt cục bộ có thể giúp phát hiện đường hút bị tắc hoặc cơ cấu thu bùn gặp sự cố.

6. Khí từ bể sinh học có thể kéo bùn lên không?

Có.

Nếu lượng khí hoặc bọt rất nhỏ được cuốn theo dòng hỗn hợp bùn từ bể sinh học sang bể lắng, chúng có thể bám vào bông bùn và làm một phần bùn nổi. EPA từng ghi nhận quá trình sục khí quá mức là một trong các cơ chế có khả năng đưa bọt khí vào bể lắng và làm tăng lực nổi của bông bùn.

Tuy nhiên, đây thường không phải nguyên nhân đầu tiên cần kết luận khi một hệ thống nitrat hóa xuất hiện bùn nổi.

Cần kiểm tra:

• Cường độ sục khí tại cuối bể sinh học.
• Vị trí và cấu tạo cửa ra khỏi bể sinh học.
• Mức độ xáo trộn trước bể lắng.
• Khả năng cuốn khí qua đường dẫn.
• Hình thái bọt trên bề mặt.
• \(NO_3^-\), \(NH_4^+-N\) và quá trình lắng của mẫu bùn.

Việc giảm khí chỉ vì nhìn thấy bọt tại bể lắng cũng không nên thực hiện nếu chưa kiểm tra nhu cầu oxy của quá trình sinh học. Giảm \(\mathrm{DO}\) quá mức có thể tạo điều kiện bất lợi cho bông bùn và quá trình nitrat hóa.

7. Sự cố thủy lực và hệ thống thu bùn

Không phải mọi trường hợp bùn xuất hiện trên bề mặt đều có nguyên nhân sinh học.

Bể lắng có thể gặp:

• Phân phối lưu lượng không đều giữa nhiều bể.
• Dòng vào gây xáo trộn vùng lắng.
• Dòng mật độ.
• Tải thủy lực tăng đột ngột.
• Thu bùn không đều.
• Tắc đường hút bùn.
• Cơ cấu gạt bùn vận hành không ổn định.
• Máng tràn không cân bằng.
• Tích tụ bùn tại vùng chết.

Các tài liệu đánh giá vận hành của EPA đề xuất kiểm tra chiều cao lớp bùn, lưu lượng bơm bùn, đường hút bùn, cơ cấu gạt và mức cân bằng máng tràn khi xuất hiện bùn hoặc bông bùn trôi qua bể lắng.

Một dấu hiệu rất hữu ích là so sánh các bể lắng vận hành song song. Nếu chúng nhận cùng hỗn hợp bùn nhưng chỉ một bể xảy ra bùn nổi hoặc lớp bùn tăng cao, nguyên nhân cục bộ về thủy lực, thu bùn hoặc phân phối dòng cần được ưu tiên kiểm tra trước khi thay đổi toàn bộ quá trình sinh học. EPA cũng sử dụng sự khác biệt chiều cao lớp bùn giữa các bể lắng song song như một chỉ báo để nhận biết phân phối dòng không đều hoặc sự cố thu bùn.

8. Quy trình chẩn đoán bùn nổi tại hiện trường

8.1. Quan sát bùn trước khi thay đổi chế độ vận hành

Cần ghi lại:

• Bùn nổi toàn bộ mặt bể hay chỉ một vùng.
• Bùn nổi thành mảng lớn hay các hạt nhỏ.
• Có bọt khí bên dưới mảng bùn hay không.
• Bùn màu nâu, nâu sẫm hay đen.
• Có mùi bất thường hay không.
• Nước giữa các mảng bùn có trong hay đục.
• Lớp bùn đáy có đang tăng hay không.
• Sự cố xảy ra liên tục hay chủ yếu trong một khoảng tải nhất định trong ngày.

Hình thái xuất hiện của sự cố thường cung cấp nhiều thông tin hơn một giá trị phân tích đơn lẻ.

