2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP
2.3.6. Bọt váng (Foam/Scum)
Bọt được gây ra chủ yếu bởi hai loại vi khuẩn: Norcardia spp, và Microthrix parvicella. Norcardia có cấu trúc dạng sợi ngắn, còn Microthrix parvicella có dạng sợi mỏng dài. Có 3 nguyên nhân chính gây nên sự xuất hiện của các vi khuẩn này:
Hàm lượng dầu mỡ trong nước thải cao. Hai loại vi khuẩn này đều phát triển thuận lợi ở môi trường có hàm lượng dầu mỡ cao. Những hệ thống xử lý không có bể tách dầu mỡ thường xuất hiện nhiều bùn dạng bọt.
Tuổi bùn lớn
Thiếu oxy hay nước thải hôi thối.
Các bể sục khí nhiệt độ cao là môi trường sống thuận lợi của Norcardia trong khi M.parvicella lại sống trong môi trường nhiệt độ thấp. Không thể dùng hoá chất chống bọt để tiêu diệt các bọt váng này bởi sự gắn kết chặt của các vi khuẩn trong bọt.
Xử lý bằng clor phần nào có thể kiểm soát được bọt Norcardia nhưng đối với M.parvicella lại hiệu quả hơn. Điều này có thể giải thích như sau: Norcardia thường nằm trong đám bông bùn, sử dụng clor ở nồng độ cao để loại bỏ Norcardia có thể phá vỡ đám bông bùn. Liều lượng clor trong xử lý bọt Norcardia khoảng 50 mg/l là hiệu quả. Bọt gây ra bởi Norcardia thường có màu nâu, dày từ 0,5 – 1 m.
Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp
Vi khuẩn gây bọt Điều kiện phát triển Microthrix Parvicella F/M thấp
Nhiệt độ thấp
Hàm lượng dầu mỡ, chất béo trong nước thải cao
Norcardia Dầu mỡ cao
Nhiệt độ cao
Loại 1863 DO thấp
pH thấp
Hàm lượng dầu mỡ cao
Hình 2.12 Bùn dạng bọt váng Nocardia
Hiện tượng tạo bọt gõy ra bởi vi khuẩn dạng sợi cần phải phõn biệt rừ ràng với sự nổi váng do có nhiều hợp chất hoạt động bề mặt như dầu mỡ trong nước thải.
Nguyên nhân gây ra hiện tượng bọt váng là do thay đổi ít nhất một trong các điều kiện vận hành sau:
Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học đến sự hình thành bọt/váng
Điều kiện vận hành Sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý
học
Nổi bọt/váng
Vi khuẩn dạng sợi Sinh học Nổi bọt
Thiếu dinh dưỡng Sinh học Nổi bọt
Tuổi bùn Sinh học Nổi bọt
Sự phát triển của Zoogloeal Sinh học Nổi bọt
Quá nhiểu chất hoạt động bề mặt Hóa học Nổi bọt
Tăng tính kiềm Hóa học Nổi bọt
Sự xuất hiện của các polymer cation
Hóa học Nổi bọt
Chất độc Hóa học Nổi váng
Tích lũy chất béo, dầu mỡ Lý học Nổi bọt
(Theo Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process – Michael H.Geradi, bảng 20.1 trang 126)
a. Bọt
Bọt là một lớp chất rắn, ví dụ như lipids, có khả năng giữ khí. Những khí bị giữ lại thường là CO2, N2 và NO2. Khi đám bọt xẹp xuống thì trở thành váng. Khi miêu tả bọt, người ta thường đề cập đến 2 tính chất là màu sắc và cấu trúc của bọt. 2 tính chất này được miêu tả như bảng sau:
Bảng 2.12 Những dạng bọt chính trong bùn hoạt tính
Nguyên nhân tạo bọt Màu sắc và cấu trúc
Vi khuẩn dạng sợi Màu nâu chocolate, nhớt
Thiếu dinh dưỡng Màu trắng, lớn (tuổi bùn nhỏ) Màu xám, nhờn (tuổi bùn lớn) Tuổi bùn Màu trắng lớn, trắng nhỏ, xám nhỏ,
nâu đen nhớt và nâu đen nhớt có tính sệt
Sự phát triển của Zoogloeal Màu trắng, lớn
Quá nhiều chất hoạt động bề mặt Màu trắng, lớn
Tăng tính kiềm Màu trắng, lớn
Sự xuất hiện của các polymer cation Màu trắng, lớn Tích lũy chất béo, dầu mỡ Màu nâu đen hoặc đen, nhớt (Theo Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process –
Michael H.Geradi, bảng 20.3 trang 126)
Tùy theo từng loại bọt mà có những phương pháp kiểm soát khác nhau. Vì vậy, việc xác định từng loại bọt và nguyên nhân gây ra bọt khi thay đổi điều kiện vận hành là rất quan trọng.
