Trong các hệ thống xử lý nước thải sinh học, oxy đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật. Để cung cấp oxy cho quá trình xử lý, hệ thống thường sử dụng máy thổi khí kết hợp với đĩa thổi khí nhằm phân phối không khí vào nước dưới dạng các bọt khí nhỏ. Mặc dù là thiết bị có cấu tạo tương đối đơn giản và được lắp đặt dưới đáy bể, đĩa thổi khí lại ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hòa tan oxy, hiệu quả xử lý chất ô nhiễm, quá trình xử lý Nitơ cũng như chi phí vận hành của toàn bộ hệ thống.
Đĩa thổi khí (Disc Diffuser) là thiết bị được sử dụng để phân phối không khí từ máy thổi khí vào nước dưới dạng các bọt khí nhỏ.
Thiết bị này thường được lắp đặt tại đáy các bể sinh học hiếu khí như bể Aerotank, AO, AAO, MBBR, SBR hoặc MBR. Khi hệ thống vận hành, không khí được đưa qua đĩa thổi khí và phân tán thành nhiều bọt khí nhỏ nhằm tăng khả năng hòa tan oxy vào nước. Nhờ đó, vi sinh vật có đủ oxy để sinh trưởng và thực hiện quá trình xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải.
.jpg)
Đĩa thổi khí trong xử lý nước thải
Mặc dù có cấu tạo tương đối đơn giản, đĩa thổi khí được thiết kế để đảm bảo khả năng phân phối khí ổn định trong thời gian dài.
Một đĩa thổi khí thông thường gồm các bộ phận chính sau:
Khi máy thổi khí vận hành, không khí được đưa đến các đĩa thổi khí thông qua hệ thống đường ống. Dưới áp lực khí, màng phân phối khí mở ra và cho phép không khí thoát ra ngoài dưới dạng hàng nghìn bọt khí nhỏ. Các bọt khí này di chuyển từ đáy bể lên bề mặt nước.
Trong quá trình đó, oxy từ không khí sẽ hòa tan dần vào nước và được vi sinh vật sử dụng để xử lý các chất ô nhiễm. Ngoài chức năng cấp oxy, dòng khí đi lên còn tạo ra sự lưu thông trong bể, giúp khuấy trộn nước thải và bùn hoạt tính một cách tự nhiên.
Các loại đĩa thổi khí phổ biến hiện nay:
Cấu tạo của đĩa thổi khí
Vi sinh vật hiếu khí cần oxy để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Nếu không được cung cấp đủ oxy, hoạt động của vi sinh vật sẽ suy giảm, dẫn đến hiệu quả xử lý BOD và COD giảm theo.
Đĩa thổi khí giúp chuyển oxy từ không khí vào nước, tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển ổn định. Đây là vai trò quan trọng nhất của thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải sinh học.
DO là chỉ tiêu phản ánh lượng oxy hòa tan trong nước và có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý sinh học.
Khi DO được duy trì ở mức phù hợp, vi sinh vật sẽ hoạt động hiệu quả và ổn định. Ngược lại, nếu DO quá thấp, hệ thống có thể xuất hiện tình trạng xử lý kém, phát sinh mùi hôi hoặc làm suy giảm mật độ vi sinh vật. Thông qua việc phân phối khí liên tục, đĩa thổi khí giúp duy trì nồng độ oxy hòa tan cần thiết trong bể sinh học.
Ngoài việc xử lý các chất hữu cơ, nhiều hệ thống xử lý nước thải còn phải kiểm soát các chỉ tiêu Nitơ như Amoni (NH₄⁺) và Tổng Nitơ (TN).
Để chuyển hóa Amoni thành Nitrat, các vi khuẩn Nitrat hóa cần sử dụng một lượng oxy đáng kể. Nếu hệ thống cấp khí hoạt động không hiệu quả, quá trình này sẽ bị ảnh hưởng và chỉ tiêu Amoni đầu ra có nguy cơ vượt quy chuẩn. Do đó, hiệu suất hoạt động của đĩa thổi khí có tác động trực tiếp đến khả năng xử lý Nitơ của hệ thống.
Theo lý thuyết, để oxy hóa hoàn toàn 1 mg NH₄-N cần khoảng 4,57 mg oxy. Do đó, khi hệ thống cấp khí không đáp ứng đủ nhu cầu oxy, chỉ tiêu Amoni đầu ra thường là thông số đầu tiên bị ảnh hưởng.
Bên cạnh việc cấp oxy, dòng khí từ đĩa thổi khí còn tạo ra sự lưu thông trong bể xử lý.
Quá trình này giúp phân tán đều vi sinh vật trong nước, tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh và chất ô nhiễm. Đồng thời, sự khuấy trộn còn hạn chế hiện tượng lắng bùn dưới đáy bể và giảm nguy cơ hình thành các vùng chết trong hệ thống.Nhờ đó, hiệu quả xử lý sinh học được duy trì đồng đều trên toàn bộ thể tích bể.
Trong hầu hết các hệ thống xử lý nước thải, máy thổi khí là thiết bị tiêu thụ điện năng lớn nhất.
Một hệ thống đĩa thổi khí hoạt động hiệu quả sẽ giúp nâng cao khả năng hòa tan oxy, từ đó giảm lượng khí cần cấp và tối ưu hiệu suất vận hành của máy thổi khí. Ngược lại, khi đĩa thổi khí bị bám cặn hoặc xuống cấp, lượng oxy hòa tan giảm nhưng điện năng tiêu thụ lại tăng lên, làm gia tăng chi phí vận hành của hệ thống.
Hiệu quả xử lý nước thải không chỉ phụ thuộc vào công nghệ mà còn phụ thuộc vào khả năng duy trì môi trường sống ổn định cho vi sinh vật.
Đĩa thổi khí giúp duy trì nguồn oxy liên tục, hạn chế tình trạng sốc tải, giảm nguy cơ phát sinh mùi hôi và hỗ trợ hệ thống vận hành ổn định trong thời gian dài. Vì vậy, đây được xem là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong các công trình xử lý nước thải sinh học hiện nay.
Vai trò của đĩa thổi khí trong xử lý nước thải
Hiệu quả hoạt động của đĩa thổi khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
Sau thời gian dài sử dụng, màng đĩa có thể bị bám cặn vô cơ, dầu mỡ hoặc vi sinh vật, làm giảm khả năng phân phối khí và ảnh hưởng đến hiệu quả hòa tan oxy. Do đó, việc kiểm tra và bảo trì định kỳ là cần thiết để đảm bảo hệ thống luôn vận hành ổn định.
Một số dấu hiệu thường gặp cho thấy đĩa thổi khí cần được kiểm tra hoặc bảo trì bao gồm:
Tuổi thọ đĩa thổi khí phụ thuộc vào vật liệu màng, chất lượng khí cấp, đặc tính nước thải và chế độ vận hành. Trong điều kiện vận hành bình thường, màng EPDM thường có tuổi thọ khoảng 3–5 năm, trong khi màng PTFE có thể kéo dài hơn nếu được bảo trì đúng cách.
Trong một hệ thống xử lý nước thải sinh học, đĩa thổi khí không đơn thuần là thiết bị cấp khí mà còn là yếu tố quyết định hiệu quả truyền oxy, khả năng xử lý BOD, COD, Nitơ và mức tiêu thụ điện năng của toàn hệ thống. Việc lựa chọn đúng loại đĩa thổi khí và duy trì bảo trì định kỳ sẽ góp phần nâng cao hiệu suất xử lý, giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ công trình.
