Nguyên tắc làm việc của bể là thực hiện quá trình lắng cặn và lên men, phân huỷ sinh học kỵ khí cặn lắng.

Bể tự hoại được thiết kế và xây dựng đúng cho phép thực hiện quá trình lắng cặn với hiệu suất cao (trung bình 50 - 70% theo SS và 25 - 45% theo BOD và COD). Bể thường có từ hai đến ba ngăn, dạng hình chữ nhật, vuông hay tròn, được xây bằng gạch, bê tông cốt thép đúc sẵn hay đổ tại chỗ và composit.

1. Tổng quan các loại bể tự hoại cải tiến được nghiên cứu, áp dụng tại Việt Nam và các nước

1.1. Mô hình thùng làm sạch (TLS) nước thải sinh hoạt qui mô nhỏ kiểu Jokasho (Nhật Bản) trong điều kiện Việt Nam

Năm 1997 - 1998 Trung tâm Kỹ thuật Môi trường Đô thị và Khu công nghiệp (CEETIA), Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã phối hợp với Nhật Bản nghiên cứu thử nghiệm lắp đặt mô hình TLS nước thải qui mô nhỏ, trong điều kiện Việt Nam TLS hoạt động dựa trên nguyên tắc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, xử lý nước thải sinh hoạt đến mức độ triệt để. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A - TCVN 5945 - 2005.

Hệ thống này có ưu nhược điểm: Nhỏ gọn, phải bảo dưỡng ít nhất 4 tháng 1 lần, hút bùn 1 năm 1 lần, yêu cầu phải có thiết bị cơ điện với chi phí vận hành đáng kể, mô hình làm bằng vật liệu composite với chi phí khá đắt.

1.2. Trạm xử lý nước thải quy mô nhỏ hợp khối AFSB - 100

Trạm xử lý nước thải qui mô nhỏ hợp khối AFSB - 100, được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt từ các nhóm hộ gia đình, khu chung cư, toà nhà cao tầng, khách sạn, bệnh viện, trường học... Có thể được áp dụng để xử lý nước thải cho đô thị nhỏ, thị trấn, thị tứ... Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn A theo TCVN - 2005, hay đạt mức I theo TCVN 6772 - 2000.

Ưu điểm: Có hiệu suất xử lý cao và ổn định, cơ chế vận hành đơn giản. Chi phí đầu tư xây dựng thấp. Chi phí vận hành hợp lý, nhỏ gọn, tránh được mùi, đảm bảo mỹ quan. Mức độ áp dụng rộng.

1.3. Biofast - Hệ thống xử lý chất thải 5 ngăn hiện đại

Biofast (của Petech Corp.) là loại bể tự hoại 5 ngăn sử dụng phản ứng vi sinh, chuyên dùng để xử lý chất thải con người (phân, nước tiểu) trong các nhà vệ sinh hiện đại. Với hai tính năng ưu việt và hoàn toàn không có mùi hôi (dù đứng gần bể), nước thải vượt tiêu chuẩn Quốc tế (không mùi và tiệt trùng). Bể Biofast được ứng dụng công nghệ mới: Vi sinh - điện tử. Công nghệ xử lý gồm 4 giai đoạn: Vi sinh - sục khí oxy - khử mùi hôi bằng ozon - khử trùng bằng clorin.

1.4. Bể tự hoại cải tiến với các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí (BAST và BASTAF)

Có một giải pháp cải tiến hiệu quả làm việc của bể tự hoại truyền thống, bằng việc bổ sung vào bể các vách ngăn mỏng, hướng dòng chảy thẳng đứng trong bể. Bể này được gọi là bể tự hoại với các vách ngăn mỏng dòng hướng lên (Baffed septic tank - BAST hay bể tự hoại cải tiến BAST, có thể bố trí một hay một số ngăn lọc kỵ khí vào cuối bể (Bể BASTAF).

Ưu nhược điểm: Hiệu suất xử lý của bể tự hoại cải tiến cao hơn so với bể tự hoại truyển thống, tuy nhiên giá thành cao hơn khoảng 20 - 30%, và hút bùn cặn khó khăn do bể có nhiều ngăn.

2. Bể tự hoại cải tiến được nghiên cứu, áp dụng tại các nước trên thế giới

2.1. Hệ thống xử lý nước thải tại chỗ Joukasou và ứng dụng tại Nhật Bản

• Tandoku - Shori Joukasou: Kiểu đầu tiên của Joukasou là Tandoku - Shori Joukasou dùng để xử lý duy nhất nước đen còn nước xám được thải trực tiếp vào môi trường. Hiệu suất loại bỏ được 65% BOD ra khỏi nước đen. 30 - 50 triệu người dân ở Nhật Bản hiện nay vẫn sử dụng Tandoku - Shori Joukasou.

• Gappei - Shori Joukasou: Gappei - Shori Joukasou phát triển sau bể Tandoku - Shori Joukasou, xử lý tất cả nước thải từ gia đình. Chất lượng nước thải sau khi xử lý qua Gappei - Shori theo BOD là khoảng 14.3 - 14.2 mg/l và trung bình là 21mg/l (tối đa là 127mg/l).

Theo công suất và quá trình sản xuất, Joukasou có thể được phân loại thành: Cỡ nhỏ phục vụ từ 5-50 người, cỡ trung bình (51-1000 người), Joukasou cỡ lớn (trên 1000 người)

• Các loại Johkasou phát triển gần đây

- Johkasou loại bỏ cả BOD và Nitơ. Chất lượng nước thải đầu ra theo BOD và T - N ít hơn 20 mg/l

- Johkasou loại bỏ cả BOD, Nitơ và photpho. Chất lượng nước thải đầu ra theo  BOD và T - N ít hơn 20 mg/l, theo T-P ít hơn 1 mg/l

- Johkasou được thiết kế để thải bỏ chất thải thực phẩm lọc. Chất lượng nước thải đầu ra theo BOD <= 10 mg/l, theo T - N <= 10 mg/l

- Johkasou kiểu màng ngăn. Nước thải đầu ra theo BOD ít hơn 5 mg/l, theo T - N ít hơn 10 mg/l

2.2. Hệ thống xử lý nước thải BioKube (Thiết kế và sản xuất tại Đan Mạch)

Hệ thống BioKube gồm 3 thành phần: Bể lắng, Bể BioKube, Đường ống nối và cáp điện.

Bể lắng là thành phần đầu tiên của hệ thống. Bể có nhiệm vụ loại bỏ chất rắn trước khi nước thải vào bể BioKube.

Chất lượng nước: Nước thải ra khỏi hệ thống

BioKube rất sạch có thể xả thẳng vào hồ hay suối hoặc có thể sử dụng lại cho nông nghiệp hay cho các mục đích tương tự. Các loại bể BioKube: BioKube pluto: Xử lý nước thải cho 1 hộ gia đình. BioKube Venus: Xử lý nước thải cho 1 đến 2 hộ gia đình. 

2.6. Bể tự hoại aerosept (Thái Lan)

Đây là hệ thống xử lý nước thải cỡ trung bình, kết hợp quá trình hiếu khí và kỵ khí. Bể được làm bằng nhựa dẻo gia cố bằng sợi thuỷ tinh để chống lại sự ăn mòn và có trọng lượng nhẹ.

Nguyên tắc hoạt động của bể: Nước thải thô chảy vào ngăn lắng. Sau đó nước thải được đưa vào ngăn tiếp xúc kỵ khí, tại đây nước thải nhiễm bẩn được làm sạch thêm nhờ hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí.

Nguồn: TC Xây dựng, số 6 - 2009.