Hành tinh của chúng ta được bao phủ bởi 70% nước, và nước là một nguồn tài nguyên quan trọng cho tất cả các sinh vật sống trên trái đất. Sự sống sẽ không còn được tiếp diễn nếu nguồn tài nguyên này mất đi, hoặc bị ô nhiễm. Và một trong những vấn đề liên quan đến sự sống hiện nay đó chính là nguồn nước sạch của chúng ta đang bị chính chúng ta làm cho ô nhiễm nặng. Vì thế giải pháp để cứu vãn tình trạng này đó chính là xử lý ô nhiễm nguồn nước và một trong những giải pháp để xử lý ô nhiễm nguồn nước đó chính là xử lý lượng nước thải đầu ra đạt chuẩn dựa vào phương pháp ứng dụng vi sinh vật kỵ khí trong xử lý nước thải nhằm loại bỏ chất bẩn ra khỏi dòng nước.
Vi sinh vật kỵ khí là gì?
Là những loài sinh vật sinh sống và phát triển trong môi trường không có không khí. Trong điều kiện có không khí chúng sẽ chết hoặc không phát triển tốt. Việc ứng dụng vi sinh vật kỵ khí trong quá trình xử lý nước thải cũng là một trong những công ghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, chủ yếu là dựa vào hoạt động sống của các vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Các vi sinh xử lý nước thải sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng và đồng thời các chất hữu cơ này sẽ được phân giải thành hợp chất vô cơ đơn giản. Mục đích của quá trình này là khử BOD và COD.
Vi sinh vật kỵ khí trong xử lý nước thải hoạt động như thế nào?
Các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường thiếu oxi hoặc môi trường không có sự góp mặt của oxi không khí, các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất thải hữu cơ thành CH4, CO2, N2, H2,… và trong đó khí CH4(metan) chiếm tới 65%. Quá trình này còn có thể gọi là quá trình lên men metan.
Quá trình này có thể được mô tả bằng sơ đồ tổng quát sau đây:
(CHO)nNS → CO2 +H2O + CH4 + NH4 + H2 + H2S + tế bào vi sinh.
Quá trình ứng dụng vi sinh vật kỵ khí trong xử lý nước thải với điều kiện nhân tạo có thể được áp dụng để xử lý các loại cặn bã chất thải công nghiệp có hàm lượng chất bẩn hữu cơ cao BOD 10-30(g/l).
Quá trình phân hủy kỵ khí chất bẩn là quá trình diễn ra hàng loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp và có thể họp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy các chất thải hữu cơ như sau:
Trong 3 giai đoạn đầu thì lượng COD hầu như không giảm, COD chủ yếu chỉ giảm trong giai đoạn metan hóa.
Trong xử lý kỵ khí cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng:
Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt
Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.
Một số công trình xử lý nước thải bằng sinh vật kỵ khí như: Hầm biogas, bể tự hoại, Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược – UASB (Upflow Anaerobic Blanket reactor) hay lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR (Anaerobic filter reactor).
Những ảnh hưởng đến quá trình vi sinh vật kỵ khí trong xử lý nước thải
Ảnh hưởng của độ PH: Đối với từng nhóm từng loài vi sinh vật có một khoảng PH tối ưu, nên trong xử lí kỵ khí PH của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến hoạt đông, sinh sản và phát triển của vi sinh vật.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: Mỗi chủng nhóm vi sinh vật sẽ sinh trưởng và phát triển tốt ở miền nhiệt độ thích hợp . nhiệt độ tối ưu cho vi sinh vật lên men metan là khoảng từ 35-55 độ. dưới 10 độ các chủng này hoạt động rất kém.
Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ: Hàm lượng chất hữu cơ tăng cao thì hiệu xuất xử lí cũng tăng theo.
Ảnh hưởng của thời gian lưu thủy lực: Đây là yêu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất xử lý của hệ thống. nếu thời gian lưu thủy lực ngắn thì hiệu suất xử lý sẻ thấp và ngược lại . tuy nhiên nếu kéo dài thời gian xử lý thì chi phí đầu tư ban đầu của hoạt động sẻ lớn.
Ảnh hưởng của chất tẩy rửa trong nước thải: Đối với các hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học các chất sát trùng có ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của vi sinh vật kỵ khí trong xử lý nước thải nói riêng và các vi sinh vật nói chung do đó ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý.