Xử Lý Nước Thải Bằng Vi Sinh Là Gì?

Xử lý nước thải bằng vi sinh là một trong những phương pháp được ứng dụng rất phổ biến hiện nay. Vậy phương pháp này là gì? 

Xử lý nước thải bằng vi sinh là một trong những phương pháp được ứng dụng phổ biến hiện nay nhờ hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải. Trong nội dung dưới đây, mời các bạn cùng tham khảo thông tin chi tiết hơn về các quá trình này.  

1. Xử lý nước thải bằng vi sinh là gì?

Xử lý nước thải bằng vi sinh là quá trình sử dụng các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn có lợi, để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải. Trong điều kiện thích hợp về oxy, nhiệt độ, pH và dinh dưỡng, các vi sinh vật này sẽ tiêu thụ các hợp chất hữu cơ làm nguồn thức ăn, từ đó chuyển hóa chúng thành các sản phẩm đơn giản hơn như CO₂, nước và bùn sinh học.

2. Có những loại vi sinh xử lý nước thải nào?

Trong xử lý nước thải có nhiều loại vi sinh, tuy nhiên hiện nay có 3 loại vi sinh vật được ứng dụng phổ biến, bao gồm:

2.1. Vi sinh vật kỵ khí (Anaerobic microorganisms)

Chức năng: Phân giải chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy, sinh ra khí CH₄ và CO₂.

Ứng dụng: Dùng trong bể UASB, Biogas, Septic...

Các loại vi sinh kỵ khí phổ biến:

• Methanobacterium: sinh khí metan.
• Clostridium: phân hủy cellulose và protein.
• Bacteroides: xử lý các acid béo và protein.

2.2. Vi sinh vật thiếu khí (Anoxic microorganisms)

Chức năng: Khử nitrat thành khí N₂ trong điều kiện không có oxy tự do, nhưng có nguồn nitrat.

Ứng dụng: Dùng trong các quá trình khử nitrat như bể Anoxic trong quy trình xử lý Nitơ (A/O, A2O)

Các loại vi sinh thiếu khí phổ biến:

• Pseudomonas denitrificans: khử nitrat hiệu quả.
• Paracoccus: tham gia quá trình khử nitrat/nitrit.

2.3. Vi sinh vật hiếu khí (Aerobic microorganisms)

Chức năng: Phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường có oxy.

Ứng dụng: Dùng trong bể hiếu khí như bể Aerotank, bể MBR, bể sinh học nhỏ giọt…

Các loại vi sinh hiếu khí phổ biến:

• Bacillus subtilis: Tiêu hóa nhanh chất hữu cơ.
• Nitrosomonas: Oxy hóa amoni thành nitrit (NO₂⁻).
• Nitrobacter: Chuyển nitrit thành nitrat (NO₃⁻).

3. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải bằng vi sinh

Hiện nay vi sinh được ứng dụng rất phổ biến và gần như có mặt trong mọi hệ thống xử lý nước thải. Dưới đây là ví dụ về hệ thống xử lý nước thải sản sinh hoạt, công suất 400m3/ngày.đêm được thiết kế theo công nghệ sinh học kết hợp với lọc áp lực tại một nhà máy.

Sơ đồ công nghệ

Nước thải > Lọc rác thô > Bể thu gom > Lọc rác tinh > Bể điều hòa > Bể kỵ khí Anaerobic > Bể thiếu khí Anoxic > Bể hiếu khí MBBR > Bể hiếu khí Aerotank > Bể lắng > Bể trung gian > Bồn lọc áp lực > Bể khử trùng > Bể chứa nước sau xử lý > Nguồn tiếp nhận

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải bằng vi sinh

Thuyết minh quy trình xử lý

Bể thu gom

Nước thải được thu gom vào bể thu gom qua song chắn rác thô để loại bỏ các cỡ rác lớn nhỏ khác nhau như giấy, nilon, lá cây,… giúp giảm bớt hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và hạn chế tối đa ảnh hưởng đến các thiết bị cơ khí cũng như hoạt động của các công trình xử lý đơn vị tiếp theo.

Bể điều hòa

Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải một cách ổn định trước khi đưa vào các công trình đơn vị phía sau, đặc biệt là cụm bể sinh học giúp cho các vi sinh có thể thích nghi với nước thải trong điều kiện ổn định, tránh được tình trạng vi sinh bị sốc tải. Bên cạnh đó, bể điều hòa lưu lượng và nồng độ giúp cho các quá trình sử dụng hóa chất cũng như chế độ hoạt động của các thiết bị cơ khí như bơm, máy thổi khí được duy trì một cách ổn định.

Bể kỵ khí

Bể kỵ khí Anaerobic được sử dụng nhằm mục đích giảm nồng độ các chất hữu cơ thông qua hoạt động của vi khuẩn kỵ khí.

Chức năng phân hủy chất hữu cơ, thể hiện bằng các phương trình sau:
CxHyOzNt + Vi khuẩn kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + sinh khối mới.
Nước thải sau Bể kỵ khí Anaerobic sẽ tiếp tục tự chảy vào Bể thiếu khí Anoxic kết  hợp nitrat hóa.

Bể thiếu khí

Bể thiếu khí Anoxic được sử dụng nhằm mục đích khử nitơ từ sự chuyển hóa nitrat thành nitơ tự do. Khuấy trộn, giữ bùn ở trạng thái lơ lửng và tạo sự tiếp xúc giữa nguồn thức ăn, vi sinh. Bể hoàn toàn không được cung cấp oxy.

Bể hiếu khí MBBR

Bể hiếu khí MBBR là bể xử lý sinh học bằng màng vi sinh dính bám trên các giá thể cầu D100. Các vi sinh có thể được cung cấp chất dinh dưỡng một cách tối ưu và các sản phẩm trao đổi chất được vận chuyển đi một cách hiệu quả. Vi sinh dính bám trên giá thể có chức năng xử lý hoàn thiện các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Trong điều kiện thổi khí liên tục, các giá thể lơ lửng và chuyển động trong nước thải.

Bể hiếu khí Aerotank

Mục đích của bể này là giảm nồng độ các chất hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh tự dưỡng hiếu khí. Máy thổi khí vận hành liên tục nhằm cung cấp oxy cho cả hai nhóm vi sinh vật hiếu khí này hoạt động. Đối với quần thể vi sinh vật tự dưỡng hiếu khí, trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi sinh vật này sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp chất vô cơ đơn giản như CO2 và H2O.

Bể sinh học hiếu khí trong hệ thống xử lý nước thải

Bể lắng

Nước thải sau khi ra khỏi Bể hiếu khí Aerotank sẽ tự chảy vào Bể lắng. Tại đây, xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật). Phần bùn lắng này chủ yếu là vi sinh vật trôi ra từ Bể thiếu khí Anoxic. Một phần bùn sau lắng được bơm tuần hoàn về Bể thiếu khí Anoxic để duy trì nồng độ bùn trong cụm bể sinh học. Phần bùn dư còn lại được bơm vào Bể chứa bùn. Phần nước trong sau khi qua bể lắng sinh học sẽ tự chảy tới bể khử trùng.

Bể trung gian

Bể trung gian đóng vai trò như một bể đệm lưu trữ lưu lượng đủ để bơm trục ngang bơm nước thải vào bể lọc áp lực nhằm xử lý hoàn thiện hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải.

Bồn lọc áp lực

Nước thải từ bể trung gian được bơm lên bể lọc áp lực. Bể lọc áp lực là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc. Thành phần lớp vật liệu lọc có thể được sử dụng như cát, sỏi. Qua cơ chế lọc áp lực phần cặn lơ lửng còn lại trong nước thải sẽ được xử lý có kích thước rất nhỏ không có khả năng lắng bằng trọng lực.

Bể khử trùng

Phần nước trong từ bể lắng sinh học sẽ tự chảy tới Bể khử trùng, đồng thời hóa chất Phần nước trong từ bể lắng sinh học sẽ tự chảy tới Bể khử trùng, đồng thời hóa chất

Bể chứa nước thải sau xử lý

Bể chứa nước thải sau xử lý có chức năng giám sát chất lượng nước thải sau xử lý. Nước sạch sau bể khử trùng sẽ tự chảy về bể chứa nước thải sau xử lý để tái sử dụng cho mục đích dội rửa bồn cầu, rửa nhà vệ sinh, phần còn lại sẽ được đấu nối về trạm xử lý nước thải tập trung của CCN để tiếp tục xử lý trước khi xả thải ra môi trường.