8.2. Thực hiện thử nghiệm lắng

Lấy hỗn hợp bùn cuối bể sinh học và theo dõi ít nhất các đặc điểm:

• Tốc độ hình thành mặt phân cách.
• Thể tích bùn theo thời gian.
• Khả năng nén.
• Độ trong của phần nước phía trên.
• Sự xuất hiện của bọt khí trong lớp bùn.
• Bùn có nổi trở lại sau khi đã lắng hay không.

Nếu bùn lắng tốt rồi nổi trở lại, tập trung kiểm tra khử nitrat.

Nếu bùn lắng kém từ đầu, kiểm tra bùn nở hoặc cấu trúc bông.

Nếu bông lớn lắng tốt nhưng còn rất nhiều hạt nhỏ trong phần nước phía trên, cần kiểm tra hiện tượng bông bùn nhỏ hoặc sinh khối phân tán.

8.3. Đo chiều cao lớp bùn

Không chỉ ghi một giá trị duy nhất.

Đối với bể tròn, nên kiểm tra một số vị trí đại diện để nhận biết bùn tích tụ cục bộ. Đối với nhiều bể vận hành song song, cần so sánh cùng thời điểm.

Chiều cao lớp bùn là một biến kiểm soát quá trình quan trọng. EPA khuyến nghị theo dõi thường xuyên để phát hiện sớm sự tích lũy bùn, mất cân bằng dòng và trục trặc hệ thống thu bùn.

8.4. Kiểm tra RAS và WAS

Cần kiểm tra cả lưu lượng và nồng độ:

• \(Q_{RAS}\).
• Nồng độ chất rắn RAS.
• \(Q_{WAS}\).
• Vị trí lấy WAS.
• \(\mathrm{MLSS}\) trong bể sinh học.
• Xu hướng tổng lượng chất rắn trong hệ thống.

Trong điều kiện trạng thái gần ổn định, bỏ qua chất rắn trong nước ra và không xét tích lũy bùn trong bể lắng, cân bằng chất rắn sơ bộ quanh bể lắng có thể viết:

và dạng thường dùng để ước tính quan hệ giữa lưu lượng tuần hoàn và nồng độ:

Trong đó:

• \(Q\): lưu lượng hỗn hợp bùn vào bể lắng từ hệ thống, theo cơ sở cân bằng đã lựa chọn.
• \(Q_R\): lưu lượng RAS.
• \(X\): nồng độ \(\mathrm{MLSS}\) đi vào bể lắng.
• \(X_R\): nồng độ chất rắn trong RAS.

Quan hệ này chỉ dùng để kiểm tra cân bằng sơ bộ. Trong thực tế, lớp bùn có thể đang tích lũy hoặc giảm, nước ra vẫn mang theo chất rắn và WAS có thể được lấy tại nhiều vị trí khác nhau, nên không nên sử dụng công thức như một giá trị đặt RAS cố định.

8.5. Kiểm tra quá trình nitơ

Nếu nghi ngờ khử nitrat trong bể lắng, nên kiểm tra đồng thời:

• \(NH_4^+-N\) cuối bể sinh học.
• \(NO_3^--N\) vào bể lắng.
• \(NO_3^--N\) nước ra bể lắng.
• \(\mathrm{DO}\) tại cuối vùng hiếu khí.
• Điều kiện vùng thiếu khí nếu hệ thống có xử lý nitơ.
• Tỷ lệ và vị trí các dòng tuần hoàn nội bộ.

Một hệ thống có nitrat hóa tốt nhưng không bố trí hoặc vận hành khử nitrat đúng vị trí có thể đưa lượng nitrat lớn vào lớp bùn của bể lắng, tạo điều kiện cho khử nitrat xảy ra tại nơi không mong muốn.

9. Xử lý bùn nổi do khử nitrat

Mục tiêu chính không phải là loại bỏ hoàn toàn nitrat hóa, mà là *ngăn quá trình khử nitrat diễn ra trong lớp bùn của bể lắng*.

Đối với các hệ thống cần xử lý nitơ, việc cố tình làm mất nitrat hóa để hết bùn nổi thường đi ngược mục tiêu xử lý. Các tài liệu lịch sử từng đề cập hạn chế nitrat hóa như một cách tránh bùn nổi, nhưng với nhà máy cần loại bỏ nitơ, giải pháp thích hợp hơn là kiểm soát quá trình khử nitrat tại vùng sinh học được thiết kế cho mục đích đó và giảm thời gian lưu bùn trong bể lắng.

9.1. Giảm lượng bùn lưu trong bể lắng

Đây thường là biện pháp vận hành trực tiếp nhất.

Có thể xem xét:

• Tăng RAS có kiểm soát nếu lớp bùn đang tích lũy do tốc độ lấy bùn không đủ.
• Kiểm tra khả năng thực tế của bơm RAS.
• Kiểm tra đường hút và các cổng thu bùn.
• Điều chỉnh phân phối RAS giữa các bể lắng.
• Duy trì lớp bùn ở trạng thái ổn định thay vì để tích tụ kéo dài.

EPA lưu ý rằng tăng RAS có thể giải quyết lớp bùn tăng trong ngắn hạn, nhưng nếu nguyên nhân là tổng lượng bùn trong hệ thống quá lớn hoặc khả năng lắng kém thì phải xử lý chính nguyên nhân đó.

Vì vậy, không nên áp dụng logic “bùn nổi → tăng RAS tối đa”.

9.2. Kiểm soát tổng lượng bùn trong hệ thống

Nếu lượng chất rắn tồn trong quá trình quá lớn, tải chất rắn lên bể lắng và lượng bùn phải lưu giữ trong vùng nén đều tăng.

Khi dữ liệu cho thấy hệ thống đang tích lũy bùn quá mức, cần điều chỉnh WAS theo mục tiêu \(\mathrm{SRT}\) của quá trình. Việc tăng WAS phải dựa trên cân bằng chất rắn và yêu cầu sinh học, đặc biệt đối với hệ thống cần duy trì sinh khối nitrat hóa.

Không nên giảm \(\mathrm{SRT}\) quá mạnh chỉ để giải quyết sự cố bể lắng vì có thể làm mất khả năng nitrat hóa hoặc thay đổi cấu trúc quần thể vi sinh.

9.3. Đưa quá trình khử nitrat về đúng vùng công nghệ

Đối với công nghệ AO, A2O hoặc các hệ thống loại bỏ nitơ, nitrat cần được khử chủ yếu trong vùng thiếu khí được thiết kế cho quá trình này.

Nếu \(NO_3^-\) đi vào bể lắng quá cao, cần kiểm tra:

• Hiệu quả vùng thiếu khí.
• Nguồn carbon sẵn có.
• Khuấy trộn.
• Dòng tuần hoàn nội bộ.
• Phân phối tải.
• Điều kiện \(\mathrm{DO}\) chuyển tiếp từ vùng hiếu khí sang vùng thiếu khí.

Mục tiêu là hạn chế việc sử dụng bể lắng như một “bể thiếu khí ngoài ý muốn”.

10. Xử lý khi bùn nổi do bùn lưu quá lâu hoặc hệ thống thu bùn gặp sự cố

Nếu bùn đen, có mùi hoặc bùn nổi chỉ xuất hiện cục bộ, cần ưu tiên kiểm tra cơ khí trước khi thay đổi quá trình sinh học.

Trình tự hợp lý gồm:

• Kiểm tra tất cả bơm RAS.
• Xác nhận lưu lượng thực thay vì chỉ dựa vào tín hiệu biến tần.
• Kiểm tra tắc nghẽn đường hút.
• Kiểm tra cơ cấu gạt bùn.
• Đo chiều cao lớp bùn tại nhiều vị trí.
• Kiểm tra vùng bùn tồn lưu lâu.
• Kiểm tra phân phối dòng vào bể.

Các hướng dẫn đánh giá bể lắng của EPA cũng ưu tiên kiểm tra đường lấy bùn, chế độ bơm, cơ cấu gạt và máng tràn khi xuất hiện chất rắn trên mặt hoặc trôi qua máng nước ra.

Sau khi khôi phục khả năng thu bùn, cần đưa lượng bùn tích tụ ra khỏi bể một cách có kiểm soát thay vì tạo thay đổi lưu lượng quá đột ngột gây xáo trộn toàn bộ lớp bùn.

11. Xử lý nếu nguyên nhân là bùn nở

Nếu thử nghiệm lắng cho thấy bùn lắng kém ngay từ đầu, việc chỉ tăng RAS thường không giải quyết được nguyên nhân.

Cần chuyển sang phân tích hệ sinh học:

• \(\mathrm{SVI}\) và đường lắng.
• Cấu trúc bông bùn.
• Vi sinh dạng sợi dưới kính hiển vi.
• \(\mathrm{DO}\) theo chiều dài bể.
• \(\mathrm{SRT}\).
• Tải hữu cơ.
• Dinh dưỡng.
• pH và kiềm.
• Thành phần nước thải công nghiệp.
• Dao động tải.
• Cấu hình vùng chọn lọc nếu có.

US EPA ghi nhận các điều kiện môi trường không phù hợp có thể thúc đẩy vấn đề bùn nở và nhấn mạnh rằng khi bùn lắng kém, điều kiện phát triển của quần thể vi sinh phải được xử lý thay vì chỉ điều chỉnh hệ thống bể lắng.

Biện pháp sử dụng chất oxy hóa để kiểm soát vi sinh dạng sợi đôi khi được áp dụng như giải pháp ngắn hạn tại một số hệ thống, nhưng không nên coi là biện pháp mặc định. Liều quá mức có thể phá hủy bông bùn và ảnh hưởng cả sinh khối mong muốn. Nguyên nhân gốc của sự phát triển vi sinh dạng sợi vẫn phải được xác định.

12. Những thao tác dễ làm sai khi xử lý bùn nổi

12.1. Tăng RAS liên tục

Tăng RAS có thể giúp hạ lớp bùn khi tốc độ lấy bùn đang không đủ. Nhưng nếu tổng lượng chất rắn trong hệ thống quá lớn, tăng RAS chỉ chuyển bùn từ bể lắng trở lại bể sinh học rồi lại đưa về bể lắng.

RAS là công cụ *phân phối chất rắn giữa bể sinh học và bể lắng*, còn WAS mới là dòng kiểm soát tổng lượng chất rắn và \(\mathrm{SRT}\) của hệ thống.

Hai chức năng này không nên nhầm lẫn.

12.2. Tăng WAS ngay khi nhìn thấy bùn nổi

Nếu nguyên nhân là khử nitrat do thời gian lưu bùn tại bể lắng hoặc một đường hút RAS bị tắc, tăng WAS mạnh không giải quyết trực tiếp sự cố.

Ngược lại, nếu hệ thống đang vận hành gần \(\mathrm{SRT}\) tối thiểu cần thiết cho nitrat hóa, tăng WAS quá mức có thể gây mất sinh khối nitrat hóa.

Cần kiểm tra tổng lượng chất rắn và \(\mathrm{SRT}\) trước.

12.3. Giảm sục khí để “không tạo bọt”

Nhìn thấy bọt khí không đồng nghĩa khí đó đến từ hệ thống sục khí.

Trong bùn nổi do khử nitrat, khí được tạo ra *sau khi bùn đã đi vào điều kiện thiếu khí trong bể lắng*.

Giảm sục khí trong bể sinh học một cách tùy tiện có thể làm \(\mathrm{DO}\) không đủ, ảnh hưởng xử lý \(\mathrm{COD}\), nitrat hóa và cấu trúc bông bùn.

12.4. Châm hóa chất ngay vào bể lắng

Hóa chất keo tụ có thể cải thiện tạm thời khả năng giữ chất rắn trong một số tình huống, nhưng không loại bỏ cơ chế khử nitrat, sửa được bơm RAS bị tắc hay giải quyết bùn lưu quá lâu tại vùng đáy.

Nếu nguyên nhân chưa được xác định, việc dùng hóa chất dễ che khuất triệu chứng hơn là khắc phục sự cố.

13. Bộ dữ liệu nên theo dõi khi bể lắng thường xuyên bị bùn nổi

Một hệ thống có lịch sử bùn nổi nên xây dựng xu hướng dữ liệu thay vì xử lý từng sự cố riêng lẻ.

