Hướng dẫn xử lý tình trạng decanter cuốn bùn

Trong công nghệ xử lý nước thải SBR (Sequencing Batch Reactor), hiện tượng decanter cuốn bùn (Sludge Washout) là một sự cố vận hành nghiêm trọng, làm giảm chất lượng nước đầu ra và gây thất thoát sinh khối vi sinh vật. Khi lớp nước trong (Supernatant) bị lẫn các đám mây bùn hoặc cặn lơ lửng trong quá trình thu nước, hệ thống không chỉ vi phạm tiêu chuẩn xả thải mà còn đối mặt với nguy cơ sụp đổ quy trình sinh học do mất bùn. Đối với Nhà vận hành, việc xác định chính xác nguyên nhân—liệu do thiết bị thu nước (Decanter) hoạt động sai hay do đặc tính bùn kém—là bước đầu tiên để khắc phục sự cố. Pendin, với kinh nghiệm chuyên sâu trong thiết kế và chế tạo thiết bị cơ khí môi trường, sẽ phân tích chi tiết các cơ chế gây cuốn bùn và hướng dẫn quy trình xử lý kỹ thuật an toàn, giúp Quý khách hàng khôi phục hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

Cơ chế thủy lực: Tại sao bùn bị hút vào Decanter?

Để hiểu rõ nguyên nhân, trước hết cần nắm bắt cơ chế thủy lực tại vùng thu nước. Trong pha lắng tĩnh của bể SBR, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, tạo thành một lớp bùn đặc (Sludge Blanket), và bên trên là lớp nước trong. Decanter có nhiệm vụ hạ xuống để thu lớp nước trong này. Tuy nhiên, quá trình thu nước luôn tạo ra một trường vận tốc (Velocity Field) xung quanh miệng thu.

Nếu vận tốc dòng chảy vào miệng thu (Inlet Velocity) quá lớn, nó sẽ tạo ra lực cắt (Shear Force) và lực hút (Suction Force) tác động xuống phía dưới. Khi lực hút này vượt qua lực trọng trường giữ các bông bùn lại, các hạt bùn nhẹ ở tầng trên cùng của lớp bùn (Pin flocs) sẽ bị cuốn theo dòng nước vào máng thu. Hiện tượng này gọi là “xáo trộn thủy lực cục bộ”. Mức độ cuốn bùn phụ thuộc vào khoảng cách giữa miệng thu và mặt bùn (Clearance), cũng như tốc độ hạ của Decanter. Khoảng cách càng gần hoặc tốc độ hạ càng nhanh, nguy cơ cuốn bùn càng cao. Đây là lý do tại sao thiết kế hình học của máng thu và thuật toán điều khiển tốc độ là hai yếu tố then chốt để ngăn chặn sự cố này.

Nguyên nhân từ thiết bị Decanter: Lỗi thiết kế và vận hành

Không phải lúc nào lỗi cũng do bùn khó lắng. Trong nhiều trường hợp, chính sự vận hành sai lệch của Decanter là nguyên nhân trực tiếp gây cuốn bùn.

Tốc độ hạ máng quá nhanh (Fast Descent Rate): Đây là lỗi phổ biến nhất. Để rút ngắn thời gian chu kỳ (Cycle Time), người vận hành thường cài đặt tốc độ thu nước cao. Tuy nhiên, nếu tốc độ hạ của Decanter lớn hơn tốc độ dòng chảy tầng cho phép, nó sẽ tạo ra dòng chảy rối (Turbulence) ngay tại bề mặt tiếp xúc. Dòng chảy rối này sẽ khuấy động lớp bùn đang ở trạng thái tĩnh, làm bung các bông bùn và cuốn chúng vào máng.

Máng thu bị nghiêng hoặc rung lắc: Đối với Decanter trục vít hoặc dạng phao, nếu hệ thống cơ khí bị lệch (do mòn bạc, giãn cáp, hỏng phao), máng thu sẽ không giữ được thăng bằng. Khi máng bị nghiêng, nước sẽ dồn về một đầu với lưu lượng lớn cục bộ, tạo ra lực hút mạnh tại điểm đó và gây cuốn bùn, trong khi đầu kia chưa thu được nước. Sự rung lắc do động cơ hoặc hộp số hỏng cũng truyền động năng xuống nước, làm vỡ các bông bùn nhạy cảm.

Thiết kế máng chắn bọt (Scum Baffle) không hiệu quả: Máng chắn bọt có nhiệm vụ ngăn váng nổi và bùn nổi đi vào máng thu. Nếu thiết kế của máng chắn quá nông hoặc không kín khít, váng bùn sẽ dễ dàng lọt qua (Short-circuiting) và đi vào đường ống xả, gây ra hiện tượng nước đầu ra có cặn nổi mặc dù lớp bùn đáy vẫn lắng tốt.

Nguyên nhân từ quy trình sinh học: Bùn khó lắng 

Đôi khi Decanter hoạt động hoàn hảo, nhưng bùn vẫn bị cuốn trôi. Lúc này, nguyên nhân nằm ở đặc tính của bùn hoạt tính.

Hiện tượng bùn khó lắng (Sludge Bulking): Do sự phát triển quá mức của vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bacteria), các bông bùn trở nên xốp, nhẹ và khó lắng. Chỉ số thể tích bùn (SVI) tăng cao (>150 mL/g), khiến lớp bùn lắng không chặt và chiếm thể tích lớn trong bể. Khi Decanter hạ xuống đến mức nước thiết kế, nó có thể chạm ngay vào lớp bùn xốp này (do bùn dâng cao hơn bình thường) và hút bùn ra ngoài.

Hiện tượng bùn nổi (Rising Sludge): Xảy ra khi quá trình khử nitrat hóa (Denitrification) diễn ra trong pha lắng, tạo ra khí Nitơ. Các bọt khí này bám vào bông bùn và đẩy chúng nổi lên mặt nước. Khi Decanter thu nước bề mặt, nó sẽ vô tình thu luôn cả lớp bùn nổi này. Đây là vấn đề của quy trình sinh học, nhưng thường bị nhầm là lỗi của thiết bị thu nước.

Giải pháp xử lý tức thời: Cứu nguy cho hệ thống

Khi phát hiện decanter cuốn bùn, Nhà vận hành cần thực hiện các biện pháp can thiệp ngay lập tức để giảm thiểu ô nhiễm đầu ra.

Biện pháp đầu tiên là Giảm tốc độ thu nước. Hãy điều chỉnh biến tần (VFD) để giảm tốc độ hạ của Decanter xuống mức thấp nhất có thể. Việc kéo dài thời gian thu nước sẽ làm giảm vận tốc dòng vào, giúp dòng chảy trở nên êm dịu hơn (Laminar flow) và giảm lực hút lên bề mặt bùn. Nếu hệ thống cho phép, hãy chia giai đoạn thu nước thành nhiều bước: thu chậm ở giai đoạn đầu và cuối, thu nhanh ở giai đoạn giữa.

Biện pháp thứ hai là Nâng cao mức dừng (Stop Level). Tạm thời cài đặt điểm dừng của Decanter cao hơn so với thiết kế (ví dụ: cao hơn 20 – 30 cm) để tạo ra vùng đệm an toàn (Buffer Zone) lớn hơn giữa miệng thu và lớp bùn. Chấp nhận thu ít nước hơn trong một chu kỳ để đảm bảo nước trong, sau đó bù lại bằng cách tăng số lượng chu kỳ trong ngày nếu có thể.

Biện pháp thứ ba là Kiểm soát váng nổi thủ công. Nếu nguyên nhân do bùn nổi, hãy sử dụng vòi xịt nước hoặc vợt thủ công để đẩy váng ra xa khu vực Decanter trước khi thiết bị bắt đầu hoạt động. Đồng thời, tăng thời gian sục khí hoặc điều chỉnh thời gian lắng để hạn chế sinh khí Nitơ trong pha lắng.

Giải pháp kỹ thuật dài hạn từ Pendin: Tối ưu hóa thiết bị

Để giải quyết triệt để vấn đề, cần có sự can thiệp vào phần cứng và công nghệ của thiết bị thu nước.

Nâng cấp Decanter với biến tần thông minh: Pendin cung cấp các dòng Decanter được tích hợp sẵn biến tần và PLC thông minh. Hệ thống này cho phép cài đặt biên dạng tốc độ (Speed Profile) linh hoạt: Khởi động siêu chậm để tránh xáo trộn, tăng tốc ở giữa và giảm tốc khi gần đến lớp bùn. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất thu nước mà không gây cuốn bùn.

Thiết kế máng thu tối ưu thủy lực: Các sản phẩm của Pendin được thiết kế với cơ chế thu nước dòng chảy tầng (Laminar flow technology). Miệng máng được trang bị các tấm chắn dòng và cơ cấu phao ngăn bọt sâu, đảm bảo nước đi vào máng theo phương ngang nhẹ nhàng, giảm thiểu tối đa lực hút thẳng đứng. Vật liệu Inox 304/316 gia công CNC giúp bề mặt máng nhẵn bóng, giảm ma sát và nhiễu động dòng chảy.

Trang bị cảm biến độ đục (Turbidity Sensor): Đối với các trạm xử lý yêu cầu chất lượng cao, Pendin tư vấn lắp đặt cảm biến độ đục ngay trên máng thu hoặc đường ống xả. Cảm biến này liên kết với PLC, khi phát hiện độ đục tăng cao (dấu hiệu cuốn bùn), hệ thống sẽ tự động dừng Decanter hoặc giảm tốc độ khẩn cấp, ngăn chặn nước bẩn xả ra môi trường.

Xem chi tiết: Danh mục sản phẩm Cửa thu nước (Decanter) Pendin

Kết luận

Hiện tượng decanter cuốn bùn là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa thiết bị cơ khí và quy trình sinh học. Việc khắc phục đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về thủy lực và sự linh hoạt trong vận hành. Bằng cách điều chỉnh tốc độ, kiểm soát mức dừng và nâng cấp thiết bị với công nghệ điều khiển thông minh, Chủ đầu tư hoàn toàn có thể loại bỏ rủi ro này. Pendin cam kết đồng hành cùng khách hàng trong việc chẩn đoán nguyên nhân, cung cấp các giải pháp Decanter chuẩn mực và hỗ trợ kỹ thuật vận hành tối ưu, đảm bảo nước đầu ra luôn đạt chuẩn và hệ thống vận hành bền vững. Nếu trạm xử lý của bạn đang gặp sự cố về thu nước hoặc chất lượng nước đầu ra không ổn định, hãy liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật của Pendin để được khảo sát và tư vấn giải pháp xử lý chuyên sâu.