Hiện nay, tốc độ tăng trưởng kinh tế ngày càng cao, việc sử dụng và bảo vệ tới tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên nước cần được chú trọng hơn bao giờ hết.
Thực tế, lượng nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thải ra môi trường ngày càng nhiều. Nếu chúng ta không thực hiện xử lý nước thải cẩn thận sẽ gây ra nhiều hệ lụy ảnh hưởng nghiêm trọng tới thiên nhiên và cuộc sống của con người.
Làm sạch nước thải bằng biện pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học còn được gọi là xử lý nước thải bằng vi sinh vật. Đây là một phương pháp làm sạch nước thải dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật, chủ yếu là các sinh vật hoại sinh có trong nước thải.
Các loại vi sinh vật sinh sống trong nước thải sẽ liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ bằng cách tổng hợp chúng thành tế bào mới. Vi sinh vật có khả năng hấp thu lượng lớn các chất hữu cơ qua bề mặt tế bào.
Sau khi đã hấp thụ xong, nếu các chất hữu cơ không được đồng hóa thành các loại tế bào chất thì khả năng hấp thụ sẽ về 0. Lúc này, một phần chất hữu cơ hấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào, phần hữu cơ còn lại sẽ được oxy hóa để tạo năng lượng cung cấp cho việc tổng hợp.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Cơ chế của biện pháp xử lý nước thải bằng vi sinh là vi sinh vật có trong chất thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất để tạo ra năng lượng và làm nguồn dinh dưỡng. Các khí như CO2, H2O, N2, Ion Sulfite chính là sản phẩm của các quá trình phân hủy này.
Mục đích của việc xử lý nước thải bằng vi sinh chính là khử các chất hữu cơ COD, BOD… có nồng độ cao trong nước trở về nồng độ cho phép (ở mức không gây hại tới môi trường).
Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học đang ngày càng được nhiều cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp áp dụng và ưa chuộng bởi những ưu điểm sau đây:
✔️ Chi phí đầu tư và vận hành ít do không sử dụng hóa chất.
✔️ Dễ vận hành và thực hiện, chi phí bảo dưỡng thấp.
✔️ Là phương pháp xử lý thân thiện với môi trường, có hiệu suất cao.
✔️ Không tốn nhiều chi phí xây dựng hoặc mua máy móc so với phương pháp hóa lý thông thường.
Xử lý nước thải bằng vi sinh có chi phí thấp
Để sử dụng vi sinh xử lý nước thải, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua một vài điều kiện thích nghi của chúng.
✅ Các chất dinh dưỡng: Nitơ và phốt pho là những nguyên tố chủ yếu cần cho sự phát triển của các vi sinh vật. Tỷ lệ chất hữu cơ, Nitơ và phốt pho trong xử lý sinh học thường là 100:5:1.
✅ Hàm lượng các chất hữu cơ có trong chất thải.
✅ Nồng độ và lưu lượng oxy cung cấp: Nếu oxy cung cấp nhiều sẽ gọi là xử lý hiếu khí, ở mức vừa thì là xử lý thiếu khí, còn nếu không cung cấp oxy sẽ là xử lý kỵ khí.
✅ Nồng độ pH tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật 6,5 - 7,5. Sinh vật sẽ bắt đầu chết và giảm số lượng trong khoảng 5,7 - 8,5.
✅ Về nhiệt độ, đa số các vi sinh vật thích nghi với nhiệt độ từ 25 - 37 độ C.
Xem thêm: Xử lý nước thải dầu mỡ
Nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật là 25 - 37 độ C
Nhìn chung, có nhiều công nghệ áp dụng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Một số công nghệ xử lý sinh học có thể kể đến như:
✅ Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)
✅ Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ (SBR)
✅ Công nghệ sinh học tăng trưởng dính bám
✅ Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)
✅ Công nghệ bể xử lý kỵ khí
✅ Công nghệ sinh học kỵ khí UASB
Nhưng nói một cách tổng quan thì xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được ra thành phương pháp xử lý bằng vi sinh kỵ khí, hiếu khí và thiếu khí.
Vi sinh xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp
Quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh để oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy.
Cách xử lý nước thải này thường gồm 3 giai đoạn: Oxy hóa các chất hữu cơ, tổng hợp tế bào mới và phân hủy nội bào. Xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí được phân thành các dạng sau:
Biện pháp xử lý bằng phương pháp sinh học nhân tạo
✔️ Quá trình hiếu khí sinh trưởng lơ lửng (Aerotank): Đây là cách xử lý nước thải bằng vi sinh dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính và cung cấp oxy bằng làm thoáng hoặc khí nén khuấy đảo liên tục.
Bùn phát triển ở dạng lơ lửng và có hiệu suất xử lý các hợp chất hữu cơ cao. Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật có trong nước thải, tạo thành bông cặn có khả năng hấp thu và phân hủy hợp chất hữu cơ khi có oxy.
Phương pháp dùng bể Aerotank
✔️ Quá trình hiếu khí sinh trưởng dính bám (Lọc sinh học hiếu khí):
Hoạt động nhờ quá trình dính bám của một số vi khuẩn hiếu khí có trên lớp vật liệu giá thể. Nhờ quá trình dính bám tốt, lượng sinh khối tăng lên, thời gian lưu bùn kéo dài nên có khả năng xử lý tải trọng cao. Vi sinh sẽ xử lý COD, BOD và một phần Nitơ, Photpho có trong nước thải công nghiệp.
Đĩa quay sinh học khi quay sẽ tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước thải. Nhờ sự quay liên tục mà màng sinh học vừa được tiếp xúc với không khí, vừa được tiếp xúc với các chất hữu cơ khiến chúng phân hủy nhanh chóng.
Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank đã được khuấy trộn hoàn chỉnh. Làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài kết hợp với bùn hoạt tính.
Mương oxy hóa xử lý nước thải
Biện pháp xử lý bằng phương pháp sinh học tự nhiên
✔️ Cánh đồng tưới và bãi lọc: Trong nước thải có chứa hàm lượng Nitơ, Photpho và Kali khá đáng kể. Chúng ta có thể sử dụng vi sinh trong tự nhiên để xử lý, tuy nhiên quá trình này sẽ diễn ra chậm.
✔️ Ao hồ sinh học: Các vi sinh vật thường dùng oxy có từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để thực hiện oxy hóa các chất hữu cơ. Rong, tảo tiêu thụ CO2, Photphat và Nitrat Amoni sinh ra từ sự phân hủy và oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh tự nhiên. Xử lý nước thải bằng ao hồ sinh học chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ.
Ao hồ sinh học làm sạch nước thải
Xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ trong điều kiện không có oxy phân tử bởi các vi sinh kỵ khí. Sau đây là 6 quá trình diễn ra khi sử dụng phương pháp sinh học này:
✅ Thủy phân Polymer
✅ Lên men các Amino axit và đường
✅ Phân hủy kỵ khí các axit béo mạch dài và rượu
✅ Phân hủy kỵ khí các axit béo dễ bay hơi
✅ Hình thành khí metan từ axit Axetic
✅ Hình thành khí metan từ CO2 và Hydrogen
Vi sinh xử lý nước thải kỵ khí
Biện pháp xử lý nước thải sinh học kỵ khí nhân tạo
✔️ Xử lý nước thải bằng bể UASB: Lớp bùn sẽ được lắng dưới đáy bể. Dưới tác động của các vi sinh vật kỵ khí, chúng sẽ được chuyển hóa thành Metan và Cacbon dioxide.
✔️ Xử lý bằng lọc sinh học kỵ khí: Là quá trình lọc kỵ khí với sinh trưởng gắn kết mang trên giá hữu cơ.
Biện pháp xử lý nước thải sinh học kỵ khí tự nhiên
Xử lý bằng ao hồ kỵ khí: Các vi sinh vật kỵ khí sẽ hoạt động sống mà không cần đến oxy trong không khí.
Ao hồ kỵ khí
Ao hồ hiếu - kỵ khí hay còn gọi là ao hồ tùy nghi: Là một loại ao hồ phổ biến, xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học phân hủy hiếu khí chất hữu cơ hòa tan có điều kiện trong nước và phân hủy kỵ khí cặn lắng ở đáy.
Khi nước thải giảm được 90 - 98% BOD, nhưng tổng Nitơ chỉ giảm được từ 30 - 40% và Photpho là 30%. Khi hàm lượng Nitơ, Photpho cao vượt ngưỡng cho phép thì cần bổ sung xử lý bằng phương pháp thiếu khí.
Phương pháp xử lý sinh học bằng vi sinh thiếu khí
Trên đây là các phương pháp xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học được áp dụng nhiều nhất hiện nay. Với tính an toàn và thân thiện với môi trường, việc sử dụng vi sinh vật xử lý nước thải đang ngày càng được ưa chuộng và mang lại nhiều kết quả tốt.
Tags: làm sạch nước thải, xử lý nước thải bằng vi sinh, phương pháp sinh học xử lý nước thải, vi sinh xử lý nước thải hiệu quả, phương pháp xử lý nước thải sinh học, cách làm sạch nước thải bằng vi sinh
