MLSS Là Gì? Cách Kiểm Soát MLSS Trong Bể Aerotank Chi Tiết

MLSS là gì? Khái niệm và vai trò trong bể Aerotank

Trong công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí, MLSS (viết tắt của Mixed Liquor Suspended Solids) là tổng nồng độ các chất rắn lơ lửng có trong hỗn hợp nước thải và bùn vi sinh tại bể Aerotank. Đơn vị tính của MLSS thường được biểu diễn bằng miligram trên lít (mg/L) hoặc gam trên lít (g/L).

Bản chất của hỗn hợp MLSS bao gồm hai thành phần cốt lõi:

• MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids): Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi. Đây là thành phần hữu cơ đại diện trực tiếp cho lượng vi sinh vật sống (vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật) đang tham gia quá trình ăn chất bẩn. Trong một hệ thống vận hành khỏe mạnh, tỷ lệ MLVSS/MLSS thường dao động từ 0.75 đến 0.85 (tức vi sinh vật chiếm khoảng 75% - 85% tổng lượng chất rắn).
• MLNVSS (Mixed Liquor Non-Volatile Suspended Solids): Nồng độ chất rắn lơ lửng không bay hơi (chất vô cơ, tro, cát, cặn vô cơ). Thành phần này không có khả năng phân hủy chất ô nhiễm.

Vai trò của MLSS trong bể Aerotank là cực kỳ quan trọng. Quần thể vi sinh vật trong bùn MLSS sẽ sử dụng oxy hòa tan (DO) được cấp từ đĩa phân phối khí để oxy hóa các hợp chất hữu cơ chứa Carbon, chuyển hóa Amoni (NH₄⁺) thành Nitrat (NO₃^-) thông qua quá trình Nitrit hóa/Nitrat hóa, giải phóng khí CO₂, H₂O và sinh khối mới. Nếu chỉ số MLSS không đạt chuẩn, toàn bộ quy trình sinh học sẽ bị vỡ trận.

Chỉ số MLSS bao nhiêu là chuẩn trong bể Aerotank?

Không có một con số MLSS cố định áp dụng chung cho tất cả các nhà máy, bởi chỉ số chuẩn phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ xử lý, đặc tính nước thải đầu vào và thiết kế của bể lắng sinh học. Tuy nhiên, khi các kỹ sư tiến hành tư vấn và thiết kế hệ thống xử lý nước, các khoảng giá trị MLSS chuẩn sau đây thường được áp dụng:

• Bể Aerotank truyền thống (Conventional Activated Sludge): Chỉ số MLSS tối ưu nằm trong khoảng 2,000 mg/L – 4,000 mg/L.
• Bể hiếu khí kéo dài (Extended Aeration): Chỉ số MLSS thường duy trì cao hơn, từ 3,000 mg/L – 5,000 mg/L.
• Công nghệ màng sinh học MBR (Membrane Bioreactor): Nhờ có màng lọc giữ lại toàn bộ sinh khối, nồng độ MLSS có thể vận hành ở mức rất cao, từ 8,000 mg/L – 12,000 mg/L mà không lo trôi bùn ra ngoài.

Để đánh giá nồng độ MLSS có đang cân bằng với lượng chất bẩn đi vào bể hay không, người ta dựa vào chỉ số F/M (Food-to-Microorganism ratio - Tỷ lệ Thức ăn/Vi sinh vật). Công thức tính tỷ lệ F/M được xác định như sau:

F/M = (Q × BOD₅) / (V × MLSS)

Trong đó: Q là lưu lượng nước thải (m³/ngày), BOD₅ là nồng độ BOD đầu vào (mg/L), V là thể tích bể Aerotank (m³). Tỷ lệ F/M tiêu chuẩn đối với Aerotank truyền thống thường nằm trong khoảng 0.2 - 0.6 kg BOD/kg MLSS.ngày.

Phương pháp đo và xác định chỉ số MLSS chuẩn kỹ thuật

Để kiểm soát được MLSS, kỹ sư vận hành phải biết cách đo lường chính xác. Hiện nay có 3 phương pháp phổ biến từ phòng thí nghiệm đến hiện trường:

1. Phương pháp sấy khối lượng (Gravimetric Method - Chuẩn ISO/TCVN)

Đây là phương pháp chính xác tuyệt đối được áp dụng trong phòng thí nghiệm. Kỹ thuật viên sẽ lấy mẫu dịch lỏng trong bể Aerotank, lọc qua màng lọc sợi thủy tinh có kích thước lỗ lọc 0.45 µm, sau đó đem sấy khô ở nhiệt độ 103°C – 105°C trong 2 giờ cho đến khi khối lượng không đổi. Khối lượng cặn giữ lại trên màng lọc sau khi trừ đi trọng lượng màng ban đầu chính là giá trị MLSS.

2. Phương pháp đo nhanh bằng ống nghiệm SV30 kết hợp hệ số quy đổi

Tại hiện trường vận hành hằng ngày, kỹ sư thường dùng ống đong thủy tinh 1,000 mL để đo chỉ số SV30 (Sludge Volume after 30 minutes - Thể tích bùn lắng sau 30 phút). Nước thải trong bể Aerotank được múc vào ống đong, để yên 30 phút. Nếu bùn lắng tốt và đạt chỉ số SVI (Sludge Volume Index) trung bình từ 80 - 120 mL/g, người ta có thể ước lượng gần đúng MLSS theo công thức kinh nghiệm: MLSS (mg/L) ≈ (SV30 (mL/L) × 1000) / SVI.

3. Đo quang phổ bằng thiết bị hiện đại

Để có kết quả nhanh chóng trong vòng vài phút mà không cần đợi sấy mẫu 2 tiếng, các phòng quản lý chất lượng thường sử dụng máy đo quang phổ cầm tay kết hợp thuốc thử từ Hóa chất Hach. Phương pháp đo độ đục/dãy quang năng này giúp xuất trực tiếp giá trị MLSS hiện thời, hỗ trợ kỹ sư đưa ra quyết định xả bùn nhanh chóng.

Cách kiểm soát MLSS trong bể Aerotank hiệu quả nhất

Việc kiểm soát MLSS thực chất là bài toán cân bằng giữa lượng bùn sinh ra do vi sinh vật ăn chất bẩn sinh sôi và lượng bùn bị loại bỏ ra khỏi hệ thống. Dưới đây là 4 công cụ kỹ thuật cốt lõi giúp điều phối nồng độ MLSS luôn nằm trong vùng an toàn:

1. Kiểm soát lưu lượng bùn tuần hoàn (RAS - Return Activated Sludge)

Bùn sau khi xử lý ở Aerotank sẽ chảy sang bể lắng sinh học (bể lắng 2). Tại đây, bùn lắng xuống đáy và được bơm ngược trở lại bể Aerotank nhằm duy trì mật độ vi sinh. Để điều chỉnh lượng bùn này, kỹ sư vận hành sẽ bật/tắt hoặc tăng giảm tần số của các Thiết bị bơm chìm hút bùn tuần hoàn.

Nếu chỉ số MLSS trong bể Aerotank có xu hướng giảm, cần tăng tỷ lệ bơm tuần hoàn RAS (thường dao động từ 50% - 100% lưu lượng nước đầu vào). Việc đóng mở tuyến ống này được kiểm soát chính xác thông qua hệ thống van điều khiển lưu lượng nước tự động để tránh gây xáo trộn dòng chảy tại đáy bể lắng.

2. Điều chỉnh lượng bùn xả dư (WAS - Waste Activated Sludge)

Mỗi ngày, vi sinh vật tiêu thụ BOD và phát triển tạo thêm sinh khối mới (bùn dư). Nếu không xả bớt, chỉ số MLSS sẽ tăng quá cao, vượt mức 5,000 mg/L khiến bể bị thiếu oxy và cản trở quá trình lắng. Kỹ sư phải tiến hành xả bùn dư WAS định kỳ ra bể chứa bùn/máy ép bùn. Công thức tính tuổi bùn SRT (Sludge Retention Time) sẽ quyết định lượng bùn dư cần xả mỗi ngày để duy trì MLSS ở mức mong muốn.

3. Kiểm soát nồng độ Oxy hòa tan (DO) và chất dinh dưỡng

Cung cấp đủ Oxy hòa tan (duy trì DO = 2.0 – 4.0 mg/L) là điều kiện tiên quyết để bùn hoạt tính MLSS hô hấp. Nếu DO quá thấp (< 1.0 mg/L), các vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bacteria) sẽ phát triển mạnh hơn vi khuẩn tạo bông, gây ra hiện tượng bùn xốp không lắng được. Đồng thời, cần đảm bảo tỷ lệ dinh dưỡng C:N:P = 100:5:1 (đối với xử lý hiếu khí) bằng cách bổ sung Urê hoặc DXP nếu nước thải đầu vào bị thiếu hụt.

Sự cố thường gặp và cách xử lý MLSS trong bể Aerotank

Trong thực tế vận hành, hệ thống xử lý nước thải rất dễ gặp các hiện tượng biến động MLSS bất thường. Dưới đây là các kịch bản sự cố và giải pháp khắc phục triệt để:

Sự cố 1: Chỉ số MLSS quá thấp (MLSS < 1,500 mg/L)

• Nguyên nhân: Nước thải đầu vào quá nghèo chất dinh dưỡng (BOD quá thấp), xả bùn dư WAS quá tay, hoặc bị ngộ độc hóa chất làm vi sinh vật chết trôi ra ngoài.
• Cách xử lý: Giảm hoặc ngừng xả bùn dư WAS, tăng tỷ lệ bùn tuần hoàn RAS. Bổ sung thêm nguồn Carbon dễ tiêu (mật đường, methanol) và châm thêm vi sinh hiếu khí yếm khí thương mại để khôi phục nhanh sinh khối. Trường hợp hệ thống hư hỏng nặng về mặt cơ khí dẫn tới mất bùn, doanh nghiệp nên liên hệ dịch vụ Sửa chữa hệ thống xử lý nước thải uy tín để xử lý dứt điểm.

Sự cố 2: Chỉ số MLSS quá cao (MLSS > 5,000 mg/L đối với Aerotank thường)

• Nguyên nhân: Không xả bùn dư trong thời gian dài, hoặc tải lượng BOD đầu vào tăng vọt đột ngột.
• Cách xử lý: Tăng cường lưu lượng xả bùn dư WAS. Tăng công suất máy thổi khí để cấp đủ DO cho lượng vi sinh quá đông đúc, tránh để bể chuyển sang trạng thái yếm khí gây mùi hôi thối. Bổ sung các vật tư xử lý nước hỗ trợ như giá thể vi sinh MBBR để phân tách không gian sống nếu muốn duy trì MLSS cao mà không gây quá tải bể lắng.

Sự cố 3: Hiện tượng bùn xốp, phồng bùn (Sludge Bulking)

• Nguyên nhân: Vi khuẩn dạng sợi bùng phát do thiếu DO, thiếu dinh dưỡng, pH thấp hoặc chỉ số F/M quá cao. Bùn MLSS lúc này trông vẫn nhiều nhưng lắng cực kỳ chậm, chỉ số SVI vọt lên trên 150 mL/g.
• Cách xử lý: Nâng chỉ số DO lên > 3.0 mg/L, điều chỉnh pH về mức 7.0 - 7.5 bằng vôi hoặc Xút (NaOH). Trong trường hợp cấp bách, có thể châm thêm Clo loãng hoặc Polymer A110 để diệt bớt vi khuẩn dạng sợi và tăng cường liên kết bông bùn.

Tích hợp công nghệ lọc màng tiên tiến sau bể sinh học MLSS

Nước thải sau khi qua xử lý sinh học bằng bùn MLSS tại bể Aerotank đã loại bỏ được hầu hết các chất hữu cơ. Tuy nhiên, để đáp ứng các tiêu chuẩn tái sử dụng nước cho sản xuất công nghiệp, rửa nhà xưởng hay cấp nước cho lò hơi, nước thải cần trải qua các bước lọc tinh nâng cao.

Nước trong sau bể lắng sẽ được dẫn qua hệ thống màng lọc ro công nghiệp để loại bỏ hoàn toàn các ion hòa tan, vi khuẩn và độc chất còn sót lại. Trong quá trình vận hành màng RO, hiện tượng cáu cặn hữu cơ từ vi sinh vật (Biofouling) rất dễ xảy ra. Vì vậy, việc làm sạch định kỳ bằng Hóa chất rửa màng RO chuẩn kỹ thuật CIP là cực kỳ cần thiết.

Đồng thời, để bảo vệ màng RO khỏi nguy cơ đóng cặn khoáng chất, các kỹ sư thường châm thêm giải pháp chống cáu cặn chuyên dụng như Hóa chất Kinglee. Với các nguồn nước tái sử dụng đòi hỏi độ tinh khiết hóa học siêu cao, quy trình có thể kết hợp thêm công nghệ xử lý bằng Hạt nhựa trao đổi ion samyang nhằm đưa độ dẫn điện của nước về tiệm cận bằng 0. Tùy theo công suất nhà máy, các nhà thầu sẽ linh hoạt lắp đặt dòng Màng RO 4040 cho mô hình quy mô vừa hoặc sử dụng hệ thống Màng RO 8040 công suất lớn để tối ưu hóa chi phí vận hành.