Cách Xử Lý BOD, COD, TSS Cao Trong Bể Hiếu Khí: Nguyên Nhân Và Giải Pháp

Trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, tình trạng BOD, COD, TSS đầu ra cao là vấn đề thường gặp tại các nhà máy, khu công nghiệp, cơ sở sản xuất và hệ thống xử lý nước thải tập trung. Sự cố này có thể xuất phát từ tải lượng ô nhiễm tăng đột ngột, thiếu oxy hòa tan, bùn vi sinh hoạt động kém, bùn khó lắng hoặc công đoạn lắng thứ cấp vận hành không hiệu quả.

Vậy cách xử lý BOD, COD, TSS cao trong bể hiếu khí như thế nào để hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng yêu cầu xả thải?

Bài viết dưới đây sẽ phân tích nguyên nhân, hướng dẫn quy trình kiểm tra và đưa ra giải pháp khắc phục theo từng trường hợp thực tế.

1. BOD, COD, TSS là gì? Vì sao các chỉ tiêu này tăng cao?

Trước khi tìm biện pháp khắc phục, cần hiểu ý nghĩa của từng chỉ tiêu để xác định đúng nguyên nhân gây ra sự cố.

1.1. BOD là gì?

BOD (Biochemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxy sinh hóa, phản ánh lượng oxy cần thiết để vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện xác định. Trong kiểm soát nước thải, chỉ tiêu thường được sử dụng là BOD5.

Khi BOD đầu ra cao, có thể hệ thống chưa loại bỏ đủ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.

Một số nguyên nhân thường gặp:

• Nồng độ chất hữu cơ đầu vào tăng đột ngột.

• Vi sinh vật thiếu oxy hoặc hoạt động không ổn định.

• Sinh khối vi sinh không đủ hoặc mất cân bằng.

• Nước thải chứa hóa chất gây ức chế vi sinh.

• Thời gian lưu hoặc tuổi bùn không phù hợp với tải lượng và công nghệ.

1.2. COD là gì?

COD (Chemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxy hóa học, phản ánh lượng oxy tương đương cần thiết để oxy hóa các chất có thể bị oxy hóa trong mẫu nước bằng phương pháp phân tích hóa học quy định.

COD đầu ra cao có thể do các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, tải lượng ô nhiễm vượt thiết kế hoặc hiệu suất xử lý của hệ thống suy giảm.

Cần lưu ý rằng không phải tất cả các hợp chất làm tăng COD đều có thể được loại bỏ hiệu quả chỉ bằng cách bổ sung men vi sinh.

1.3. TSS là gì?

TSS (Total Suspended Solids) là tổng chất rắn lơ lửng trong nước.

TSS đầu ra cao thường liên quan đến chất rắn chưa được giữ lại hiệu quả trong công đoạn lắng hoặc lọc. Đối với hệ thống bùn hoạt tính, nguyên nhân có thể là:

• Bông bùn nhỏ, yếu hoặc khó lắng.

• Bùn vi sinh bị cuốn trôi khỏi bể lắng thứ cấp.

• Bùn nổi, bùn trương hoặc xuất hiện hiện tượng khử nitrat trong bể lắng.

• Lưu lượng tăng đột ngột hoặc tải trọng thủy lực vượt khả năng xử lý.

• Hệ thống thu gom, tuần hoàn và xả bùn vận hành không phù hợp.

Lưu ý kỹ thuật: BOD, COD và TSS cần được đánh giá tại đúng vị trí lấy mẫu. Nếu chỉ tiêu đầu ra cao sau bể lắng, nguyên nhân không nhất thiết nằm trong bể hiếu khí. Đôi khi bể Aerotank vẫn xử lý chất hữu cơ tốt nhưng bùn bị cuốn trôi ở công đoạn lắng khiến TSS, BOD và COD đầu ra cùng tăng.

2. Nguyên nhân khiến BOD, COD, TSS cao trong hệ thống xử lý nước thải

2.1. Thiếu oxy hòa tan DO trong bể hiếu khí

Oxy hòa tan là yếu tố quan trọng đối với hoạt động của hệ vi sinh vật hiếu khí. Khi DO không đáp ứng nhu cầu oxy của hệ thống, tốc độ phân hủy chất hữu cơ có thể giảm, làm BOD và COD đầu ra tăng.

Các nguyên nhân có thể bao gồm:

• Máy thổi khí hoạt động không đủ công suất.

• Đĩa phân phối khí bị nghẹt hoặc hư hỏng.

• Phân phối khí không đồng đều trong bể.

• Tải lượng hữu cơ tăng cao làm nhu cầu oxy tăng.

• Nồng độ sinh khối và mức tiêu thụ oxy tăng vượt khả năng cấp khí.

Cách kiểm tra và khắc phục:

1. Đo DO tại nhiều vị trí và độ sâu phù hợp trong bể.

2. Kiểm tra máy thổi khí, đường ống và thiết bị phân phối khí.

3. Đánh giá sự phân bố bọt khí, tình trạng khuấy trộn và tải lượng hữu cơ.

4. Điều chỉnh lượng khí dựa trên kết quả đo và yêu cầu công nghệ.

Đối với nhiều hệ thống bùn hoạt tính thông thường, DO khoảng 2–4 mg/L có thể là khoảng tham khảo ban đầu. Tuy nhiên, giá trị tối ưu cần căn cứ vào thiết kế, tải lượng, yêu cầu xử lý nitơ và đặc điểm vận hành của từng hệ thống.

Không nên chỉ tăng khí tối đa mà không đánh giá nguyên nhân, vì việc này có thể làm tăng điện năng tiêu thụ và ảnh hưởng đến cấu trúc bông bùn.

2.2. Tải lượng hữu cơ đầu vào tăng đột ngột

Khi nồng độ BOD, COD hoặc lưu lượng đầu vào tăng vượt mức thiết kế, hệ thống có thể rơi vào tình trạng quá tải hữu cơ.

Dấu hiệu thường gặp:

• DO giảm nhanh dù máy thổi khí vẫn hoạt động.

• BOD, COD đầu ra tăng.

• Bùn có biểu hiện thay đổi màu sắc hoặc cấu trúc.

• Hiệu quả xử lý không ổn định giữa các ca vận hành.

Giải pháp:

• Đo và so sánh lưu lượng, nồng độ ô nhiễm đầu vào với dữ liệu thiết kế.

• Kiểm tra các công đoạn sản xuất có phát sinh dòng thải đậm đặc.

• Điều tiết dòng thải vào bể điều hòa nếu hệ thống có thiết kế phù hợp.

• Phân bổ tải lượng hợp lý, tránh đưa một lượng lớn nước thải có nồng độ cao vào hệ sinh học trong thời gian ngắn.

• Xem xét khả năng cấp khí và năng lực xử lý của hệ thống trước khi tăng tải trở lại.

Không nên tăng lượng men vi sinh ngay lập tức mà chưa xác định mức độ quá tải, vì bổ sung sinh khối không thể thay thế việc kiểm soát tải lượng đầu vào.

2.3. Bùn vi sinh yếu hoặc mất cân bằng

Bùn hoạt tính chứa quần thể vi sinh vật tham gia phân hủy chất hữu cơ. Khi hệ vi sinh bị suy giảm do thiếu dinh dưỡng, pH bất thường, chất độc hoặc điều kiện vận hành không phù hợp, hiệu quả xử lý có thể giảm.

Các dấu hiệu cần kiểm tra:

• Bông bùn nhỏ, rời rạc hoặc khó lắng.

• Nước sau lắng có nhiều cặn lơ lửng.

• Hiệu suất loại bỏ BOD, COD giảm.

• MLSS biến động bất thường.

• Bùn có mùi hoặc màu sắc khác với trạng thái vận hành ổn định trước đó.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra pH, DO, MLSS và khả năng lắng của bùn.

• Đánh giá khả năng xuất hiện chất ức chế hoặc độc tính trong nước thải.

• Xem xét cân bằng dinh dưỡng nếu nước thải thiếu nitơ hoặc phospho.

• Kiểm tra chế độ tuần hoàn bùn, xả bùn và tuổi bùn.

• Bổ sung sinh khối hoặc chế phẩm vi sinh khi xác định hệ thống cần tăng cường quần thể vi sinh phù hợp.

Việc phục hồi bùn cần được thực hiện dựa trên nguyên nhân thực tế. Nếu nguồn gây độc vẫn tồn tại, việc bổ sung vi sinh đơn thuần có thể không giải quyết được sự cố.

2.4. Bùn khó lắng làm TSS đầu ra cao

Một hệ thống có thể loại bỏ chất hữu cơ tương đối tốt trong bể hiếu khí nhưng vẫn không đạt chất lượng nước đầu ra do bùn không lắng hiệu quả.

Nguyên nhân có thể là bùn trương, phát triển vi khuẩn dạng sợi, bông bùn yếu, tải trọng thủy lực cao hoặc chế độ tuần hoàn bùn không phù hợp.

Cách xử lý:

1. Lấy mẫu hỗn hợp bùn hoạt tính và thực hiện thử nghiệm lắng trong ống đong.

2. Quan sát tốc độ lắng, độ chặt của bông bùn và độ trong của phần nước phía trên.

3. Xác định MLSS và chỉ số thể tích bùn SVI khi cần thiết.

4. Kiểm tra lưu lượng vào bể lắng, bơm tuần hoàn bùn và hệ thống gạt bùn.

5. Đánh giá tuổi bùn, tải lượng hữu cơ và điều kiện phát triển của vi sinh vật dạng sợi.

Không nên xả bỏ nhiều bùn hoặc tăng tuần hoàn bùn một cách tùy tiện. Các thao tác này cần dựa trên trạng thái thực tế của hệ thống để tránh làm suy giảm sinh khối hoặc tăng tải cho bể lắng.

2.5. pH không phù hợp hoặc nước thải có chất ức chế vi sinh

Sự thay đổi pH đột ngột hoặc sự hiện diện của dung môi, chất sát khuẩn, kim loại và một số hóa chất công nghiệp có thể làm suy giảm hoạt động của vi sinh vật.

Trong trường hợp này, dù DO và thiết bị cấp khí bình thường, hiệu quả xử lý BOD, COD vẫn có thể giảm.

Giải pháp:

• Đo pH và kiểm tra sự thay đổi chất lượng nước thải đầu vào.

• Rà soát các hóa chất được sử dụng trong quy trình sản xuất.

• Xác định và kiểm soát dòng thải có khả năng gây ức chế.

• Thực hiện điều chỉnh pH hoặc xử lý sơ bộ theo đúng thiết kế và quy trình an toàn.

• Đánh giá khả năng phục hồi của bùn trước khi quyết định bổ sung vi sinh.

Đối với nước thải công nghiệp, cần đặc biệt chú ý đến tính chất của từng dòng thải, vì các nguồn nước thải khác nhau có thể cần những giải pháp xử lý khác nhau.

3. Quy trình kiểm tra khi BOD, COD, TSS đầu ra cao

Để tránh xử lý sai nguyên nhân, nên tiến hành theo trình tự sau.

Bước 1: Xác định chỉ tiêu nào đang vượt yêu cầu

Thu thập kết quả phân tích nước thải đầu vào và đầu ra, đồng thời kiểm tra thời điểm lấy mẫu, lưu lượng và tình trạng vận hành của hệ thống.

• Nếu BOD và COD cùng tăng, cần đánh giá tải lượng hữu cơ và hiệu quả xử lý sinh học.

• Nếu COD cao nhưng BOD không tăng tương ứng, cần xem xét khả năng có các chất khó phân hủy sinh học hoặc yếu tố ảnh hưởng đến phép phân tích.

• Nếu TSS cao, cần kiểm tra bông bùn, bể lắng và công đoạn lọc nếu có.

• Nếu cả ba chỉ tiêu cùng tăng, cần đánh giá đồng thời bể hiếu khí, bể lắng và chất lượng nước đầu vào.

Bước 2: Đo các thông số vận hành

Các thông số nên được kiểm tra gồm:

• DO: đánh giá khả năng cung cấp oxy.

• pH: xác định điều kiện phù hợp cho hệ vi sinh.

• MLSS: theo dõi nồng độ chất rắn trong hỗn hợp bùn.

• SVI hoặc thử nghiệm lắng: đánh giá đặc tính lắng của bùn.

• Lưu lượng và BOD, COD đầu vào: đánh giá tải lượng ô nhiễm.

