Bùn hoạt tính là gì
Bùn hoạt tính hay còn có tên gọi khác là bùn vi sinh hoạt tính, là loại bùn thải được sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học. Bên trong bùn hoạt tính là tập hợp của nhiều chủng loại vi sinh vật có lợi cho các công trình xử lý nước thải như: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,… Các vi sinh vật trong nước thải bám vào các chất lơ lửng trong đó để cư trú, sinh sản và phát triển, và các vi sinh vật này sẽ sử dụng nguồn chất hữu cơ trong nước làm thức ăn, đồng thời phân hủy các chất hữu cơ làm tăng sinh khối và dần dần tạo thành các hạt bông bùn được gọi là bùn hoạt tính.
Vai trò của bùn hoạt tính trong xử lý nước thải
Vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn có thể chia làm 8 nhóm sau:
1. Alkaligenes – Achromobacter
2. Pseudomonas
3. Enterobacteriaceae
4. Athrobacter baccillus
5. Cytophaga – Flavobacterium
6. Pseudomonas – Vibrio aeromonas
7. Achrobacter
Thành phần bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính là một quần thể vi sinh vật, quần thể này gồm có: các loại vi khuẩn, nấm, Protozoa, tích trùng và các loại động vật không xương sống, động vật bậc cao khác (giun, dòi, bọ, nhặng,…).
Tác nhân sinh học trong quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí chính là vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật có khả năng hấp thụ trên bề mặt và oxy hoá các chất hữu cơ trong nước thải với sự có mặt của ôxy. Bùn hoạt tính là một hệ sinh vật phức tạp bao gồm; vi khuẩn, nguyên sinh vật, nấm, tảo, vi rút. Trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan trọng nhất trong việc phân huỷ chất hữu cơ và là thành phần cấu tạo chủ yếu của bùn hoạt tính. Vi khuẩn trong bùn hoạt tính gồm đầy đủ các vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện, một số vi khuẩn dạng sợi và các nhóm nguyên sinh động vật. Thành phần vi khuẩn có trong bùn hoạt tính thay đổi theo nhiệt độ và thành phần nước thải.
Bùn hoạt tính dạng bông, màu vàng nâu dễ lắng. cứ một gam bùn hoạt tính khô chứa từ 10- 10 tế bào với kích thước 0,1- 3 mm. bản chất của chất hữu cơ có trong nước thải sẽ quyết định các loại vi khuẩn nào có trong bùn là chủ đạo. Nước thải chứa protein sẽ kích thích các loại Alcaligenes, Flavobacterium, Bacillus phát triển. Nếu nước thải chứa nhiều hidrat cacbon thì kích thích Pseudomonas.
Quá trình hình thành bùn hoạt tính
Sự phát triển của tế bào là sự tăng sinh khối do vi sinh vật hấp thụ, đồng hoá các chất dinh dưỡng. Vi sinh vật có thể sinh sản bằng cách phân đôi tế bào, sinh sản giới tính và nảy mầm nhưng chủ yếu chúng sinh sản bằng cách phân đôi tế bào. Thời gian cần để phân đôi tế bào gọi là thời gian sinh sản. Tuy nhiên vi khuẩn không thể sinh sản đến vô tận do quá trình sinh sản phụ thuộc vào môi trường. Khi thức ăn cạn kiệt, pH, nhiệt độ thay đổi ra ngoài giá trị tối ưu, việc sinh sản sẽ ngừng lại.
Tế bào vi khuẩn gồm 80% nước và 20 % chất khô. Trong chất khô có đến 90% là chất hữu cơ và chỉ có khoảng 10 % là chất vô cơ.
Tăng trưởng của sinh khối gồm 4 giai đoạn như sau:
- Giai đoạn tăng trưởng chậm: đây là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng. tuy nhiên giai đoạn này ngắn hơn so với giai đoạn phát triển chậm của số lượng vi khuẩn.
- Giai đoạn tăng sinh khối theo logarit: tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi khuẩn phụ thuộc vào khả năng xử lý chất nền của vi khuẩn.
- Giai đoạn tăng trưởng chậm dần: tốc độ tăng sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng của môi trường cạn kiệt.
- Giai đoạn hô hấp nội bào: nồng độ các chất dinh dưỡng cho tế bào cạn kiệt, vi khuẩn phải thực hiện trao đổi chất bằng chính các nguyên sinh chất có trong tế bào. Sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng còn lại trong tế bào đã chết khuyếch tán ra ngoài để cấp cho tế bào sống.
Cách nuôi bùn hoạt tính
Xem lại bài viết: cách nuôi vi sinh vật
Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn hoạt tính
Sau khi oxi hóa được 80,5 đến 90% BOD trong nước thải, nếu không dùng máy khuấy trộn bể anoxic đảo hoặc máy thổi khí oxy, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, do vậy phải tháo lượng bùn cặn này ra. Nếu không kịp thời tách bùn các sinh khối vi sinh vật trong bùn sẽ tự phân hủy dẫn tới ô nhiễm nguồn nước thứ cấp, gây hiện tượng bùn khó lắng. Nhưng nếu tháo bùn ra quá nhiều, nồng độ bùn hoạt tính trong nước không đủ dể phân hủy các chất hữu cơ dẫn tới giảm hiệu suất xử lý.
Do lượng bùn hoạt tính tháo ra sẽ được hồi lưu trở lại, nên luôn phải kiểm tra nồng độ bùn trong bể xử lý để đảm bảo cho quá trình xử lý đạt hiệu quả cao.
Các vi sinh vật có mặt trong nước thải lấy nguồn cơ chất thể hiện bằng BOD làm thức ăn do dó nếu nồng độ BOD quá cao thì phải pha loãng nước thải để đạt hiệu quả xử lý lớn nhất.
Nguồn oxi hòa tan trong nước là một trong những yếu tố làm ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý vì vậy phải kiểm tra hàm lượng Do trong quá trình xử lý nước thải
Phương pháp bùn hoạt tính tuy hiệu quả xử lý cao nhưng chi phí xử lý cao và vận hành rất phức tạp đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn nhất định.
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aerotank phụ thuộc vào công suất thiết kế của bể, thông thường nồng độ bùn đạt khoảng 30% – 45% thì chất lượng nước thải đầu ra đạt yêu cầu.
Ví dụ: bạn tính theo thiết kế bể Aerotank của bạn, công trình của bạn chứa được bao nhiêu mét khối nước khi vận hành thì nồng độ của bùn hoạt tính bằng 30% – 45% theo tổng thể tích nước + bùn trong bể Aerotank.
Hoặc bạn có thể lấy mẫu nước thải tại bể Aerotank trong ống nghiệm có thể tích 100ml và chờ lắng trong các khoảng thời gian khác nhau: 15 phút, 30 phút, 1 giờ. Các số liệu được ghi vào NKVH để theo dõi. Lượng bùn lắng sau khoảng 1 giờ đạt khoảng 30% – 45% thì nước thải xử lý ổn.
Kiểm tra bùn hoạt tính
Bùn vi sinh bao gồm 3 dạng: là bùn vi sinh hoạt tính hiếu khí, bùn vi sinh thiếu khí và bùn vi sinh kỵ khí.
Tùy từng loại nước thải mà đặc tính của bông bùn, màu bùn sẽ khác nhau, Công ty Môi trường Ngân Khoa xin giới thiệu bài viết dưới đây về cách kiểm tra bùn vi sinh dựa vào các đặc điểm chung của các loại bùn.
Bùn vi sinh hiếu khí
Đặc điểm: bùn có màu vàng nâu; bùn lơ lửng, dạng hỗn dịch khi bắt đầu lắng thì bùn có hiện tượng tạo bông bùn. Bùn hoạt tính sau khi tắt sục khí, khuấy trộn thì các bông bùn được hình thành, các bông bùn do vi sinh kết hợp lại với nhau tại thành 1 khối có khối lượng riêng nặng hơn nước nên các bông bùn sẽ lắng xuống. nước trong là nước sau xử lý.
Bùn vi sinh thiếu khí (yếm khí)
Bùn vi sinh hoạt tính thiếu khí có các điểm đặc trưng như sau:
- Bùn vi sinh thiếu khí có màu nâu xẫm hơn so với bùn vi sinh hiếu khí.
- Bông bùn vi sinh thiếu khí to hơn so với bùn vi sinh hiếu khí
- Tốc độ lắng của bùn vi sinh thiếu khí cũng nhanh hơn bùn vi sinh hiếu khí
Nếu quan sát kỹ bông bùn tại bể vi sinh thiếu khí thì trong bông bùn có các bọt khí nằm bên trong bông bùn. Sau thời gian lắng khoảng 30 phút thì các bọt khí này lớn dần và kéo các bông bùn nổi lên trên bề mặt.
Khi dùng đũa thủy tinh khuấy nhẹ hoặc thổi các bông bùn thì các bông bùn vợ ra và tạo thành các bọt khí. Các bọt khí này là khí Nito (NO2), là khí trơ, không có màu, không mùi và không vị.
Bùn vi sinh kỵ khí
Điểm nhận biết bùn vi sinh kỵ khí:
Bùn vi sinh kỵ khí có màu đen, bùn kỵ khí được chia làm 2 loại là bùn kỵ khí lơ lửng (kỵ khí tiếp xúc) và bùn hạt (bùn kỵ khí dòng chảy ngược UASB). Bùn hạt có đặt điểm là bông bùn to, lắng nhanh, bùn có dạng hạt , bùn hạt càng lớn thì cho thấy vi sinh vật phát triển tốt. Bùn kỵ khí tiếp xúc được là nhờ có máy khuấy trộn tạo thành dòng lơ lửng trong bể kỵ khí.
Đặc điểm để nhận biết nhất của kỵ khí là khi chúng ta cho bùn kỵ khí vào dụng cụ chứa (chai, can,…) thì sau 1 -2 ngày thì các chai, can đựng mẫu phồng lên, do khí metan (CH4) từ bùn kỵ khí tạo thành, khi đốt khí tạo ra từ bùn kỵ sẽ có ngọn lửa màu xanh đặt trưng.
