[Bật mí] Quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Các loại vi sinh vật phổ biến

Có 2 loại vi sinh vật (VSV) phổ biến, bao gồm:

• VSV dị dưỡng: Sử dụng chất hữu cơ có sẵn trong nước thải để phân hủy, tạo ra năng lượng và cacbon mới

• VSV tự dưỡng: Oxy hóa các hợp chất vô cơ để lấy năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn trong quá trình tổng hợp mới.

Cơ chế xử lý nước thải bằng VSV

Để hiểu quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật, trước hết, đơn vị vận hành cần hiểu cơ chế hoạt động của VSV trong quá trình này.

Phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật, hay còn gọi là công nghệ sinh học, dựa trên cách VSV hoạt động để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Khi đưa VSV vào hệ thống xử lý nước thải, chúng sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất trong nước thải như nguồn dinh dưỡng để phát triển.

Nhờ quá trình này, các chất hữu cơ gây hại được VSV phân hủy thành dạng đơn giản hơn hoặc biến thành khí, giúp giảm lượng chất ô nhiễm trong nước thải. Điều này đảm bảo rằng nước thải sau khi qua xử lý đáp ứng các tiêu chuẩn quy định.

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. Bùn này có màu vàng, kích thước từ 3 - 150 pm và chỉ hoạt động khi có khí oxy để phân hủy chất hữu cơ

• Màng sinh vật: Lớp vật liệu có kích thước từ 1 - 3mm, chứa vi khuẩn, nấm, và hệ thực vật nguyên sinh

• Bùn gốc: Dạng hạt có độ bền khác nhau, tạo nên bùn hoạt tính với khả năng lắng hiệu quả

• Vi khuẩn chiếm 90% tổng số, kích thước rất nhỏ từ 0,3 - 1mm, bao gồm vi khuẩn hiếu khí - kỵ khí hoặc yếm khí.

Quy trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học phụ thuộc vào hoạt động của VSV để hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, không phải tất cả các loại VSV đều phù hợp và thích nghi tốt trong điều kiện môi trường khác nhau.

VSV được chia thành hai nhóm cơ bản: vi sinh hiếu khí và kỵ khí. Quá trình xử lý nước thải sẽ sử dụng vi sinh vật kỵ khí hoặc hiếu khí tùy thuộc vào đặc tính của nguồn nước.

Quy trình xử lý VSV kỵ khí

Vi sinh vật kỵ khí giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải trong điều kiện thiếu oxi, gồm các giai đoạn:

• Thủy phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử

• Acid hóa

• Acetate hóa

• Methane hóa

Quá trình xử lý kỵ khí có thể chia thành:

• Xử lý kỵ khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí, xử lý bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB).

• Xử lý kỵ khí với VSV sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí.

Quy trình xử lý VSV hiếu khí

Vi sinh vật hiếu khí cần hoạt động trong môi trường có oxi để phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ.

• Các chất hữu cơ bị oxy hóa: CxHyOz + O2 => CO2 + H2O + Năng lượng

• Vi sinh vật tổng hợp tế bào mới: CxHyOz + NH3 + O2 => CO2 + H2O + Năng lượng

• Vi sinh vật phân hủy nội bào: C5H7NO2 + 5O2 => 5CO2 + 5 H2O + NH3 ± Năng lượng

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành 2 dạng:

• Xử lý hiếu khí với VSV sinh trưởng dạng lơ lửng, chủ yếu sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn và quá trình lên men phân hủy hiếu khí.

• Xử lý hiếu khí với VSV sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học và bể phản ứng nitrat hóa với màng cố định

Hướng dẫn nuôi cấy vi sinh

Để nuôi cấy vi sinh một cách thuận lợi, việc sử dụng lượng bùn phù hợp (khoảng 10 - 15%) là quan trọng.