VI SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

 XỬ LÝ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC THẢI

Bùn vi sinh vật

Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hoà tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khác như H₂S, sunfit, ammonia, nitơ… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng, phát triển và tạo ra năng lượng. Sản phẩm của các quá trình này là các chất vô cơ đơn giản như khí CO₂, H₂O, N₂, ion sulfite… Mục đích của quá trình này là khử BOD và COD.

 Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại:

• Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy;
• Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn chính như sau:

+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;

+ Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;

+ Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thuỷ động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng.

• Xử lý sinh học hiếu khí

Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí là phương pháp sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải có điều kiện Oxy đầy đủ, nhiệt độ, pH … thích hợp.

(CHO)_nNS + O₂ → CO₂ + H₂O + NH₄ + H₂S + Tế bào sinh vật + DH

Trong điều kiện hiếu khí NH₄+ và H₂S cũng bị phân hủy nhờ quá trình Nitrat hóa, Sunfat hóa bởi sinh vật tự dưỡng.

NH₄ + 2O₂ → NO₃^– + 2H⁺ + H₂O + DH

H₂S + 2O₂ → SO₄^2- + 2H⁺ +DH

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải trải qua ba giai đoạn sau:

• Giai đoạn 1:Oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào.
• C_xH_yO_zN + O₂→ CO₂ + H₂O + NH₃ + DH
• Giai đoạn 2:Tổng hợp tế bào mới
• C_xH_yO_zN + NH₃+ O₂ → CO₂ + C₅H₇NO₂
• Giai đoạn 3:Phân huỷ nội bào

C₅H₇NO₂ + 5O₂ → 5CO₂ + 5 H₂O + NH₃

NH₃ + O₂ → O₂ + HNO₂ → HNO₃

• Xử lý sinh học kỵ khí

Quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hoá phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hoá trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

(CHO)_nNS → CH₄ + CO₂ + H₂ + NH₃ + H₂S + tế bào mới

      Quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

• Giai đoạn 1:Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.
• Giai đoạn 2:Acid hoá.
• Giai đoạn 3:Acetate hoá.
• Giai đoạn 4: Methane hoá.

Tuỳ theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

• Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như:
• Tiếp xúc kỵ khí
• Xử lý bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB).
• Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như:
• Lọc kỵ khí.