Phương pháp bằng sinh học dùng để xử lý nước thải

Chu Văn An

Các phương pháp sinh học được sử dụng để xử lý nước thải. Xử lý nước thải sinh học được áp 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, Sulphite, Amoniac, Nitơ,… Dựa vào hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng có trong nước thải làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.

Các phương pháp sinh học được sử dụng để xử lý nước thải

Phương pháp sinh học có ưu điểm và nhược điểm

Trọng tâm chính của hệ thống xử lý nước thải là giảm hàm lượng ô nhiễm COD và BOD trong nước thải. Trước khi xả chất thải vào thiên nhiên và đạt tiêu chuẩn quy định. Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế như một nơi sinh sản để sản xuất vi sinh vật. Có khả năng oxy hóa các tạp chất trong nước.

Ưu điểm: Xử lý nước thải sinh học là một công nghệ cần thiết. Nhằm mục đích giảm chi phí, ổn định, thân thiện với môi trường và dễ vận hành.

Nhược điểm: Tuy nhiên, trong số các chủng vi sinh vật được sử dụng trong xử lý nước thải còn có các chủng vi sinh vật, vi khuẩn, vi rút hoặc tảo. Có khả năng truyền bệnh cho con người. Nước thải sau khi thải ra môi trường nếu sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Cần kiểm tra xem trong nước có vi khuẩn gây bệnh cho con người hay không.

Phương pháp sinh học là việc sử dụng vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải

Vi sinh vật là gì:

Vi sinh vật là tên chung cho tất cả các sinh vật rất nhỏ. Chỉ có thể nhìn thấy qua kính hiển vi. Nếu số đo nguyên tử, phân tử là A0 (1 A0 = 10-10 m). Hoặc nanomet (1nm = 10-9 m), kích thước của vi sinh vật được tính bằng micromet (1m = 10-6 m).

Đặc điểm chung của vi sinh vật:

• Kích thước nhỏ đến mức chỉ có thể đo được bằng micromet, còn virus thậm chí có thể đo được bằng nanomet.
• Hấp thụ nhiều, chuyển hóa nhanh. Ví dụ: vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ. Có thể phân hủy lượng lactose nặng gấp 100-10.000 lần trọng lượng của chúng.
• Sinh trưởng nhanh và phát triển mạnh mẽ.
• Khả năng thích ứng mạnh và dễ tạo đột biến. Với khả năng này, vi sinh vật đã vượt xa động vật và thực vật.
• Phân bố rộng rãi, nhiều loài. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên Trái đất

Xem thêm: >>> Các phương pháp hóa học xử lý nước thải là gì?

Nguyên tắc chung xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

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

• Đồng hóa: là quá trình tổng hợp các chất có trong tế bào thành các chất đặc hiệu cho tế bào. Đồng thời tích lũy năng lượng trong các chất đó.
• Dị hóa: là quá trình phân hủy các chất cụ thể của tế bào thành các sản phẩm phân hủy. Và giải phóng năng lượng.

Hình ảnh một số vi sinh vật sử dụng trong xử lý nước thải

Phương pháp này dựa trên việc sử dụng các hoạt động sống của vi sinh vật. Để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ hòa tan trong nước thải. Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng. Và tạo ra năng lượng để duy trì hoạt động sống của chúng. Trong suốt cuộc đời, chúng nhận được chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, phát triển và sinh sản. Vì vậy sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật còn được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.

Ghi chú

Như vậy, nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học cuối cùng. Sẽ giảm chỉ số BOD và COD xuống mức cho phép. Để xử lý bằng phương pháp này, nước thải không được chứa chất độc, tạp chất hoặc muối kim loại nặng. Hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ tối đa cho phép và có tỷ lệ BOD/COD là 0,5.

Phân loại các 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 từ 20 đến 400 C.

• Phương pháp kỵ khí: là phương pháp sử dụng vi sinh vật kỵ khí.

Tùy theo yêu cầu xử lý mà người ta tiến hành phương pháp hiếu khí hoặc kỵ khí hoặc kết hợp cả hai phương pháp.

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

Thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải. Cần phải di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Xử lý nước thải là quá trình vi sinh vật thu thập tạp chất. Từ nước thải để biến đổi chúng.

Quá trình này bao gồm 3 giai đoạn:

• Sự di chuyển của các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật bằng cách khuếch tán đối lưu và phân tử.
• Nhờ hoạt động của các enzyme ngoại bào của vi sinh vật, các chất ô nhiễm bị phân hủy. Và khuếch tán vào bên trong màng tế bào do sự chênh lệch nồng độ các chất bên trong và bên ngoài tế bào.
• Quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật tạo ra năng lượng. Và tổng hợp các chất mới cho tế bào, giúp tế bào phát triển. Quá trình trao đổi chất này có liên quan rất chặt chẽ với nhau trong tế bào. Và đó chính là quá trình xử lý nước thải.

Khi môi trường không còn cung cấp đủ chất dinh dưỡng, 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 là vi sinh vật tự dưỡng sẽ tự sinh ra NH3 và CO2 sinh ra. Là nguồn dinh dưỡng 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 có thể thấy rõ sự biến đổi hóa học là nguồn năng lượng cần thiết cho vi sinh vật.

Xem thêm: >>> Top 7 hóa chất xử lý nước thải phổ biến nhất

Các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng

Để tạo môi trường cho vi sinh vật hoạt động tốt. Nước thải phải chứa các hợp chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng. Đó là các nguyên tố N, S, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Mo, Co, Zn, Cu, v.v. Trong đó N, P, K là các nguyên tố chính. Cần đảm bảo lượng cần thiết trong xử lý sinh hóa. Nội dung của các yếu tố khác không cần phải điều chỉnh. Bởi vì chúng có mặt trong nước thải ở mức vừa đủ cho nhu cầu của vi sinh vật.

Khi thiếu các nguyên tố vi lượng

Bởi khi thiếu Nitơ kéo dài, ngoài ra còn cản trở quá trình sinh hóa của chất bẩn hữu cơ. Nó còn tạo ra bùn hoạt tính khó lắng.

Thiếu phốt pho dẫn đến sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi. Đây là nguyên nhân chính khiến bùn hoạt tính trương nở và khó lắng. Và được cuốn ra khỏi hệ thống xử lý, làm giảm sự phát triển của bùn hoạt tính và làm giảm cường độ của quá trình oxy hóa.

Các yếu tố dinh dưỡng tốt nhất ở dạng hợp chất tương tự như trong tế bào vi sinh vật. Ví dụ, Nitơ ở dạng nhóm Amoni (NH4+) và Phốt pho ở dạng muối hòa tan của axit photphoric.

Phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần dinh dưỡng

Hàm lượng các yếu 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 trong 3 ngày đầu tiên nhưng khi quá trình xử lý kéo dài. Để tránh làm giảm hiệu suất của bùn hoạt tính cần giảm lượng Nitơ và Phốt pho có trong nước thải. Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày, tỷ lệ BOD:N:P cần được duy trì ở mức 200:5:1.

Trường hợp trong nước thải không đủ Nitơ và Phốt pho. Người ta bổ sung chúng bằng cách bổ sung phân đạm, lân và kali vào nước thải này. Nếu 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 bổ sung các yếu tố dinh dưỡng. Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo enzyme trong tế bào. Và quá trình hấp thu dưỡng chất 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.

Để xử lý nước thải tối ưu

Đảm bảo và duy trì lượng vi sinh vật cần thiết và đầy đủ trong hệ thống xử lý nước thải. Ngoài việc cung cấp cho chúng những dưỡng chất đầy đủ và cần thiết. Đảm bảo sự phát triển ở mức ổn định nhất. Bên cạnh đó, việc cung cấp thêm vi sinh vật là điều không thể bỏ qua. Số lượng vi sinh vật tăng lên tạo điều kiện thuận lợi cho chúng phân hủy. Và chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải ở mức tối ưu nhất.

Kết luận

Quý khách hàng có thể tham khảo các dòng sản phẩm vi sinh của Công ty Hóa chất Vũ Hoàng. Hoặc tham khảo các sản phẩm sinh học dùng để xử lý môi trường. Để lựa chọn cho mình những dòng sản phẩm bổ sung vi sinh tối ưu nhất. Ngoài ra, 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.

Hãy theo dõi chúng tôi qua HOTLINE 0945609898 hoặc Website: https://vuhoangco.com.vn. Để biết thêm thông tin hữu ích cũng như mua hàng chất lượng.