Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Sinh Học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như: H2S, Sunfit, Amonia, Nito,…dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất có trong nước thải làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Ưu và nhược 

Trọng tâm chính của hệ thống xử lý nước thải làm giảm hàm lượng ô nhiễm COD, BOD trong nước thải trước khi xả thải vào tự nhiên và đáp ứng được các quy chuẩn quy định. Các hệ thống xử lý nước thải được thiết kế như là nơi nuôi dưỡng sản sinh ra các chủng vi sinh có khả năng oxy hóa các chất bẩn trong nước.

Ưu điểm: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là công nghệ cần thiết nhằm tiết giảm chi phí và tính ổn định, thân thiện với môi trường, dễ vận hành.

Nhược điểm: Tuy nhiên, trong những chủng vi sinh xử lý nước thải còn có những chủng vi sinh, vi khuẩn, vi rút hay tảo có khả năng mang bệnh cho con người. Nước thải sau khi xả ra môi trường nếu dùng cho mục đích sinh hoạt thì cần phải kiểm tra xem trong nước có những vi khuẩn gây bệnh cho con người không.

Sử dụng vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải

Vi sinh vật là gì:

Vi sinh vật (microorganisms) là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có kích thước rất nhỏ bé, chỉ có thể thấy được qua kính hiển vi. Nếu thước đo của nguyên tử và phân tử tính bằng A0 (1 A0 = 10-10 m), hoặc nanomet (1nm = 10-9 m) thì kích thước của vi sinh vật được tính bằng micromet (1m = 10-6 m).

Vi sinh vật trong xử lý nước thải
Vi sinh vật trong xử lý nước thải

Những đặc điểm chung của vi sinh vật:

  • Kích thước quá nhỏ bé, chỉ có thể đo bằng micromet, thậm chí đối với virut còn được đo bằng nanomet.
  • Hấp thụ nhiều, chuyển hóa nhanh. Ví dụ vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường latozo nặng hơn 100-10000 lần khối lượng của chúng.
  • Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh.
  • Năng lực thích ứng mạnh và dễ sinh biến dị. Với khả năng này, vi sinh vật đã vượt rất xa so với động vật và thực vật.
  • Phân bố rộng, chủng loại nhiều. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên Trái Đất

Nguyên lý chung của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn chuyển hóa chất hữu cơ và ion vô cơ thành bùn trong quá trình sinh trưởng của nó:

  • Quá trình đồng hóa: là quá trình tổng hợp các nguyên liệu trong tế bào thành các chất đặc trưng của tế bào đồng thời tích lũy năng lượng trong các chất đó.
  • Quá trình dị hóa: là quá trình phân hủy các chất đặc trưng của tế bào thành các sản phẩm phân hủy và giải phóng năng lượng.
Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng các hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm hòa tan trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và sinh năng lượng để duy trì hoạt động sống của chúng. Trong quá trình sống, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật còn được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.

Lưu ý

Như vậy, nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học cuối cùng sẽ làm cho các chỉ tiêu BOD và COD giảm đến mức cho phép. Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải không được chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại và cho phép và có tỷ số BOD/COD 0.5.

Phân loại phương pháp sinh học dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật:

  • Phương pháp hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng từ 20 đến 400 C
Bể Aerotank – Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí
Bể Aerotank – Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí
  • Phương pháp kỵ khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật kỵ khí.

Tùy theo yêu cầu xử lý, người ta tiến hành theo phương pháp hiếu khí hoặc kỵ khí hoặc phối hợp cả 2 phương pháp.

Bể UASB – Xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí
Bể UASB – Xử lý nước thải theo phương pháp kỵ khí

Quá trình hóa học trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Quá trình xử lý nước thải chính là quá trình vi sinh vật thu gom các chất bẩn từ nước thải để chuyển hóa chúng. Quá trình này gồm 3 giai đoạn:

  • Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và phân tử.
  • Nhờ tác động của enzim ngoại bào của vi sinh vật, các chất ô nhiễm được phân cắt và khuếch tán vào bên trong màng tế bào do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào.
  • Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật đã sản sinh năng lượng và tổng hợp nên các chất mới của tế bào, giúp cho các tế bào sinh trưởng. Quá trình chuyển hóa này có quan hệ rất chặt chẽ với nhau trong tế bào và đó chính là quá trình xử lý nước thải.

Khi môi trường không còn đủ chất dinh dưỡng cung cấp, các tế bào phải sử dụng các chất dự trữ trong tế bào. Đây là quá trình tự oxy hóa:

C5H7NO2  + 5O2   ⇒    5CO2 + NH3 + 2H2O + H

Một loại vi sinh vật khác, đó là các vi sinh vật tự dưỡng, sẽ tự dưỡng khí NH3 và CO2 sinh ra như là nguồn dinh dưỡng để tạo nên sinh khối tế bào của chúng:

NH3  + CO2  + O2   ⇒     Tế bào VSV + NO2
NO2 + CO2  + O2  ⇒      Tế bào VSV + NO3

Từ các phản ứng trên thấy rõ sự chuyển hóa hóa học là nguồn năng lượng cần thiết cho các vi sinh vật.

Các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng

Để tạo môi trường cho các vi sinh vật có thể hoạt động tốt, nước thải cần chứa hợp chất của các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng. Đó là các nguyên tố N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Mo, Co, Zn, Cu,.. trong đó N, P, K là các nguyên tố chủ yếu, cần được đảm bảo một lượng cần thiết trong xử lý sinh hóa. Hàm lượng các nguyên tố khác không cần phải định mức vì chúng có trong nước thải ở mức đủ cho nhu cầu của các vi sinh vật.

Khi thiếu các chất vi lượng

Khi thiếu Nito lâu dài, ngoài việc cản trở quá trình sinh hóa các chất bẩn hữu cơ, còn tạo ra bùn hoạt tính khó lắng.

Khi thiếu Photpho dẫn đến sự phát triển vi khuẩn dạng sợi, là nguyên nhân chính làm cho bùn hoạt tính bị phồng lên, khó lắng và bị cuốn ra khỏi hệ thống xử lý, làm giảm sinh trưởng của bùn hoạt tính và giảm cường độ quá trình oxy hóa.

Các nguyên tố dinh dưỡng tốt nhất ở dạng các hợp chất tương tự như trong các tế bào vi sinh vật. Ví dụ, Nito ở dạng nhóm Amoni (NH4+) còn Photpho ở dạng muối tan của axit photphoric.

Phụ thuộc của hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng

Hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng phụ thuộc vào thành phần của nước thải và tỷ lệ giữa chúng được xác định bằng thực nghiệm. Để tính toán sơ bộ người ta thường lấy tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1. Tỷ lệ này chỉ đúng cho 3 ngày đầu, còn khi quá trình xử lý kéo dài, để tránh giảm hiệu suất của bùn hoạt tính, cần giảm lượng Nito và Photpho trong nước thải. Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ BOD:N:P cần giữ ở mức 200:5:1.

Mật rỉ đường và phân NPK có thể được dùng trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Mật rỉ đường và phân NPK có thể được dùng trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Trường hợp trong nước thải không có đủ Nito và Photpho, người ta bổ sung chúng bằng cách đưa thêm vào nước thải này phân bón Nito, Photpho và Kali. Nếu trong nước thải sinh hoạt có chứa các chất dinh dưỡng này thì kết hợp xử lý nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt, không cần phải bổ sung các nguyên tố dinh dưỡng. Ngoài ra, pH cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo enzim trong tế bào và quá trình hấp thụ các chất dinh dưỡng vào tế bào. Khoảng pH tối ưu cho sinh vật nói chung và vi sinh vật nói riêng là từ 6.5 đến 8.5.

Hệ thống xử lý nước thải điển hình
Hệ thống xử lý nước thải điển hình

Để xử lý nước thải tối ưu

Để đảm bảo, duy trì lượng vi sinh vật cần thiết và đầy đủ trong hệ thống xử lý nước thải, ngoài việc bổ sung chất dinh dưỡng đầy đủ, thiết yếu cho chúng, nhằm đảm bảo sự phát triển đến mức ổn định nhất, bên cạnh đó việc cung cấp thêm lượng vi sinh vật là điều không thể bỏ qua. Số lượng vi sinh vật tăng, là điều kiện thuận lợi để chúng phân giải và chuyển hóa chất hữu cơ có trong nước thải, ở mức tối ưu nhất.

Quý khách hàng có thể tham khảo các dòng sản phẩm vi sinh của Công Ty Tin Cậy tại web tincay.com hoặc tham khảo Các loại chế phẩm sinh học dùng cho xử lý môi trường để chọn cho mình những dòng sản phẩm bổ sung vi sinh vật tối ưu. Bên cạnh đó, việc kiểm soát pH trong nước thải là điều kiện cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật, là môi trường sống quyết định sự tồn tại của vi sinh vật.


Mọi thắc mắc về “Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học”, xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ TIN CẬY

Địa chỉ: Số 4, Đường số 3, KDC Vạn Phúc, P Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: (028) 2253 3535 – 0933 015 035 –  0902 701 278 – 0902 671 281 – 0903 908 671

Email: kinhdoanh@tincay.com; tincaygroup@gmail.com, tincay@tincay.com

Website: tincay.com | thuysantincay.com | nongnhan.com

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *