Xử lý nước thải hiếu khí và những cách xử lý đúng quy trình

Xử lý nước thải là một trong những vấn đề cấp bách trong bối cảnh phát triển công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng. Trong số các phương pháp xử lý nước thải, công nghệ xử lý bằng vi sinh vật hiếu khí đã trở thành giải pháp nổi bật nhờ khả năng phân hủy hiệu quả các chất hữu cơ và thân thiện với môi trường. Dr.Air sẽ cung cấp về Xử lý nước thải hiếu khí và những cách xử lý đúng quy trình, từ cơ chế hoạt động, ưu nhược điểm đến cách nuôi cấy và vận hành hiệu quả.

Phương pháp xử lý nước thải hiếu khí

Phương pháp hiếu khí trong xử lý nước thải được hiểu là quá trình diễn ra trong môi trường có oxy. Các bể hiếu khí được sục khí đầy đủ, tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển. Những chủng vi sinh vật này sử dụng oxy để cung cấp năng lượng và dinh dưỡng, từ đó phân hủy các chất hữu cơ, đáp ứng nhu cầu sinh dưỡng của chúng. Qua đó, các chất thải hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành bùn và được loại bỏ ra khỏi bể.

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí chủ yếu diễn ra trong bể hiếu khí, với sự tham gia của các chủng vi sinh vật hiếu khí, mỗi loại có chức năng riêng, chẳng hạn như:

Pseudomonas: Thủy phân hydrocarbon, protein và các hợp chất hữu cơ, đồng thời khử nitrat.

Arthrobacter: Chuyên phân hủy hydrocarbon.
Bacillus: Tham gia phân hủy hydrocarbon và protein.
Nitrosomonas: Chịu trách nhiệm nitrit hóa.
Nitrobacter: Đảm nhận quá trình nitrat hóa.

Nhờ vào sự phối hợp của các chủng vi sinh vật này, quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả cao hơn.

Tại sao nên sử dụng phương pháp xử lý nước thải hiếu khí

Tốc độ phân hủy nhanh chóng

Phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí nổi bật với khả năng phân hủy nhanh chóng. Nhờ vào tốc độ xử lý cao, quá trình làm sạch môi trường diễn ra nhanh mà không gây ảnh hưởng nhiều đến sinh hoạt của người dân xung quanh. Bạn hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này cho lượng nước thải lớn mà không lo quá tải hay gây ùn tắc hệ thống, đảm bảo hiệu quả cao trong việc xử lý.

Khả năng phân hủy mạnh mẽ

Nghiên cứu cho thấy men vi sinh vật hiếu khí trong xử lý nước thải đạt hiệu quả phân hủy lên đến 90-95% đối với các chất rắn bay hơi, thường được gọi là TOC (Total Organic Carbon). Điều này cho thấy khả năng loại bỏ tốt các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải.

Dễ dàng sử dụng

Một trong những ưu điểm đáng kể của phương pháp này là quy trình vận hành đơn giản. Chỉ cần pha loãng men vi sinh vào nước hoặc thả trực tiếp vào hệ thống xử lý, chúng sẽ tự động phát triển và xử lý nước thải một cách hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều công sức từ người vận hành.

Bảo vệ môi trường

Sau khi xử lý, các chất thải sẽ chuyển thành bùn và lắng xuống đáy. Thay vì phải vận chuyển bùn thải đi nơi khác, bùn này có thể được tái sử dụng làm phân bón hữu cơ cho cây trồng. Nhiều nông trại hiện nay đã áp dụng loại bùn từ quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí vì chúng chứa nhiều dinh dưỡng, giúp cây phát triển tốt, giảm thiểu việc sử dụng hóa chất, đồng thời cải thiện độ màu mỡ của đất và hạn chế ô nhiễm môi trường.

Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải hiếu khí

Ưu điểm

Hiệu quả cao: So với phương pháp kỵ khí, công nghệ hiếu khí có hiểu biết sâu hơn về quy trình xử lý, mang lại hiệu quả cao và triệt để hơn.

Không gây ô nhiễm thứ cấp: Phương pháp hiếu khí không tạo ra ô nhiễm thứ cấp như một số phương pháp hóa học và hóa lý.

Nhược điểm

Diện tích công trình lớn: Phương pháp hiếu khí yêu cầu diện tích xây dựng lớn hơn, chiếm nhiều mặt bằng.

Chi phí đầu tư cao: Chi phí xây dựng và đầu tư thiết bị cho hệ thống hiếu khí thường lớn hơn.

Chi phí vận hành cao: Chi phí vận hành, đặc biệt cho năng lượng sục khí, là tương đối cao.

Không thu hồi năng lượng: Phương pháp này không có khả năng thu hồi năng lượng hiệu quả.

Kém chịu đựng với thay đổi tải trọng: Hệ thống không thể chịu đựng được những biến động đột ngột về tải trọng hữu cơ.

Phát sinh bùn dư: Quá trình xử lý sinh ra một lượng bùn dư, mà bùn này thường kém ổn định, dẫn đến yêu cầu về chi phí xử lý bùn cao.

Không hiệu quả với tải trọng thấp: Phương pháp hiếu khí không phù hợp cho việc xử lý nước thải có tải trọng không cao như phương pháp kỵ khí.

Cách xử lý nước thải hiếu khí đúng cách

Để đảm bảo quá trình xử lý nước thải diễn ra hiệu quả, việc nuôi dưỡng và bổ sung vi sinh vật hiếu khí phải được thực hiện đúng cách. Quá trình nuôi cấy vi sinh đòi hỏi sự cẩn trọng và kỹ năng để tránh gây chết vi sinh vật.

Với hệ thống mới: Nên bổ sung vi sinh vật hiếu khí khi nhiệt độ dao động từ 25 đến 30°C, thường vào buổi sáng sớm.

Với hệ thống đang hoạt động: Việc cấy thêm vi sinh cần thực hiện cẩn thận để tránh tình trạng sốc. Tốt nhất là bổ sung vào lúc hệ thống nghỉ ngơi, không có thêm nước thải để môi trường vi sinh ổn định. Bên cạnh đó, cần thường xuyên bổ sung bùn vi sinh, với tỉ lệ thông thường từ 10 đến 15% so với tổng nồng độ của hệ thống. Đồng thời, phải cân đối lượng dinh dưỡng cung cấp để đảm bảo vi sinh vật hiếu khí không bị thiếu hoặc thừa dinh dưỡng.

Khi hệ thống đã ổn định, việc kiểm tra lượng nước thải đầu ra hàng ngày là cần thiết. Nếu có dấu hiệu bất thường, cần kiểm tra lại chế độ hoạt động và đặc biệt đánh giá tình trạng bùn vi sinh để kịp thời điều chỉnh.

Những yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp xử lý nước thải hiếu khí

Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải hiếu khí hay kỵ khí phụ thuộc vào tính chất của nước thải và đặc trưng ô nhiễm của từng hệ thống. Các yếu tố cụ thể cần xem xét bao gồm:

Tính chất của nước thải.

Nhu cầu oxy hóa học (COD).
Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD).
Thời gian xử lý.
Chi phí đầu tư.
Chi phí vận hành và bảo trì.
Chi phí ép bùn.
Yêu cầu về không gian.
Chất lượng nước thải đầu ra mong muốn.

Việc xác định nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào và phân tích các tiêu chí trên là cần thiết để đề xuất phương án xử lý nước thải tối ưu.

Ứng dụng của xử lý nước thải hiếu khí

Vi sinh vật hiếu khí được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải nhờ khả năng phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ. Quá trình này diễn ra qua ba giai đoạn chính:

Giai đoạn oxy hóa: Vi sinh vật hiếu khí thực hiện việc oxy hóa các chất hữu cơ thành CO2 và nước.
Giai đoạn tổng hợp tế bào: Sau khi oxy hóa, vi sinh vật sử dụng năng lượng để tạo ra tế bào mới, tăng cường số lượng vi sinh.
Giai đoạn phân hủy nội bào: Khi tế bào vi sinh vật chết, quá trình phân hủy nội bào diễn ra, tiếp tục loại bỏ các chất hữu cơ còn lại trong nước thải.

Tùy thuộc vào tính chất và trạng thái của hệ thống xử lý, quá trình này được chia thành hai dạng chính:

Xử lý với vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng dạng lơ lửng: Ứng dụng trong hệ thống bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng gián đoạn, lên men phân hủy, giúp loại bỏ hiệu quả chất hữu cơ.

Xử lý với vi sinh vật hiếu khí sinh trưởng dạng dính bám: Áp dụng trong quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrat, màng lọc, nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý thông qua việc vi sinh vật bám vào bề mặt vật liệu.

Nhờ sự linh hoạt và hiệu quả của các hệ thống này, vi sinh vật hiếu khí đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước thải, đảm bảo môi trường an toàn hơn.