• Tuổi bùn, tỷ lệ tuần hoàn và chế độ xả bùn: đánh giá khả năng duy trì sinh khối.

Không có một giá trị MLSS, SVI hoặc DO phù hợp cho mọi công nghệ. Cần so sánh với thiết kế và dữ liệu vận hành ổn định của chính hệ thống.

Bước 3: Xác định vị trí phát sinh sự cố

Lấy mẫu tại các công đoạn phù hợp như đầu vào, sau xử lý sinh học, sau lắng và sau lọc nếu có.

Cách này giúp xác định chất hữu cơ chưa được phân hủy trong bể sinh học hay chất rắn đang bị cuốn trôi ở công đoạn phía sau.

Bước 4: Thực hiện giải pháp và theo dõi

Sau khi xác định nguyên nhân, tiến hành điều chỉnh có kiểm soát và theo dõi các chỉ tiêu theo thời gian.

Không nên thay đổi đồng thời quá nhiều thông số, vì sẽ khó đánh giá yếu tố nào thực sự cải thiện hiệu quả xử lý.

4. Cách xử lý theo từng trường hợp BOD, COD, TSS cao

Bảng trên là hướng chẩn đoán ban đầu. Cần dựa trên số liệu đo, kết quả phân tích và công nghệ thực tế để đưa ra kết luận.

5. Có nên bổ sung men vi sinh khi BOD, COD cao?

Men vi sinh có thể hỗ trợ xử lý nước thải trong những trường hợp hệ thống cần tăng cường quần thể vi sinh vật phù hợp hoặc phục hồi hoạt động sinh học. Tuy nhiên, không phải mọi trường hợp BOD, COD cao đều cần bổ sung chế phẩm.

5.1. Khi nào nên xem xét bổ sung men vi sinh?

Có thể xem xét khi:

• Hệ thống mới khởi động hoặc đang gây dựng lại sinh khối.

• Quần thể vi sinh suy giảm sau sự cố vận hành.

• Tải lượng hữu cơ thay đổi và hệ vi sinh cần được đánh giá, điều chỉnh.

• Hệ thống có dấu hiệu hoạt động sinh học kém sau khi đã kiểm tra các điều kiện vận hành cơ bản.

Trước khi bổ sung, cần xác định nguyên nhân chính, khả năng thích nghi của chế phẩm với loại nước thải và điều kiện vận hành hiện tại.

5.2. Giới thiệu men vi sinh Microbe-Lift IND

Microbe-Lift IND là dòng chế phẩm vi sinh được sử dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải. Việc lựa chọn sản phẩm cần căn cứ vào mục đích sử dụng, đặc tính nước thải, quy trình công nghệ và hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất.

Khi hệ thống có BOD, COD đầu ra cao, cần đánh giá liệu vấn đề xuất phát từ hoạt tính vi sinh, tải lượng hữu cơ, thiếu oxy hay sự hiện diện của chất khó phân hủy trước khi lựa chọn giải pháp.

Đối với sản phẩm Microbe-Lift IND, cần đối chiếu tài liệu kỹ thuật chính thức để xác định phạm vi ứng dụng, điều kiện sử dụng và liều lượng phù hợp. Không nên áp dụng một liều lượng cố định cho tất cả hệ thống.

Lưu ý: Men vi sinh không thay thế việc khắc phục thiếu oxy, kiểm soát hóa chất gây độc, xử lý quá tải hoặc sửa chữa thiết bị. Hiệu quả cần được đánh giá bằng kết quả vận hành và phân tích nước thải thực tế.

5.3. Cần theo dõi gì sau khi bổ sung vi sinh?

Sau khi áp dụng giải pháp, nên theo dõi:

• DO và pH trong bể hiếu khí.

• MLSS, khả năng lắng và đặc tính bông bùn.

• BOD, COD và TSS tại các vị trí lấy mẫu phù hợp.

• Lưu lượng, tải lượng hữu cơ và tình trạng vận hành thiết bị.

Thời gian đáp ứng phụ thuộc vào đặc tính nước thải, mức độ suy giảm của hệ vi sinh, nhiệt độ, tải lượng và điều kiện vận hành. Không nên cam kết rằng mọi hệ thống sẽ cải thiện trong một số ngày cố định.

6. Biện pháp phòng ngừa BOD, COD, TSS tăng cao trở lại

Để hệ thống xử lý nước thải hoạt động ổn định, cần xây dựng quy trình kiểm soát định kỳ thay vì chỉ xử lý khi kết quả đầu ra vượt yêu cầu.

Thứ nhất, kiểm soát chất lượng nước thải đầu vào. Theo dõi sự thay đổi về lưu lượng, pH, tải lượng hữu cơ và các dòng thải bất thường.

Thứ hai, duy trì điều kiện sinh học phù hợp. Theo dõi DO, MLSS, tuổi bùn, dinh dưỡng và hoạt động của hệ vi sinh theo yêu cầu công nghệ.

Thứ ba, kiểm tra thiết bị. Bảo trì máy thổi khí, đường ống, đĩa phân phối khí, bơm tuần hoàn bùn và thiết bị gạt bùn.

Thứ tư, giám sát công đoạn lắng. Quan sát chất lượng bông bùn, tốc độ lắng, hiện tượng bùn nổi và độ trong của nước sau lắng.

Thứ năm, lưu trữ dữ liệu vận hành. So sánh kết quả phân tích theo thời gian để phát hiện xu hướng suy giảm hiệu quả xử lý trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng.

7. Câu hỏi thường gặp về xử lý BOD, COD, TSS cao

BOD đầu ra cao có phải luôn do thiếu oxy?

Không. Thiếu oxy là một nguyên nhân phổ biến nhưng BOD cao cũng có thể do quá tải hữu cơ, vi sinh suy giảm, chất ức chế hoặc thời gian lưu không phù hợp. Cần kiểm tra đồng thời DO, tải lượng và trạng thái bùn.

Vì sao COD cao nhưng BOD vẫn đạt yêu cầu?

Nước thải có thể chứa các hợp chất khó phân hủy sinh học khiến COD vẫn cao trong khi BOD thấp hơn tương đối. Cần đánh giá tính chất nước thải và xem xét công đoạn xử lý bổ sung phù hợp.

TSS cao có thể làm BOD và COD đầu ra tăng không?

Có. Chất rắn lơ lửng bị cuốn trôi có thể chứa sinh khối và chất hữu cơ, góp phần làm tăng BOD và COD của mẫu nước đầu ra. Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào thành phần chất rắn và đặc tính nước thải.

Có nên bổ sung men vi sinh ngay khi thấy BOD, COD tăng?

Không nên bổ sung một cách máy móc. Trước tiên cần kiểm tra tải lượng hữu cơ, DO, pH, tình trạng bùn và khả năng xuất hiện chất ức chế. Men vi sinh chỉ là một phần của phương án xử lý khi phù hợp với nguyên nhân.

Làm sao chọn men vi sinh phù hợp cho hệ thống xử lý nước thải?

Cần xem xét loại nước thải, mục tiêu xử lý, công nghệ đang sử dụng, điều kiện vận hành và hướng dẫn kỹ thuật của sản phẩm. Nếu chưa xác định được nguyên nhân, nên thu thập số liệu vận hành và kết quả phân tích trước khi lựa chọn.

8. Kết luận

Tình trạng BOD, COD, TSS cao trong hệ thống xử lý nước thải có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau. Để khắc phục hiệu quả, cần xác định đúng chỉ tiêu đang vượt yêu cầu, kiểm tra điều kiện vận hành bể hiếu khí, đánh giá hoạt tính bùn và xác định vị trí phát sinh sự cố.

Việc bổ sung men vi sinh có thể là giải pháp hỗ trợ khi hệ thống cần tăng cường hoặc phục hồi hoạt động sinh học. Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài phụ thuộc vào việc kiểm soát tải lượng đầu vào, duy trì điều kiện vận hành phù hợp và bảo đảm các công đoạn xử lý phía sau hoạt động ổn định.

Bạn đang gặp tình trạng BOD, COD hoặc TSS đầu ra cao?Liên hệ HD GREEN để được tư vấn cụ thể. HOTLINE : 0879 168 789

Xem thêm cách xử lý nước thải có COD cao tại đây: https://visinhmicrobelift.com/nuoc-thai-co-cod-cao-nhung-bod-thap