Nên theo dõi đồng thời:

• Lưu lượng nước vào theo thời gian.
• \(\mathrm{MLSS}\) và \(\mathrm{MLVSS}\).
• \(\mathrm{SVI}\).
• Đường lắng hoặc \(V_{30}\).
• Chiều cao lớp bùn từng bể.
• \(Q_{RAS}\) và nồng độ RAS.
• \(Q_{WAS}\) và nồng độ WAS.
• \(\mathrm{SRT}\).
• \(\mathrm{DO}\) tại các vị trí quan trọng.
• \(NH_4^+-N\).
• \(NO_3^--N\).
• pH và kiềm khi có nitrat hóa.
• TSS nước ra.
• Quan sát hình thái bùn.
• Tình trạng bơm và cơ cấu thu bùn.

Phải xem các thông số dưới dạng quan hệ nguyên nhân – hệ quả. Ví dụ, nếu nitrat đầu vào bể lắng tăng, lớp bùn đồng thời dày lên và sau đó xuất hiện bùn nổi thì bằng chứng về khử nitrat trong lớp bùn mạnh hơn nhiều so với chỉ nhìn một giá trị \(\mathrm{SVI}\).

14. Checklist xử lý nhanh khi phát hiện bùn nổi

• Quan sát bùn nổi toàn bể hay cục bộ.
• Kiểm tra có bọt khí trong mảng bùn hay không.
• Thực hiện thử nghiệm lắng bằng mẫu hỗn hợp bùn.
• Xác định bùn lắng kém ngay từ đầu hay lắng tốt rồi mới nổi.
• Đo chiều cao lớp bùn tại nhiều vị trí.
• Kiểm tra lưu lượng và nồng độ RAS.
• Kiểm tra bơm, đường hút và cơ cấu gạt bùn.
• Kiểm tra \(\mathrm{MLSS}\), \(\mathrm{SVI}\) và tổng lượng chất rắn.
• Kiểm tra \(NH_4^+-N\) và \(NO_3^--N\) nếu hệ thống có nitrat hóa.
• Kiểm tra \(\mathrm{DO}\) cuối bể sinh học.
• Xem lại hiệu quả vùng thiếu khí và dòng tuần hoàn nội bộ nếu có xử lý nitơ.
• Chỉ điều chỉnh WAS sau khi đánh giá \(\mathrm{SRT}\) và lượng bùn tồn trong hệ thống.
• Không thay đổi đồng thời nhiều thông số vì sẽ mất khả năng xác định nguyên nhân.
• Theo dõi phản ứng của bể lắng sau từng thay đổi vận hành.

15. Kết luận

Bùn nổi ở bể lắng thứ cấp không phải một sự cố có một nguyên nhân duy nhất. Trường hợp điển hình trong hệ thống có nitrat hóa là *bùn đã lắng nhưng nổi trở lại do khử nitrat tạo khí \(N_2\)*. Khi đó, hướng xử lý chính là giảm thời gian bùn lưu trong bể lắng, kiểm soát lớp bùn và RAS, kiểm tra tổng lượng chất rắn và đưa quá trình khử nitrat về đúng vùng công nghệ.

Nếu bùn lắng kém ngay từ đầu, cần chuyển hướng sang kiểm tra bùn nở và cấu trúc quần thể vi sinh. Nếu bùn đen, có mùi hoặc chỉ nổi cục bộ, phải kiểm tra thời gian lưu bùn, đường hút, bơm RAS, cơ cấu thu bùn và thủy lực bể lắng.

Điểm quan trọng nhất trong vận hành là *không xử lý “bùn nổi” như một triệu chứng duy nhất*. Một thử nghiệm lắng đơn giản kết hợp với chiều cao lớp bùn, \(\mathrm{SVI}\), RAS/WAS, \(NO_3^-\), \(NH_4^+\) và quan sát hiện trường thường có thể thu hẹp đáng kể nguyên nhân trước khi phải thực hiện những thay đổi lớn đối với hệ thống.