Vi Sinh Vật Trong Quá Trình Xử Lý Nước Thải

VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Cùng với sự phát triển của văn minh nhân loại, nhu cầu về nước ngày càng tăng, lượng nước công nghiệp cũng như nước sinh hoạt thải ra ngày càng nhiều, đã và đang gây ô nhiễm đáng kể đến nước bề mặt và môi trường xung quanh. Do đó không chỉ vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải mà còn cả các hóa chất khác. Vấn đề nan giải là phân tích và đưa ra quy trình công nghệ xử lý bằng sinh học hợp lý.

1. Nước thải

– Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và bị thay đổi tính chất ban đầu. Nước thải đóng một vai trò rất quan trọng gây ô nhiễm nước, có thể phân loại như sau:

·         Phân loại theo xác định nguồn thải

·         Phân loại theo tác nhân ô nhiễm

·         Phân loại theo nguồn gốc phát sinh chúng.

– Có thể nói nước thải là một hệ dị thể phức tạp, bao gồm rất nhiều chất tồn tại dưới các trạng thái khác nhau. Nếu như nước thải công nghiệp chứa nhiều các hóa chất vô cơ và hữu cơ thì nuớc thải sinh hoạt lại chứa rất nhiều các chất dưới dạng protein, hidratcacbon, mỡ, các chất thải, rác, các chất hoạt động bề mặt,…. các hợp chất vô cơ thường gặp ở đây: K+ , Na+ , Ca2+, Mg2+, Cl-, … Ngoài ra nước thải sinh hoạt còn chứa các vi khuẩn, virus, rong, rêu.

– Với những ngành sản xuất khác nhau thì trong nước thải sẽ có những hợp chất khác nhau. Trong số các chất gây nhiễm bẩn nguồn nước thì Hg, Bc, Cd, As, Se có độc tính rất cao. Nấm, động vật nguyên sinh, tảo, vi khuẩn và virus đều có mặt trong nước thải. Nước thải không xử lý có thể chứa tới hàng triệu vi khuẩn trong một mililit, bao gồm cáccoliform, các Streptococcus, các trực khuẩn kị khí sinh bào tử, nhóm Proteus và các loại khác bắt nguồn từ đường ruột của người.

– Các nguồn bổ sung vi sinh vật khác là nước ngầm, nước bề mặt và nước khí quyển cũng như các chất thải công nghiệp. Ngoài ra, tính hiệu quả của một quá trình xử lý nước thải còn phụ thuộc vào những sự biến đổi sinh hóa học do vi sinh vật tiến hành.

2. Vi sinh vật tham gia xử lý nước thải

– Những vi sinh vật có thể liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải bằng cách duy nhất là tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) mới. Chúng có thể hấp thụ một lượng lớn các chất hũu cơ qua bề mặt tế bào của chúng. Nhưng sau khi hấp thụ, nếu các chất hũu cơ không được đồng hóa thành tế bào chất thì tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng nhất định các chất hữu cơ hấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào. Một lượng khác các chất hữu cơ lại được oxy hóa để sinh năng lượng cần thiết cho việc tổng hợp.

– Dựa trên phương thức phát triển vi sinh vật được chia thành 2 nhóm:

·  Các vi sinh vật dị dường: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện các phản ứng sinh tổng họp

·   Các vi sinh vật tự dường: Có khả năng oxy hoá chất vô cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Ví dụ: các loại vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…

– Bùn hoạt tính cùng như màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, chứa khoảng 70 – 90% chất hữu cơ; 10 – 30% chất vô cơ. Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu dễ lắng, có kích thước 3 – 150pm, có khả năng hấp thu và phân hủy các chất hữu cơ khi có mặt oxy (được dùng trong phương pháp xử lý sinh học hiếu khí). Những bông này bao gồm các vi sinh vật sống và cơ chất rắn (40%). Những vi sinh vật sống bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, một số nguyên sinh động vật, dòi, giun.

– Màng sinh vật (màng sinh học) phát triển ớ bề mặt các vật liệu lọc có dạng nhầy, dày từ 1 – 3 mm hoặc hơn. Màu của nó thay đổi theo thành phần của nước thải từ mầu xám đến nâu tối. Màng sinh vật cũng bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh.

– Bùn gốc ban đầu được nuôi dưỡng tạo thành loại bùn có hoạt tính cao và có tính kết lắng tốt. Có thể gọi đó là quá trình hoạt hóa bùn hoạt tính. Cuối thời kỳ này, bùn sẽ có dạng hạt. Các hạt này có độ bền cơ học khác nhau, có mức độ vỡ ra khác nhau khi chịu tác động của khuấy trộn. Bùn có nguồn gốc tốt nhất được lấy từ các cơ sở xử lý nước thải đang hoạt động.

– Trong hệ thống xử lý nước thải, vi khuẩn luôn chiếm ưu thế (90%). Vi khuẩn có kích thước trung bình từ 0,3 – 1 mm. Trong hệ thống bùn hoạt tính có sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối, vi khuấn tùy nghi và vi khuấn yếm khí. – Một số vi khuẩn dị dưỡng thông thường trong hệ thống bùn hoạt tính gồm có: Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Citromonas, Flavobacterium, Pseudomonas, Zoogloea. (Jenkins, et ah, 1993). Hai nhóm vi khuân chịu trách nhiệm chuyên hóa amoni thành nitrát là vi khuân Nitrobacter và Nitrosomonas.

Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải

KMC Tổng Hợp