Phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Không thể phủ nhận vai trò của công nghệ sinh học, được hiểu là sử dụng vi sinh có sự đóng góp vô cùng quan trọng và không thể thiếu trong hầu hết các cuộc cách mạng bảo vệ môi trường. Trong thời đại ông nghiệp 4.0, sự vươn lên mạnh mẽ của khoa học – công nghệ tác động mạnh mẽ đến tất cả các lĩnh vực hoạt động, trong đó có xử lý nước thải bằng vi sinh.

Hầu hết tùy thuộc vào đặc tính nguồn nước mà sử dụng phù hợp các phương pháp sinh học hay thiết bị hỗ trợ cung cấp khí để duy trì và hình thành sự sinh trưởng vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí. Trong đó, các chất hữu cơ cần cung cấp đầy đủ khí nito, photpho hoặc các chất khoáng khác làm điều kiện lý tưởng để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ.

Dựa vào cơ chế hoạt động chủ yếu từ vi sinh vật phụ thuộc chủ yếu vào quá trình phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ đơn giản như dầu mỡ, tin bột, protein đến các hợp chất phức tạp như xenlullozo, lipid, dầu mỏ (mỏ than, mỏ đá,…) và có thể là kim loại nặng như sắt, chì, kẽm, nhôm, thủy ngân, đồng,…. Và đặc điểm xử lý nước thải bằng vi sinh vật xuất hiện khá nhiều trong các đề tài nghiên cứu, các công trình thí nghiệm và là phương pháp được sử dụng khá rộng rãi trong hầu hết hệ thống xử lý nước thải vì chi phí thấp cũng như hiệu quả cao mà chúng mang lại.

1. Các loại vi sinh vật phổ biến

• VSV dị dưỡng: sử dụng nguồn chất hữu cơ có sẵn trong nước thải để phân hủy các chất hữu cơ hình thành nguồn năng lượng và cacbon mới.
• VSV tự dưỡng: Oxy hóa chất vô cơ để hấp thu năng lượng và sử dụng nguồn CO2 trong quá trình tổng hợp mới.

2. Đặc tính các yếu tố tham gia xử lý nước thải bằng vi sinh vật

• Bùn hoạt tính: chứa 70 – 90% chất hữu cơ và 10 – 30% chất vô cơ. Loại bùn này có màu vàng, kích thước từ 3 – 150 pm, chúng chỉ hoạt động khi xuất hiện khí oxy phân hủy chất hữu cơ.
• Màng sinh vật: là lớp vật liệu có kích thước từ 1 – 3mm chứa vi khuẩn, nấm, hệ thực vật nguyên sinh.
• Bùn gốc: có dạng hạt và có độ bền khác nhau. Là loại bùn hình thành nên bùn hoạt tính với khả năng lắng hiệu quả.
• Vi khuẩn chiếm 90%, có kích thước vô cùng nhỏ từ 0,3 – 1 mm, bao gồm vi khuẩn hiếu khí – kỵ khí hoặc yếm khí

3. Quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Dưới đây là 2 quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật thường dùng:

3.1. Xử lý bằng vi sinh vật kỵ khí

Vi sinh vật kỵ khí được hình thành nhờ phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải nhưng sinh trưởng trong điều kiện không được cung cấp oxy. Quá trình này bao gồm các giai đoạn chính dưới đây:

• Giai đoạn 1: Thủy phân.
• Giai đoạn 2: Acid hóa.
• Giai đoạn 3: Acetane hóa.
• Giai đoạn 4: Methane hóa.

3.2. Xử lý bằng vi sinh vật hiếu khí

Vì nước thải được cung cấp oxy liên tục tạo điều kiện lý tưởng để vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển khi phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ làm thức ăn. Quá trình xử lý này bao gồm 3 giai đoạn dưới đây:

• Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ bị oxy hóa.
• Giai đoan 2: Vi sinh vật tiến hành tổng hợp tế bào mới.
• Giai đoạn 3: Vi sinh vật phân hủy nội bào vì khan hiếm nguồn thức ăn.

4. Cách nuôi cấy vi sinh khi xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Để quá trình nuôi cấy vi sinh dễ dàng cần sử dụng lượng bùn thích hợp (khoảng 10 – 15%). Quá trình nuôi cấy trải qua 2 giai đoạn cơ bản dưới đây:

- Giai đoạn 1: Nuôi mới

• Giai đoạn đầu: Đối với bể chứa nước cần thêm khoảng 1/3 lượng nước sạch sau đó tiếp tục cho bùn vi sinh vào. Hòa trộn đều nước và bùn tan với nhau để tăng hiệu quả xử lý cũng như các khối bùn bị tan ra tránh hiện tượng bùn vón cục quá lớn. Sau đó cho máy sục khí hoạt động liên tục (từ 2 -3 ngày) tạo điều kiện để vi sinh vật sinh trưởng vì được cung cấp oxy liên tục nhờ hoạt động khuấy trộn trong nguồn nước.
• Giai đoạn thích nghi: cho khoảng 1/3 lượng nước thải đổ trực tiếp vào bể đã tiến hành sục khí 2 – 3 ngày để nước thải thích nghi với môi trường này.
• Giai đoạn xử lý: sau 3 – 5 ngày tiến hành cho tất cả nguồn nước thải vào để tiến hành vận hành toàn bộ hệ thống xử lý nước thải. Khi vi sinh vật đã phát triển và tăng sinh khối đến mức thích hợp, chúng sẽ tiến hành phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải.

- Giai đoạn 2: Bổ sung vi sinh

• Sau một thời gian hệ thống đã đi vào vận hành ổn định, cần thêm một số chế phẩm vi sinh phù hợp góp phần tăng cường sự phát triển tự nhiên của nguồn VSV. Tùy thuộc vào mật độ vi sinh vật mà sử dụng liều lượng nguồn vi sinh phù hợp.

Với bản chất xử lý nước thải bằng vi sinh vật dựa vào bản chất phân hủy các chất hữu cơ, công nghệ xử lý này được sử dụng khá phổ biến vì dễ thực hiện, dễ bảo trì bảo dưỡng, chi phí lại thấp mà đặc biệt không gây ô nhiễm so với các phương pháp vật lý hay hóa học.

Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Nếu cần hỗ trợ thêm thông tin hoặc góp ý về nội dung, bạn có thể để lại bình luận bên dưới, Hợp Nhất sẵn sàng hỗ trợ.