Bể chứa bùn

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí sẽ làm gia tăng liên tục lượng bùn vi sinh trong Bể sinh học. Đồng thời lượng bùn ban đầu sau thời gian sinh trưởng phát triển sẽ giảm khả năng xử lý chất ô nhiễm trong nước thải và chết đi. Lượng bùn này còn gọi là bùn dư và được đưa về Bể chứa bùn. Bể chứa bùn có tác dụng làm giảm độ ẩm của bùn vì bùn vừa bơm về từ Bể lắng sinh học thường chứa độ ẩm khá lớn. Bùn sau khi đã giảm bớt độ ẩm sẽ được bơm đến máy ép bùn.

4. Những lưu ý khi xử lý nước thải bằng vi sinh để đạt hiệu quả cao

Dưới đây là một số lưu ý trong quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh để hệ thống đạt hiệu quả xử lý cao:

• Ổn định lưu lượng và tải lượng đầu vào: Tránh các biến động lớn về lưu lượng hoặc nồng độ chất ô nhiễm (COD, BOD, Amoni,...). Nếu có sự dao động lớn, cần bổ sung bể điều hòa và kiểm soát lưu lượng cấp đều.
• Đảm bảo điều kiện sống của vi sinh vật: pH tối ưu: duy trì từ 6.5 – 8.5 để vi sinh hoạt động tốt. Nhiệt độ lý tưởng: từ 20 – 35°C, tránh sốc nhiệt. Hàm lượng oxy hòa tan (DO): với bể hiếu khí, DO nên duy trì ≥ 2 mg/L.
• Cân bằng dinh dưỡng C:N:P: Tỉ lệ lý tưởng là 100:5:1 (COD:N:P). Thiếu dinh dưỡng sẽ khiến vi sinh phát triển yếu, khó tạo bông bùn. Có thể bổ sung thêm ure, DAP khi cần thiết.
• Kiểm soát độc chất trong nước thải: Tránh để các chất độc hại như kim loại nặng, hóa chất tẩy rửa, dầu mỡ, thuốc trừ sâu đi vào bể sinh học. Có thể cầsn bổ sung hệ tiền xử lý để giảm độc chất (bể tách dầu, bể trung hòa, lắng cát...).
• Quản lý và theo dõi bùn vi sinh: Tỷ lệ MLSS và SV30 phải nằm trong giới hạn thích hợp với từng loại bể (aerotank, SBR,...). Kiểm tra định kỳ: màu sắc, mùi, khả năng tạo bông và lắng của bùn. Bùn già cần được rút định kỳ để duy trì hiệu quả xử lý.
• Duy trì hệ vi sinh khỏe mạnh: Bổ sung vi sinh định kỳ nếu hệ vi sinh suy yếu hoặc khi hệ thống mới khởi động. Có thể dùng vi sinh tăng cường chuyên dụng (bio-augment) trong các giai đoạn cao tải.
• Kiểm tra và bảo trì thiết bị thường xuyên: Bảo dưỡng máy thổi khí, bơm, máy khuấy, hệ thống phân phối khí… để đảm bảo hoạt động liên tục. Kiểm tra hệ thống cấp khí đều, tránh tắc nghẽn hoặc cấp khí lệch.

Chú ý công tác bảo trì, bảo dưỡng HTXLNT định kỳ

• Theo dõi chất lượng nước sau xử lý: Kiểm tra các chỉ tiêu COD, BOD, TSS, NH4+, tổng N, P định kỳ. So sánh với quy chuẩn xả thải để đánh giá hiệu quả xử lý.
• Đào tạo và giám sát nhân sự vận hành: Nhân viên phải được hướng dẫn vận hành đúng quy trình, nhận biết dấu hiệu hệ vi sinh bất thường. Ghi chép nhật ký vận hành đầy đủ: lưu lượng, pH, DO, bùn rút,...
• Phản ứng kịp thời với sự cố: Có phương án xử lý sự cố như sốc tải, chết vi sinh, bùn nổi,... Dự trữ sẵn vi sinh, dinh dưỡng, hóa chất trung hòa, thiết bị dự phòng.

Trên đây là một số thông tin về việc xử lý nước thải bằng vi sinh. Công ty Cổ phần Xây dựng và Công nghệ Môi trường Hợp Nhất là nhà thầu chuyên tư vấn, thiết kế, thi công hệ thống xử lý nước thải mọi ngành nghề, mọi chi tiết, xin vui lòng liên hệ trực tiếp Zalo/Hotline: 0938.857.768 để được hỗ trợ nhanh chóng.