Xử lý nito bằng phương pháp sinh học

Tư vấn xây dựng hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học [vi sinh] giúp giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành. Hiện nay đối với nước thải ô nhiễm có chứa các hợp chất hữu cơ thì công nghệ xử lý tối ưu nhất vẫn là xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học [vi sinh]. Vi sinh xử lý nước thải là quần thể vi sinh vật được phân lập, nuôi cấy và bảo quản để sử dụng cho mục đích xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh học. Với mỗi loại nước thải khác nhau chúng ta sẽ sử dụng các chủng vi sinh vật khác nhau để xử lý. Với mỗi môi trường nước thải chúng ta sẽ có những quy trình nuôi cấy và sử dụng vi sinh vật khác nhau.

Vi sinh trong nước thải

Điều kiện thích nghi phát triển tốt của các vi sinh vật:

+ Các chất dinh dưỡng: Nito và phốt pho là những nguyên tố chủ yếu cần thiết cho vi sinh vật phát triển. Tỉ lệ chất hữu cơ và Nito phốt pho trong xử lý sinh học thường là 100:5:1.

+ Hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải.

+ Nồng độ và lưu lượng oxy cung cấp. Nếu cung cấp oxy nhiều quá trình gọi là xử lý hiếu khí, vừa vừa là xử lý thiếu khí, còn nếu không cung cấp oxy thì quá trình đó gọi là xử lý kị khí.

+ Nhiệt độ nước thải. Đa số vi sinh vật thích nghi với nhiệt độ nước thải từ 25-37 độ C.

+ Nồng độ pH của nước thải. pH tối ưu của vi sinh vật là 6,5-7,5 [Bắt đầu chết và giảm số lượng trong khoảng 5,7 – 8,5].

Nhóm vi sinh vật có lợi đóng vai trò quan trọng trong thiên nhiên như làm giàu chất hữu cơ trong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Nó là các khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh thái. Nó đóng vai trò quyết định trong quá trình tự làm sạch các môi trường tự nhiên. Và cũng đóng vai trò trong cuộc đời sống hàng ngày của con người chúng ta như: Chế vacxin phòng bệnh, muối chua, lên men thực phẩm và hiện nay nó được ứng dụng nhiều nhất trong quá trình xử lý nước thải, chế tạo phân bón và  thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hại cho môi trường, bảo vệ mối cân bằng sinh thái.

Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

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 sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. 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.

Bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học [vi sinh]

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

Về cơ bản có nhiều công nghệ áp dụng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể kể đến như: 

+ Công nghệ xử lý nước thải 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 tổng quan xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học áp dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí, trong đó:

Phương pháp xử lý vi sinh kỵ khí:

Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình nhờ các vi sinh vật kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ phân tử trong điều kiện không có oxy có nghĩa là dùng vi sinh kỵ khí để xử lý nước thải.

Phân hủy kỵ khí có thể phân chia thành 06 quy trình sau:

+ Quá trình Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysacearide, chất béo.

+ Lên men các amino acid và đường.

+ Quá trình Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu.

+ Quá trình Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi [ngoại trừ acid acetic].

+ Quá trình hình thành khí methane từ acid acetic.

+ Quá trình hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp vi sinh

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrate. Vi sinh vật chuyển hóa methan chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO. 

Tùy 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 quá trình tiếp xúc kỵ khí [Anaerobic Contact Process], quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên [UASB];

– Qúa trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí [Anaerobic Filter Process].

Phương pháp dùng vi sinh hiếu khí để xử lý nước thải:

Là quá trình sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí chia làm 3 giai đoạn chính như sau:

+ Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

+ Tổng hợp tế bào mới

+ Phân hủy nội bào.

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo.Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học nhiều khí nhân tạo có thể chia thành:

– Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất.

– Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định.

Ưu điểm của xử lý nước thải bằng vi sinh:

+ Giảm chi phí vận hành do không dùng đến hóa chất để xử lý

+ Giảm chi phí đầu tư xây dựng do không dùng đến quá nhiều máy móc so với phương pháp hóa lý.

+ Chi phí bảo dưỡng thấp

Quá trình vi sinh trong xử lý nước thải

Trên đây là một kiến thức cơ bản về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, liên hệ với chúng tôi để được tư vấn hỗ trợ xây dựng hệ thống xử lý nước thải bằng sinh học giúp giảm chi phí đầu tư và chi phí vận hành cho doanh nghiệp bạn.

Công ty Cổ phần Tư vấn và Xây dựng Môi trường TNT Việt Nam

Trụ sở: Số 20, Ngõ 23/11 Nguyễn Phúc Lai, P.Ô Chợ Dừa, Q.Đống Đa, TP.Hà Nội

ĐT: 04.6292.3536   Hotline: 0989.132.662

Email: