Đánh giá ảnh hưởng của pH và tải trọng

Đánh giá ảnh hưởng của pH và tải trọng

Lời mở đầu

Môi trường là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan tâm, vấn đềkhông những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống của con người gây ra.

Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêmtrọng, đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trường mà không được xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống toàn cầu.

Việt Nam chúng ta đã và đang chú trọng đến việc cải tạo môi trường và ngăn ngừa ô nhiễm Tại Thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng, hầu hết các con kênh rạch trong Thành phố đều ô nhiễm nặng nề, những làn khói bụi thoát ra từ các nhà máy, xe cộ đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân Vấn đề cấp bách đặt ra cho cấp lãnh đạo thành phố hiện nay là cần ngăn chặn các nguồn ô nhiễm và táitạo lại môi trường thành phố.

Tuy nhiên, để ngăn chặn sự ô nhiễm trước tiên phải xử lý các nguồn gây ô nhiễm thải vào môi trường, có nghĩa là các nhà máy, xí nghiệp, các khu thương mại trong quá trình hoạt động và sản xuất phát sinh chất thải phải được xử lý triệt để Muốn vậy, cần phải ngăn ngừa, giảm thiểu và xử lý triệt để các loại chất thải phát sinh là điều tất yếu phải làm đối với mỗi chúng ta.

2.1 GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH 3

2.1.1 Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính 3

2.1.2 Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính 3

2.1.3 Sự tăng trưởng sinh khối 4

2.1.4 Tính chất tạo bông bùn hoạt tính 10

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH 12

2.2.1 Ảnh hưởng của pH 12

2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 13

2.2.3 Ảnh hưởng của kim loại nặng 13

2.2.4 Ảnh hưởng của các chất dầu mỡ trong nước thải 14

2.2.5 Ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt 14

2.2.6 Sự lên men của nước thải 15

2.2.7 Nhu cầu oxy 15

2.2.8 Lượng dinh dưỡng 15

2.2.9 Tỉ số F/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối) 18

2.2.10 Lượng bùn tuần hoàn 18

2.2.11 Thời gian lưu bùn 18

2.3 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH 19

2.3.1 Bùn phát triển phân tán (Dispersed growth) 19

2.3.2 Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs) 19

2.3.3 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bulking) 20

2.3.4 Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của Zoogloeal (Zoogloeal growth) 22

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

3.1 NỘI DUNG THỰC HIỆN 36

3.2 THÍ NGHIỆM 1: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤTLẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA 36

3.3 THÍ NGHIỆM 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM

MAURINE – LA NGÀ 38

3.4 THÍ NGHIỆM 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ 41

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

4.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA 44

4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM 54

4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI pH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM 64

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

5.1 KẾT KUẬN 75

5.2 KIẾN NGHỊ 75

Danh sách các bảng

Bảng 2.1 Các đặc tính trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật 9

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính 13

Bảng 2.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn 16

Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào vi khuẩn tính trên trọng lượng khô 16

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD) 17

Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính 18

Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây ra hiện tượng bùn tạo khối 21

Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khối nhớt 23

Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có quá trình khử nitrat 24

Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp 25

Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học đến sự hình thànhbọt/váng 26

Bảng 2.12 Những dạng bọt chính trong bùn hoạt tính 27

Bảng 2.13 Kiểm soát bọt do thiếu dinh dưỡng 33

Bảng 2.14 Kiểm soát bọt do chất béo, dầu mỡ 35

Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải thuộc da 36

Bảng 3.2 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 36

Bảng 3.3 Số lần pha loãng theo từng tải trọng 37

Bảng 3.4 Thể tích dung dịch KH2PO4 cần châm vào các mô hình 38

Bảng 3.5 Các thông số đầu vào của nước thải chế biến men thực phẩm 38

Bảng 3.6 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 39

Bảng 3.7 Số gam mật rỉ đường tương ứng với từng tải trọng 39Bảng 3.8 Thể tích dung dịch dinh dưỡng ứng với mỗi tải trọng 40Bảng 3.9 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 41Bảng 3.10 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu 42Bảng 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 44Bảng 4.2 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình sau khi ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 45Bảng 4.3 Biến thiên clorua của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 47Bảng 4.4 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 48Bảng 4.5 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 49