Nổi bọt do vi khuẩn dạng sợi là một qui trình tổng hợp hóa lý và hóa sinh dẫn đến sự ổn định của hệ thống 3 pha khí-nước-vi khuẩn. Sự ổn định của đám bọt là do:
Vi khuẩn dạng sợi sản xuất ra lipid, lipopeptid, protein và carbohydrate là những tác nhân hoạt động bề mặt.
Màng tế bào bên ngoài của vi khuẩn dạng sợi rất kị nước.
Những chất hoạt động bề mặt kết hợp với chất làm sạch tổng hợp trong nước thải làm cho những tế bào kị nước của vi khuẩn dạng sợi có khả năng tạo bọt. Sự ổn định của lớp bọt là do sự ổn định của màng chất lỏng xung quanh bám dính vào những bọt khí. Tuy nhiên, khi màng chất lỏng này bốc hơi thì lớp bọt xẹp xuống không đáng kể. Cách duy nhất để phá vỡ sự ổn định của lớp bọt này là giảm sự tập trung những tế bào kị nước bằng cách pha loãng. Sự ổn định của bọt cũng có thể tăng lên khi trong nước thải có chứa những chất nền kị nước như dầu mỡ.
b. Váng
Váng trong bể aerotank có màu nâu. Tùy theo thành phần hóa học của từng loại bọt có trong bể aerotank mà người ta chia váng thành 4 trường hợp như sau:
Nếu trong bể aerotank có bọt thì váng sẽ tràn từ bể aerotank sang bể lắng 2.
Nếu thành phần hóa học của bọt tương thích với váng thì váng sẽ hòa tan với bọt trong bể aerotank và làm cho bọt có màu sậm hơn.
Nếu thành phần hóa học của bọt không tương thích với váng thì váng sẽ nổi lên thành từng mảng màu nâu trên bề mặt của bọt.
Những vi sinh vật trong bể aerotank sẽ làm tan váng.
Váng xuất hiện trong bể aerotank cũng như trong bể lắng 2 là do có một lượng lớn vi sinh vật bị chết trong bể aerotank. Nguyên nhân làm cho một lượng lớn vi sinh chết có thể là do những thay đổi về nhiệt độ nước thải hoặc là do độc tố trong nước thải. Khi vi sinh chết đi, chúng giải phóng các tế bào có chứa một lượng lớn axit béo.
Các axit béo này kết hợp với các ion kim loại có trong nước thải như Ca2+, Mn2+ và tạo thành váng. Như vậy, váng xuất hiện trong bể aerotank và bể lắng 2 là do lớp bọt xẹp xuống và do một lượng lớn vi sinh trong bể chết đi.
Sự hình thành những lớp váng bọt ổn định trong bể aerotank gây ra những vấn đề vận hành như sau:
Bọt sinh ra liên tục trong quá trình thổi khí thoát ra khỏi bể aerotank làm mất thẩm mỹ (có mùi khi nó bắt đầu phân hủy), gây nguy hiểm cho người vận hành (trượt chân vì bọt phủ nhiều)
Bọt từ bể aerotank qua bể lắng 2 làm tăng lượng chất rắng lơ lửng đồng thời tăng BOD5 trong dòng ra ở bể lắng 2.
Nếu bể aerotank được thiết kế không cho bọt trào ra ngoài thì lượng bọt sẽ mắc kẹt và chất đống lại trong một thời gian dài. Cuối cùng, khi thổi khí, có khoảng 30% lượng sinh khối mới sẽ bị bắt giữ lại trong đám bọt đó. Như vậy, người vận hành sẽ không kiểm soát được thông số quan trọng là thời gian lưu nước của sinh khối vì khi lượng bùn bị giữ lại trong đám bọt thì thời gian lưu nước sẽ giảm đáng kể.
Giảm hiệu quả xử lý.
Tăng giá thành vận hành.
2.4. LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT