Công nghệ SBR xử lý nước thải theo mẻ: nguyên lý 5 pha, ưu nhược điểm

SBR (Sequencing Batch Reactor, bể phản ứng theo mẻ) là công nghệ bùn hoạt tính trong đó mọi bước đều diễn ra trong cùng một bể, nhưng lần lượt theo thời gian thay vì chia ra nhiều bể nối tiếp. Nhờ đó một bể SBR đảm nhận luôn vai trò của bể điều hòa (một phần), bể sinh học và bể lắng.

Nguyên lý: một chu kỳ 5 pha

Theo tài liệu của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA), một chu kỳ SBR gồm 5 pha:

1. Cấp nước (Fill): nước thải được bơm vào bể. Pha này có thể chỉ cấp nước, vừa cấp vừa khuấy, hoặc vừa cấp vừa sục khí.
2. Phản ứng (React): sục khí để oxy hóa chất hữu cơ và nitrat hóa amoni. Có thể xen kẽ các khoảng chỉ khuấy không sục khí để khử nitrat.
3. Lắng (Settle): ngừng sục và khuấy. Bùn lắng trong điều kiện tĩnh hoàn toàn, nên thường lắng tốt hơn bể lắng dòng chảy liên tục.
4. Rút nước (Draw/Decant): thiết bị gạn (decanter) rút lớp nước trong phía trên ra ngoài.
5. Nghỉ (Idle): chờ chu kỳ mới và xả bùn dư khi cần.

Hệ thường có từ 2 bể SBR trở lên chạy lệch pha nhau để luôn có bể nhận nước. Nếu chỉ có một bể SBR thì phía trước cần bể điều hòa đủ lớn.

Thông số tham khảo (US EPA)

Thông số	Nước thải đô thị	Nước thải công nghiệp
Tỉ lệ F/M	0,15 – 0,4 /ngày	0,15 – 0,6 /ngày
Thời gian một chu kỳ	khoảng 4 giờ	4 – 24 giờ
Nồng độ bùn (MLSS)	2.000 – 2.500 mg/L	2.000 – 4.000 mg/L
Thời gian lưu nước	6 – 14 giờ	tùy loại nước thải

Ưu điểm

• Gộp điều hòa, xử lý sinh học và lắng vào một bể, nên tiết kiệm diện tích và có thể giảm chi phí đầu tư.
• Linh hoạt: đổi thời gian từng pha bằng phần mềm PLC là có thể thích nghi với tải thay đổi hoặc bổ sung khử nitơ.
• Lắng tĩnh hoàn toàn, chất lượng nước ra ổn định.
• Phù hợp nơi lưu lượng dao động mạnh theo giờ, ví dụ trường học, khu nghỉ dưỡng, nhà máy làm theo ca.

Nhược điểm

• Đòi hỏi tự động hóa tốt: van, phao, decanter, PLC. Kỹ thuật viên vận hành cần hiểu chu kỳ.
• Nhiều thiết bị điều khiển nên phải bảo trì van, công tắc, bộ gạn nước thường xuyên hơn.
• Có nguy cơ cuốn bùn nổi ra ngoài trong pha rút nước nếu decanter hoặc thời gian lắng không phù hợp.
• Nước ra theo từng đợt, đôi khi cần bể chứa sau xử lý để điều hòa trước khi khử trùng hoặc xả.

Lưu ý vận hành

• Kiểm tra định kỳ phao mực nước và cảm biến. Chỉ một phao kẹt là cả chu kỳ sai.
• Không rút nước quá sâu. Giữ mực nước tối thiểu để bảo vệ lớp bùn.
• Ghi nhật ký thời gian từng pha. Khi nước ra xấu đi, đây là dữ liệu đầu tiên cần xem.

Câu hỏi thường gặp

SBR có khử được nitơ không? Có. Bằng cách xen kẽ các khoảng sục khí và không sục khí trong pha phản ứng, SBR thực hiện được cả nitrat hóa và khử nitrat.

Mất điện thì SBR có sao không? Khi có điện lại, PLC cần được cài để tiếp tục an toàn, ví dụ bắt đầu lại từ pha phản ứng. Đây là điểm cần chú ý khi thiết kế tủ điện.

SBR hay AO tốt hơn? Không có câu trả lời chung. SBR mạnh khi thiếu mặt bằng và lưu lượng dao động. AO mạnh khi cần vận hành đơn giản, liên tục.

Tài liệu tham khảo

• US EPA, Wastewater Technology Fact Sheet: Sequencing Batch Reactors, 1999. epa.gov
• Metcalf & Eddy (AECOM), Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5th ed., McGraw-Hill, 2014.