Bảng 4.6 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 51Bảng 4.7 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 52

Bảng 4.8 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 54Bảng 4.9 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55Bảng 4.10 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 57Bảng 4.11 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 59Bảng 4.12 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 60Bảng 4.13 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chếbiến men thực phẩm 61

Bảng 4.14 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH (pH = 4 – 11) đối với nước thải chế biến

men thực phẩm 64

Bảng 4.15 COD đầu ra của mô hình pH = 12 64

Bảng 4.16 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình ổn định của nước thải chế biến men thực phẩm 65

Bảng 4.17 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 66

Bảng 4.18 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67

Bảng 4.19 SVI đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 68

Bảng 4.20 SVI đầu ra của mô hình pH = 12 68

Bảng 4.21 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 69

Bảng 4.22 Biến thiên MLSS của mô hình pH = 12 đối với nước thải chế biến men thực phẩm 69

Bảng 4.23 Biến thiên pH đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 71

Bảng 4.24 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 72

Danh sách các hình

Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae) 5

Hình 2.2 Trùng roi (flagellate) 5

Hình 2.3 Trùng tiên mao bơi (free – swimming ciliate) 6

Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa) 7

Hình 2.5 Trùng tiên mao có cuống (stalk ciliated protozoa) 8

Hình 2.6 Giun tròn sống tự do (free – living nematode) 8

Hình 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 44

Hình 4.2 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 46

Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 46Hình 4.4 Clorua đầu ra cúa thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 47

Hình 4.5 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 48

Hình 4.6 Biến thiên SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 50

Hình 4.7 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 51

Hình 4.8 COD đầu ra và clorua đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 52

Hình 4.9 Độ đục và SVI đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 53

Hình 4.10 MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

Hình 4.20 COD đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 64

Hình 4.21 COD đầu ra của mô hình pH = 12 65

Hình 4.22 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 66

Hình 4.23 Độ đục đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 67

Hình 4.24 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67

Hình 4.25 Biến thiên SVI khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 68

Hình 4.26 SVI của mô hình pH = 12 69

Hình 4.27 Biến thiên MLSS khi pH đầu vào thay đổi 70

Hình 4.28 MLSS của mô hình pH = 12 70

Hình 4.29 pH đầu ra khi pH đầu vào thay đổi 71

Hình 4.30 SVI trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 72

Hình 4.31 MLSS và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 73

Hình 4.32 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 73

Hình 4.33 pH đầu ra trung bình ổn định khi pH đầu vào thay đổi 74

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá.COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.DO (Dissolved Oxygen): Nồng độ oxy hoà tan.

SS (Suspended Solid): Chất rắn lơlửng.

MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơlửng trong bùn lỏng.

MLVSS (Mix Liquid Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơlửng bay hơi trong bùn lỏng.SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn.

SRT (Solid Retention Time): Thời gian lưu bùn.

F/M (Food – Microorganism ratio): Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật.TN: Hàm lượng Nitơtổng.

TP: Hàm lượng Photpho tổng.TSS: Tổng chất rắn lơlửng.TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam.

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU1.1.GIỚI THIỆU

- Hiện nay, có rất nhiều phương pháp được dùng để xử lý nước thải, bao gồm: cơhọc, hóa lý, sinh học,…Trong đó, phương pháp sinh học đang được coi nhưlà phương pháp hữu hiệu trong lĩnh vực xử lý nước thải vì những ưu điểm của nó như: đơn giản, rẻ tiền, hiệu quảcao hơn các biện pháp cơhọc, hóa lý,…Quá trình công nghệ này hoạtđộng dựa trên sự hoạtđộng của hệ vi sinh vật Vì vậy, đểcó thể áp dụng hiệu quả phương pháp xử lý này, điều kiện tiên quyết là phải có một quần thể vi sinh vật tốt hay nói theo từ chuyên môn là bùn hoạttínhđể phân hủy chất ô nhiễm.

- Tuy nhiên, không phải lúc nào bùn cũng có hoạt tính mạnh để xử lý nước thải Tráilại, các kỹ sưvận hành phải thường xuyên đối mặt với vô số những rắc rối phát sinh khi vận hành bùn hoạt tính Một trong những rắc rối thường gặp đó là việc suy giảm hay mất đi quần thể vi sinh vật hay còn gọi là hiện tượng bùn tạo khối Có nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng nói trên trong đó các yếu tố vận hành nhưpH, tải trọng,… có ảnh hưởng khá quan trọng Vì vậy, đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của pH và tảitrọng đến tính chất lắng củabùn hoạt tính” được đề ra để nghiên cứu, theo dõi với mong muốn sẽ làm tăng hiệu quả vận hành để nâng cao hiệu suất xử lý của hệ thống xử lý sinh học.

Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải thuộc da của công ty Đặng TưKý thuộc Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân.

Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến thực phẩm Maurine – La Ngà.

Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.

- Các thông số ảnh hưởng đến nghiên cứu bao gồm: pH và tải trọng.

1.4.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Bao gồm:

- Tổng quan về bùn hoạt tính và một số hiện tượng liên quan đến bùn hoạt tính nhưbùn phát triển phân tán, bùn nổi, bùn tạo khối,…và các phương pháp để kiểm soát các hiện tượng bùn tạo khối, tạo bọt.

- Xây dựng mô hình phòng thí nghiệm.- Tiến hành các thí nghiệm:

 Thí nghiệm 1: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 kgCOD/m3.ngàyđối với nước thải thuộc da.

 Thí nghiệm 2: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 – 4,0 – 6,0kgCOD/m3.ngày đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – LaNgà.

 Thí nghiệm 3: thay đổi pH nhưsau: 4, 6.5 – 7.5, 8.5, 11, 12 đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.

- Xử lý và thảo luận kết quả thu được.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN2.1.GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH

2.1.1 Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí - bùn hoạt tính ngày nay đã trở nên rất phổ biến và quen thuộc Tổ tiên của phương pháp này là tiến sĩAngus Smith Vàocuối thế kỉ trước, ông đã nghiên cứu việc làm thoáng khí tạo điều kiện oxy hoá chất hữu cơlàm giảm ô nhiễm trong nước thải Và từ đó, có rất nhiều nghiên cứu về vấn đề này Năm1910, Black và Phelps thấy rằng có thể làm giảm ô nhiễm nước thải đáng kểbằng cách sụckhí Nhiều thí nghiệm tiếp theo đã đưa đến thí nghiệm Lowrence trong suốt năm 1912, 1913của Clark và Gage Hai ông thấy rằng nước thải được làm thoáng, cùng với việc nuôi cấy visinh trong các bình, các hồđược che một phần bằng các máng che cách nhau 25mm sẽ tăng khả năng làm sạch nước Dựa vào kết quả của công trình nghiên cứu này, Tiến sĩ G.J Flower đại học Manchester, Anh thực hiện mộtsố thí nghiệm tương tự và cuối cùng đã đưa đến công trình của Arden và Lockett tại viện nghiên cứu nước thải Manchester Trong suốt quá trìnhthí nghiệm của mình, hai ông phát hiện rằng, bùn đóng vai trò quan trọng trong việc xửlýnước thải bằng cách sục khí Công trình nghiên cứu này được tuyên bố vào ngày 3/5/1914.Arden và Lockett đặt tên cho quá trình này là quá trình bùn hoạt tính.

