Công nghệ xử lý vi sinh

Sơ lược về xử lý vi sinh

Các nguồn nước cần phải xử lý trước khi xả thải vào môi trường: Nước thải từ khu đô thị, khu dân cư tập trung; nước thải từ các nhà máy sản xuất công nghiệp, chế biến thực phẩm, trang trại chăn nuôi, nuôi trồng thủy/hải sản; nước thải từ các khu công nghiệp, khu tiểu thủ công nghiệp, các làng nghề … Đây là loại nước thải có nồng độ BOD/COD, cũng như Nitơ tổng hoặc phốt pho cao...

Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học là dựa vào khả năng oxy hóa các liên kết hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các liên kết đó như nguồn thức ăn.

Mục đích của xử lý sinh học là chuyển hóa các chất hữu cơ khó phân hủy (tồn tại ở dạng gây ô nhiễm) thành các chất hữu cơ dễ phân hủy (tồn tại ở dạng không gây ô nhiễm như: CO₂, N₂, CH₄, H₂S, và các chất vô vơ: NH₄⁺, PO₄^3- và tế bào mới). Các quá trình xử lý sinh học chính thường hay áp dụng trong công nghệ xử lý nước thải:

• Phương pháp kị khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật kị 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.
• Phương pháp thiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật thiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy có kiểm soát.

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

• Giai đoạn 1: Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;
• Giai đoạn 2: Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;
• Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào cấu trúc, 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 hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng,...

Các phản ứng sinh hóa cơ bản của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm có:

• Oxy hóa các chất hữu cơ:

C_xH_yO_z + O₂ - Enzime => CO₂ + H₂O + DH

• Tổng hợp tế bào mới:

C_xH_yO_z + NH₃ + O₂ - Enzime => Tế bào vi khuẩn + CO₂ + H₂O + C₅H₇NO₂ - DH

• Phân hủy nội bào:

C₅H₇NO₂ + 5O₂ - Enzime => 5CO₂ + 2H₂O + NH₃ ± DH

• Giảm thiểu ô nhiễm do các hoạt động con người tạo ra đối với thiên nhiên
• Tạo ra các giải pháp công nghệ tiết kiệm diên tích đất sử dụng, năng lượng, giảm chi phí đầu tư và vận hành
• Tận dụng năng lượng từ chất thải, thành phần ô nhiễm (BOD) tạo thành năng lượng mới là điện năng và nhiệt năng
• Tận dụng phế thải từ hệ thống xử lý nước thải tạo thành năng lượng mới là điện năng và nhiệt năng.

Giải pháp công nghệ

• Công nghệ xử lý vi sinh hiếu khí/thiếu khí - G.SBR^®
• Công nghệ vi sinh kị khí - G.IIA^®