Bùn hoạt tính là gì? Vai trò trong hệ thống xử lý nước thải

Bùn hoạt tính đang ngày càng được biết đến rộng rãi khi đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải, giúp bảo vệ môi trường. Vậy bùn hoạt tính là gì, có thành phần thế nào mà lại được đánh giá là phù hợp để ứng dụng trong xử lý các nguồn nước thải từ công nghiệp đến y tế hiện nay? Hãy cùng thiết bị ngành nước Song Phụng tìm hiểu trong bài viết này. 

Bùn hoạt tính là gì?

Bùn hoạt tính là một dạng bùn chứa các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải, thường được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải. Đây là một hỗn hợp của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, nấm và động vật phù du, được duy trì trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí để làm sạch các chất ô nhiễm.

Bùn hoạt tính hoạt động như một bộ lọc sinh học tự nhiên, trong đó vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ có trong nước thải, giúp giảm nồng độ ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước. Quy trình này thường diễn ra trong các bể sinh học của hệ thống xử lý nước thải.

Vậy bùn hoạt tính có mấy loại và cách phân loại bùn hoạt tính là gì? Trên thực tế, bùn hoạt tính thường được chia theo các cách sau. 

Theo điều kiện hoạt động:

• Bùn hoạt tính hiếu khí: Xảy ra trong môi trường có đủ oxy, vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ.
• Bùn hoạt tính kỵ khí: Xảy ra trong môi trường không có oxy, vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ mà không cần oxy, thường được áp dụng trong các quá trình xử lý chất thải đặc biệt.

Theo độ tuổi của bùn:

• Bùn non: Là bùn mới được tạo thành từ vi sinh vật, có khả năng phân hủy các chất hữu cơ mạnh mẽ.
• Bùn già: Là bùn đã hoạt động lâu dài, khả năng phân hủy kém hơn và thường cần phải thay thế hoặc xử lý lại.

Vai trò của bùn hoạt tính là gì? 

Vậy vai trò của bùn hoạt tính trong xử lý nước thải là gì? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về các đặc điểm của loại bùn này trong ứng dụng xử lý nước thải y tế và công nghiệp. 

Đặc điểm của bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính chứa các vi sinh vật có khả năng phân hủy chất hữu cơ và các chất độc hại trong nước. Những vi sinh này sử dụng chất hữu cơ có trong nước như một nguồn dinh dưỡng, giúp phân hủy các thành phần như nitơ, amoniac và các chất độc hại thành các hợp chất vô hại như nước, CO2, và các sản phẩm khác. 

Ngoài ra, mỗi loại bùn hoạt tình sẽ có một hệ thành phần vi sinh vật khác nhau, mà các nhóm thường gặp là: Alcaligenes – Achromobacter, Pseudomonas, Enterobacteriaceae, Cytophaga – Flavobacterium, Athrobacter Bacillus, Achrobacter, Pseudomonas -Vibrio aeromonas

>>> Tìm hiểu: Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải ao nuôi cá tra trong ngành thủy sản

Quá trình hình thành bùn vi sinh

Bùn vi sinh được hình thành qua một quá trình phân hủy sinh học, trong đó các vi sinh vật trong bùn tiêu thụ chất hữu cơ có trong nước thải. Khi các chất này được phân hủy, các chất rắn lơ lửng sẽ lắng xuống, và phần nước còn lại sẽ được làm sạch hơn.

Giai đoạn tăng trưởng của sinh khối

Sau khi đã hiểu bùn hoạt tính là gì, hãy cùng tìm hiểu về quá trình tăng trưởng của sinh khối vi sinh trong bùn. Quá trình này thường được chia thành 4 giai đoạn tương ứng sau đây: 

• Giai đoạn tăng trưởng chậm: Đây là giai đoạn vi khuẩn bắt đầu thích nghi và ổn định với môi trường nước thải mới. Quá trình này diễn ra rất chậm, chủ yếu là sự điều chỉnh của vi sinh vật.
• Giai đoạn tăng sinh khối theo Logarit: Vi khuẩn bắt đầu phát triển nhanh chóng với tốc độ tăng trưởng ổn định, chủ yếu phụ thuộc vào khả năng của chúng trong việc xử lý các chất nền có trong nước thải. Các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ và phát triển nhanh chóng, sinh khối tăng theo hàm số logarit.
• Giai đoạn tăng trưởng chậm dần: Trong giai đoạn này, tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật giảm dần do các chất dinh dưỡng trong môi trường bắt đầu cạn kiệt, không còn đủ nguồn dinh dưỡng như giai đoạn trước.
• Giai đoạn hô hấp nội bào: Vi khuẩn chuyển sang sử dụng các chất dự trữ nội bào để duy trì sự sống. Quá trình này dẫn đến sự suy giảm dần sinh khối do không có nguồn dinh dưỡng bổ sung. Một số tế bào chết đi, giải phóng chất dinh dưỡng cho các tế bào còn lại, nhưng tổng sinh khối của quần thể vẫn tiếp tục giảm.

Những yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển vi sinh vật trong bùn hoạt tính là gì?

Dưới đây là những yếu tố cơ bản sẽ ảnh hưởng tới sự phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính.

Thức ăn

Vi khuẩn cần môi trường thức ăn đa dạng để có thể phát triển tối đa, chẳng hạn như nguồn nước thải bệnh viện hoặc nhà máy. Môi trường này chứa nhiều chất hữu cơ, là nguồn dinh dưỡng chính giúp vi sinh vật sinh trưởng. Ngoài ra, loại và lượng chất hữu cơ từ các nguồn nước thải khác nhau sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật, BOD và BOD hòa tan trong nước thải, từ đó giúp các đơn vị vận hành tính toán lượng thức ăn cho vi sinh vật.

Dòng chảy của nước

Dòng chảy của nước trong hệ thống xử lý cần được điều chỉnh sao cho phù hợp. Tốc độ dòng chảy hợp lý cho phép vi sinh vật có đủ thời gian để tiêu thụ thức ăn và lắng lại trong quá trình xử lý. Dòng chảy quá mạnh có thể làm rửa trôi vi sinh vật, ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý.

Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải. Nhiệt độ thích hợp giúp vi sinh vật phát triển nhanh chóng và hiệu quả. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá lạnh hoặc quá nóng, quá trình sinh trưởng và hoạt động của vi sinh vật sẽ bị giảm sút, ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý.

>>> Tìm hiểu thêm: Những lưu ý quan trọng khi xây dựng hệ thống xử lý nước thải xám

pH

Môi trường pH trong nước thải cần phải nằm trong khoảng từ 6.0 đến 9.0 để vi sinh vật có thể phát triển tối ưu. Nếu pH quá thấp (môi trường axit) hoặc quá cao (môi trường kiềm), vi sinh vật sẽ gặp khó khăn trong việc sinh trưởng. Do đó, việc đo và kiểm soát pH là cực kỳ quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải.

Các chất dinh dưỡng

Vi sinh vật cần các chất dinh dưỡng như Nitơ và Photpho để duy trì quá trình trao đổi chất và phát triển. Nước thải thường chứa một lượng lớn các chất dinh dưỡng vi lượng, nhưng tỷ lệ giữa BOD5, Nitơ và Photpho cần được tính toán và kiểm tra cẩn thận để đảm bảo vi sinh vật có đủ dinh dưỡng để phát triển hiệu quả.

Các loại động vật nguyên sinh

Trong hệ thống bùn hoạt tính, có thể tìm thấy bốn loại động vật nguyên sinh chính: amip, ciliates (cả bơi tự do và cuống), flagellates và suctorians. Các động vật nguyên sinh này giúp duy trì sự cân bằng trong hệ thống xử lý, mặc dù nếu chúng có mật độ quá cao, chúng có thể cạnh tranh với vi sinh vật trong việc sử dụng dinh dưỡng, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải.

>>> Xem thêm: Kali pemanganat là gì? Tính chất và ứng dụng trong đời sống

Những điều kiện môi trường thuận lợi cho vi sinh vật

Vậy môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển trong bùn hoạt tính là gì? 

Nhìn chung, bùn hoạt tính đóng vai trò quan trọng trong quá trình nitrat hóa trong hệ thống xử lý nước thải, với quá trình nitrat hóa diễn ra hiệu quả trong điều kiện hiếu khí. Sự phát triển của các sinh vật hình sợi có thể được kích thích bởi những yếu tố sau: nồng độ oxy hòa tan thấp, lượng thực phẩm thấp so với tỷ lệ vi sinh vật, pH thấp, nồng độ sulfite cao, thiếu hụt dinh dưỡng, sự dư thừa dầu mỡ,…. 

Điều kiện môi trường hỗ trợ cho sự phát triển của vi khuẩn Nitrat

Vi khuẩn nitrat có khả năng chuyển hóa amoniac thành nitrat, chúng hoạt động tốt nhất trong các điều kiện sau:

• Nồng độ oxy hòa tan vượt quá 1,0 mg/L
• pH dao động từ 7,0 đến 8,5
• Độ kiềm trên 50 mg/L
• Nhiệt độ từ 10-30°C (50-85ºF)

Điều kiện môi trường hỗ trợ cho sự phát triển của vi khuẩn khử Nitrat

Vi khuẩn khử nitrat có khả năng chuyển đổi nitrit và nitrat thành khí nitơ, chúng phát triển mạnh trong các điều kiện sau:

• Nồng độ oxy hòa tan dưới 0,2 mg/L
• pH trong khoảng 7,0 đến 8,5
• Chất hữu cơ thích hợp (BOD)
• Nhiệt độ từ 10-30°C (50-85ºF)

Thiết bị ngành nước Song Phụng đã vừa giới thiệu đến bạn bùn hoạt tính là gì và vai trò của loại bùn này trong hệ thống xử lý nước thải. Phương pháp này được áp dụng cho cả nước thải sinh hoạt và nước thải từ sản xuất (như bột giấy, giấy, thực phẩm có hàm lượng chất hữu cơ cao) để đáp ứng các tiêu chuẩn về nước thải đầu ra.

>>> Dịch vụ dành cho bạn:

• Dịch vụ thay vật liệu lọc chất lượng cao, cam kết hiệu suất vượt trội

• Dịch vụ rửa màng RO lưu động giúp tăng tuổi thọ màng lọc hiệu quả