2.1.2 Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là một tập hợp gồm nhiều vi sinh vật và các hạt có kích thước khác nhau Các hạt có thể là các vi khuẩn 0.5 - 5µm hoặc là các bông bùn lớn từ 1mm trở lên Bùnhoạt tính là có nhiệm vụ làm giảm nồng độ chất hữu cơ(C và năng lượng) và vô cơđến mức thấp nhất có thể Do vậy mà quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phải sống trong môi trường cạnh tranh gay gắt Chỉ có quần thể sinh vật nào có khả năng thích nghi tốt mới có thểsống sót Tuy nhiên loài chiếm ưu thế trong quần thể vi sinh vật thường thay đổi do các yếu tố ảnh hưởng không phải lúc nào cũng giống nhau Nhưng dù là loài nào đi chăng nữa thìcũng phản ảnh đầy đủ đặc điểm của hệ thống bùn hoạt tính đó.

Quần thể chủ yếu của bùn hoạt tính là các vi khuẩn dị dưỡng (ăn các chất vô cơ) như

Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Flavobacterium, Citromonas,Zooglea Ngoài ra còn có một số vi sinh vật khác nhưnấm, protozoa (động vật nguyên sinh)và metazoa (động vật đa bào) Trong bùn hoạt tính cũng có các hạt vô cơvà hữu cơ(từ nước

thải), các polymer ngoại bào (để tăng cường quá trình kết bông) và các hạt dễ bay hơi Tuynhiên các vi sinh vật trong bùn hoạt tính được chia làm 2 nhóm chính:

- Nhóm phân huỷ: chịu trách nhiệm phân huỷ các chất ô nhiễm trong nước thải Đại diện cho nhóm này gồm có vi khuẩn, nấm, cynaphyta không màu Một số động vật nguyênsinh cũng có khả năng phân huỷ chất hữu cơtan nhưng các chất này phải ở nồng độ cao Ngược lại chúng sẽ không làm tốt công việc này nhưvi khuẩn.

- Nhóm tiêu thụ: có nhiệm vụ tiêu thụ các vi khuẩn và các tế bào vi khuẩn, thường được gọi chung là chất nền Nhóm này chủ yếu là microfauna (động vật hiển vi) gồm động vật nguyên sinh và động vật đa bào.

Khoảng 95% loài trong bùn hoạt tính làm chức năng phân huỷ (trong đó chủ yếu là vikhuẩn) Qua đó ta thấy vai trò loại bỏ chất bẩn của động vật hiển vi không đáng kể.

2.1.3 Sự tăng trưởng sinh khối

Vi sinh vật có thể sinh trưởng thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi, sinh sản giới tính, nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi Thờigian cần để phân đôi tế bào thường gọi là thời gian sinh sản, có thể dao động từ dưới 20 phút đến hằng ngày.

Các giai đoạn sinh trưởng của vi khuẩn:

1- Giai đoạn tiềm tàng hay thích nghi (giai đoạn sinh trưởng chậm - Lag phase): là

giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng Ở giai đoạn này,nồng độ BOD trong nước thải cao, nồng độ oxy hoà tan thấp Nhóm protozoa có thể sống trong điều kiện này là trùng biến hình (amoebae) và trùng roi (flagellates) Trùng tiên mao(ciliated protozoa), trùng bánh xe (rotifers), giun tròn sống tự do (free-living nematodes) cũngxuất hiện ở giai đoạn này nhưng số lượng ít và khả năng hoạt động không hiệu quả Vì vậy, hiệu quả xử lý BOD trong suốt pha lag không cao, nước thải bị đục.

Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae)

Hình 2.2 Trùng roi (flagellate)

2- Giai đoạn tăng sinh khối theo số mũ (Log phase): Ở pha log vi khuẩn sản xuất ra nhiều enzym cần thiết để làm giảm BOD và tổng hợp tế bào cần thiết cho quá trình sinhtrưởng Có thể chia pha log thành hai giai đoạn nhỏ.

- Trong nửa giai đoạn đầu, tế bào vi khuẩn hấp thụ BOD và hàm lượng bay hơicủa MLSS tăng Lúc này vi khuẩn chưa sinh trưởng nhiều.

- Trong nửa giai đoạn còn lại, quá trình tổng hợp và sinh trưởng xảy ra Vi khuẩn sử dụng cBOD đã hấp thụ được để sản sinh ra tế bào mới, số lượng vi khuẩn lúc này tăng nhanhtheo cấp số mũ Hiệu quả xử lý BOD lúc này rất cao Nồng độ ô nhiễm trong nước thải giảmvà nồng độ oxy hòa tan tăng.

Số lượng trùng tiên mao bơi (free-swimming ciliates) tăng nhanh trong suốt pha log và là động vật nguyên sinh đặc trưng ở pha này, thời gian sinh trưởng của trùng tiên mao bơikhoảng 24 giờ Trong khi đó, trùng biến hình (amoebae) và trùng roi (flagellates) không thểcạnh tranh thức ăn với trùng tiên mao nên trong giai đoạn này số lượng trùng biến hình vàtrùng roi giảm Sự xuất hiện của một lượng lớn trùng tiên mao bơi làm tăng hiệu quả xử lý, chất lượng nước thải đầu ra được cải thiện đáng kể: nồng độ BOD, nồng độ TSS và độ đục giảm Ngoài ra, trùng tiên mao bò, trùng tiên mao có cuống, trùng bánh xe, và giun tròn sống

tự do cũng xuất hiện nhưng số lượng rấtít.

Hình 2.3 Trùng tiên mao bơi (free – swimming ciliate)

3- Giai đoạn tăng trưởng chậm dần (Declining log phase): Đây là giai đoạn quan

trọng nhất đối vớisự phát triển của vi sinh vật cũng nhưsự hình thành bông bùn Trong giaiđoạn này, có 2 điều kiện quan trọng để hình thành bông bùn Đầu tiên, phải có một lượng lớn vi khuẩn Thứhai, các vi khuẩn này phải sản xuất ra một lượng lớn các sợitế bào cùng cácpolysaccarit và các hạt polyhydrobutyrate (PHB) Các sợi tế bào, polyscaccarit và PHB chínhlà các yếu tố hình thành bông bùn Các sợitế bào có kích thước rất nhỏ (2 - 5nm), gồm nhiều gốc hoá học nhưcacbonxyl (-COOH), hydroxyl (-OH), sulfhydryl (-SOOH) và photphoryl (-POOH) Những gốc hoá học này sẽ bị ion hoá trong khoảng pH tối ưu của bùn hoạt tính Khi đó, phân tử hydro sẽ tách ra, còn lại là các gốc ion âm (-COO-, -O-, -SOO-, -POO-) Các gốc này hoạt động nhưcác ion âm, chúng sẽ kết hợp với các ion đa hoá trị trong nước thải ví dụ nhưCa2+ và liên kết các vi khuẩn lại với nhau, hình thành bông bùn pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến mức độ ion hoá nên khi pH thay đổi sẽ ảnh hưởng quá trình tạo bông bùn.

Nhiều loại polysaccarit không hòa tan được sản sinh trong suốt quá trình tạo bông Các polysaccarit này đóng vai trò nhưchất kết dính để gắn kết các tế bào vi khuẩn lại với nhau Trong giai đoạn này, lượng sinh khối rất nhiều và đa dạng, hiệu quả xửlý BOD cao Số lượng trùng tiên mao nhiều, trong đó chiếm ưu thếlà trùng tiên mao bò (crawling ciliated

protozoa) Trùng tiên mao bơi không nhiều vì ở giai đoạn này lượng vi khuẩn ít phân tán gâykhó khăn trong việc tìm thức ăn cho loài này.

Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa)

4- Giai đoạn hô hấp nội bào (Endogenous phase): Trong giai đoạn này xảy ra hiện tượng giảm dần sinh khối Phần lớn lượng BOD bị vi khuẩn phân hủy trong giai đoạn nàyđược sử dụng cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn hơn là tổng hợp và sinh trưởng Một điều thay đổi đáng kể trong giai đoạn này là sự phát triển của các vi khuẩn dạng sợi(filamentous) Bông bùn trong giai đoạn này cần có một lượng vi khuẩn dạng sợi đủ để phát triển ở kích thước trung bình (150 - 500m) và kích thước lớn (> 500m) Trong giai đoạn này, vi sinh đa dạng, do đó đẩy nhanh hiệu quả xửlý Ở giai đoạn này, nước thải đã được xử lý gần hết, mức độ ô nhiễm giảm mạnh.

Số lượng trùng tiên mao bò và trùng tiên mao có cuống ở giai đoạn này rất cao Dưới những điều kiện tối ưu, số lượng của chúng có thể là 50.000/ml Trùng bánh xe và giun trònsống tự do cũng nhưnhững động vật đa bào khác có thời gian phát sinh trưởng dài hơn so với động vật nguyên sinh, thời gian sinh trưởng của chúng là vài tuần Thời gian này thường lâu

hơn tuổi bùn của hầu hết các quá trình bùn hoạt tính Thời gian sinh trưởng dài chính là một trong 2 yếu tố làm cho số lượng trùng bánh xe không nhiều Yếu tố thứ hai là do sự xáo động

trong môi trường bùn hoạt tính gây khó khăn cho vi sinh vật đực và cái gặp nhau Chúng sẽtăng nhanh trong môi trường ổn định và có tuổi bùn cao, thường là trong các hồ sinh học.

Hình 2.5 Trùng tiên mao có cuống (stalk ciliated protozoa)

Hình 2.6 Giun tròn sống tự do (free – living nematode)

Hình 2.7 Trùng bánh xe (rotifer)

Hình 2.8 Bùn ở giai đoạn hô hấp nội bào

Hình 2.8 minh họa bùn tốt vì bông bùn rất to đồng thời có sự xuất hiện rất nhiều của trùng tiên mao có cuống.

Bảng 2.1 Các đặc tính trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật

Các đặc tínhGiai đoạn thíchnghi

Giai đoạn tăng sinh khối theo

Số lượng vi khuẩn

Vị trí vi khuẩn Phân tán Phân tán Nằm trong bông bùn

Nằm trong bông bùnLoài ưu thế Trùng biến hình

và trùng roi

Trùng tiên maobơi

Trùng tiên maobò

Trùng tiên maobò và trùng tiênmao có cuốngChất rắn mịn Đáng kể Đáng kể Không đáng kể Không đáng kể

2.1.4 Tính chất tạo bông bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính gồm các cá thể vi sinh vật không sống độc lập mà phát triển theo từng khối Khả năng tạo bông là đặc tính quan trọng nhất của bùn hoạt tính Nhờ có sự kết bông mà bùn có một tốc độ lắng thích hợp và chỉ có lắng trọng lực là cách hiệu quả và kinh tế nhất để tách bùn khỏi nước thải đã xử lý Những vi sinh vật có khả năng kết bông hoặc chỉ cần có khả năng kết dính vào bông bùn sẽ có lợi cho bản thân hơn rất nhiều so với những loài sống riêng rẽ:

- Chúng được giữ lại trong bùn hoạt tính trong khi các loài không có khả năng tạo bông hay kết dính sẽ bị cuốn trôi đi.

