Sử dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải:
Vai trò của việc sử dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải: Vi sinh vật là tập hợp những loại vi sinh khác nhau mà chúng ta không thể thấy bằng mắt thường được. Vi sinh vật trong xử lý nước thải có khả năng phân hủy các chất hữu cơ và sử dụng các chất hữu cơ như là nguồn thức ăn của chúng để chúng thực hiện các phản ứng sinh học tổng hợp. Trong công nghệ xử lý nước thải bằng sinh học thì trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật là quá trình quan trọng nhất vì nó đóng vai trò quyết định trong việc xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước thải như COD, BOD, Tổng N, Tổng P, …nhờ các loại vi sinh vật khác nhau có trong nước thải: Vi sinh vật hiếu khí xử lý BOD, COD,và sinh vật hiếm khí.
Cách để vi sinh vật tham gia xử lí nước thải như thế nào?
Những vi sinh vật xử lí nước thải có thể liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng cách tổng hợp thành các tế bào mới ( những tế bào nguyên sinh ). Chúng có thể hấp thụ các một lượng lớn các chất hữu cơ mà việc đó được dùng trên bề mặt tế bào của chúng. Nhưng sau khi hấp thụ song, các chất hữu cơ nếu không được được đồng hóa thành các tế bào chất thì tốc đọ hấp thụ sẽ đi xuống con số không. Một chất hữu cơ nhất định số lượng có thể hấp thụ được dành cho việc kiến tạo các tế bào khác. Để có thể sinh năng lượng đủ cần thiết cho việc tổng hợp một số các chất hữu cơ đã oxy hóa.
– Dựa trên phương thức phát triển vi sinh vật xử lý nước thải được chia thành 2 nhóm:
- Các vi sinh vật dị dưỡng: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp
- Các vi sinh vật tự dưỡng: Nó có khả năng oxy hoá các chất vô cơ để có thể thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp.
- Ví dụ: các loại vi khuẩn như: nitrat hoá, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…
Bùn hoạt tính cũng như là màng sinh vật chúng là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, chúng chứa khoảng 70% đến 90% chất hữu cơ, 10% đến 30 % còn lại là chất vô cơ. Bùn hoạt tính có hình dạng là một bông màu vàng nâu dễ lắng, nó có kích thước 3 đến 150pm, nó có khả năng hấp thụ và phân hủy các chất hữu cơ khi có mặt oxy ( được dùng trong phương pháp xử lí sinh học hiếu khí ). Các bông này bao gồm các vi sinh vật sống và có cơ chất rắn (40%). Những vi sinh vật sống này bao gồm các vi khuẩn, nấm mem, nấm mốc, một sốt nguyên sinh vật, dòi, giun đĩa.
– Màng sinh vật cũng bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh. Màng sinh vật được phát triển ở bề mặt các vật liệu lọc có dạng nhầy, độ dày từ 1-3 mm hoặc có thể dày hơn. Màu của nó phụ thuộc vào thành phần của nước thải mà thay đổi màu từ xám đến tối.
– Bùn ban đầu được nuôi dưỡng để tạo thành loại bùn có hoạt tính cao và có tính kết lắng tốt. Có thể gọi đây là quá trình hoạt hóa bùn hoạt tính. Ở cuối thời kì này bùn sẽ có dạng hạt. Các loại hạt này sẽ có các độ bền của cơ học khác nhau, chúng có mức độ vỡ ra khác nhau khi chịu tác động của khuấy trộn. Bùn tốt nhất có thể lấy được là từ cơ sở xử lí rác thải đang trong quá trình hoạt động.
– Trong quá trình xử lí nước thải, vi khuẩn luôn chiếm lợi thế (90%). Các vui khuẩn có kích thước trung bình khoảng từ 0.3 đến 1 mm. Trong hệ thống bùn hoạt tính có sự suất hiện của các vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối, vi khuẩn tùy nghi và các vi khuẩn yếm khí.
Đây là một số loại vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và các chức năng của chúng khi tham gia vào xử lý nước thải.
Vậy quá trình sử dụng vi sinh vật trong xử lý nước thải diễn ra như thế nào?
- Phương pháp xử lí sinh học kỵ khí: Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình nhờ vào các vi sinh vật kỵ khí làm phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ, phân tử ở trong điều kiện không có khí oxy có nghĩa là dùng vi sinh vật kỵ khí để xử lý nước thải.
Phân hủy kỵ khí có thể phân chia thành 06 quy trình như sau:
- Quá trình Thủy phân polymer: chúng thủy phân các protein, chất béo, polysacearide.
- Lên men các amino axit và đường.
- Quá trình Phân hủy kỵ khí các loại axit béo mạch dài và rượu.
- Quá trình Phân hủy kỵ khí các loại axt béo dễ bay hơi (ngoại trừ axit axetic).
- Quá trình hình thành khí methane từ axit axetic
- Quá trình hình thành khí methane từ hai khí hydrogen và CO2.
- Các phương pháp xử lý sinh học hiếu khí (dùng vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải): là quá trình sử dụng các vi sinh hiếu khí phân hủy một lượng các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Và quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí chia ra làm 3 giai đoạn chính như sau:
- Giai đoạn 1: quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
- Giai đoạn 2: Tổng hợp tế bào mới
- Giai đoạn 3: Phân hủy nội bào.
Làm thế nào để nuôi cấy vi sinh vật trong xử lý nước thải?
Trước khi bắt đầu đi vào nuôi cấy các vi sinh vật người thực hiện cần bổ sung một lượng bùn lớn khoảng 10-15% vào thể tích bể rồi sau đó mới bắt đầu tiến hành nuôi cấy vi sinh.
Có hai giai đoạn để nuôi cấy vi xinh vật trong xử lý nước thải:
– Giai đoạn 1: Giai đoạn nuôi mới:
- Ngày thứ đầu tiên: Cho một lượng nước sạch vào bằng 33% của bể, sau đó cho vi sinh vật dạng bùn vào trong bể. Trước khi cho vi sinh vật dạng bùn vào bể người nuôi cấy cần hòa vào nước làm tan những khối bùn lớn đã cho vào 10-15% bể trước đó. Sau đó mở chế độ sục khí khoảng 2 đến 3 ngày để cung cấp thêm lượng oxy cho vi sinh sống và phát triển trở lại bình thường.
- Ngay thứ 2-3: Sau khi sục khí 2 đến 3 ngày bắt đầu cho khoảng 1/3 bể là nước thải vào bể để xử lý, giai đoạn này được gọi là giai đoạn chạy thích nghi .
- 3-5 ngày kế tiếp: Sau khi chạy thích nghi khoảng 3 đến 5 ngày ta sẽ cho nước thải vào bình thường và bắt đầu cho hệ thống hoạt động. Lúc này, lượng sinh khối đã tăng lên đến mức ổn định và vi sinh bắt đầu xử lý các chất hữu cơ trong nước thải.
– Giai đoạn 2: Giai đoạn bổ sung vi sinh vật để xử lý nước thải
Nếu sau khi nuôi cấy vi sinh vật hệ thống xử lý nước thải chạy vận hành ổn định thì ta chỉ cần thêm một lượng chế phẩm vi sinh Aquaclean và một lượng dinh dưỡng như: Mật rỉ đường, NPK…để bổ sung vào cho vi sinh vật xử lý nước thải sống và phát triển. Liều lượng bổ sung tùy thuộc vào sự phát triển của hệ vi sinh vật có trong bể.