- Phát triển thành khối sẽ bảo vệ cho chúng chống lại sự đe dọa của các loài khác.- Các vi sinh vật tạo bông có trong bùn hoạt tính nhưPseudomonas, Achromobacter,Alcaligenes, Citromonas, Flavobacterium và Zoogloea có khả năng chuyển các chất hữu cơthành glycocalyx Glycocalyx là một lớp polysaccharide bao xung quanh lớp màng bên ngoàicủa các tế bào gram âm và lớp peptidoglycan của tế bào gram dương Nó nhưmột loại polymer hữu cơcó tác dụng làm tăng độ nhớt của nước, do đó làm cho các tế bào chất riênglẻ có thể hình thành nên một vi môi trường cho các enzym ngoại bào hoạt động Mạng polymer glycocalyx nhớt này làm cho các cá thể kết dính vào nhau hoặc dính vào các bề mặt chất rắn khác và tạo nên các khối lớn hơn Do đó có thể nói rằng glycocalyx có nhiệm vụ kết dính các tế bào chất lơlửng và hình thành những lớp màng sinh học Thực tế trong hệ thống xử lý nước thải, các hạt lơlửng, đặc biệt là các hạt vô cơnặng, thường bị dính vào mạng polymer này hơn là các tế bào vi sinh vật Từ đó mà các bông bùn nặng được hình thành.

Li và Ganczarczyk đã sử dụng các phân tích hình ảnh để nghiên cứu vai trò của mạng polymer đối với việc kết bông và xác định đặc điểm của bùn hoạt tính Họ đã đưa ra 4 kết luận sau:

- Lượng polymer sinh học trong bùn có tải trọng cao hơn thường ít hơn trong bùn cótải trọng thấp hơn vì các polymer ngoại bào được hình thành chủ yếu ở giai đoạn hô hấp nội bào.

- Vi sinh vật không phân chia giống nhau trong mạng polymer mà phân tán thành cáccụm vi sinh không đều nhau trong bùn hoạt tính.

- Cấu trúc bên trong của bùn có những đường rãnh cũng nhưcác hốc nằm rải rác ngẫu nhiên tạo điều kiện cho các dòng nước có thể đi xuyên qua.

- Bản thân mạng polymer (không kể đến sự hiện diện của các vi khuẩn dạng sợitrongbông bùn) đã có thể duy trì sự nguyên vẹn của các bông bùn lớn dù đang có một sự xáo trộn lớn trong bể (tức là dù có sục khí mạnh thì các bông bùn cũng không bị vỡ nếu được hìnhthành từ mạng polymer) Trường hợp bùn tạo khối, các bông bùn được giữ ổn định nhờ một loại khung được tạo bởi các vi khuẩn dạng sợi.

a Khả năng tạo bông của bùn

Ở giai đoạn tăng trưởng cấp số mũ, vi khuẩn bị biến mất trong môi trường nuôi cấy Vào thời điểm chuyển sang giai đoạn chậm dần, chúng kết lại thành bông có màu nâu nhạt, có thể dài đến vài mm có hình dạng phân nhánh nhưcái găng tay Các vi khuẩn này xuất hiện thành từng nhóm dạng keo hay bông xuất hiện ở giai đoạn chuyển hoá nội bào Hiện tượng kết bông của vi sinh rất phức tạp được kiểm soát bởi trạng thái sinh lý của tế bào, là một đặc tính của nhiều vi sinh, có liên quan đến sự tiết ra polymer mà trong đó các polysacarit đóngvai trò đặc biệt.

Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu, bùn hoạt tính được hình thành ở dạng những bông dễdính vào nhau và dễ lắng Dưới đây là hình minh họa bùn kết bông tốt:

Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt

b Cơchế của việc tạo bông

Cơchế của việc tạo bông sinh học và các yếu tố quyết định cơchếđó đã được nhiều tác giả nghiên cứu Theo Mc.Kinney, sự tạo bông sinh học gây ra do việc giảm diện tích đến giá trị tới hạn cho phép các tế bào tụ hợp lại trong quá trình chuyển động tự do của chúng Việc giảm diện tích bề mặt tế bào bắt đầu vào thờiđiểm khi mà các lớp vỏ tế bào được phủ bằng vật liệu polysacarit sản sinh bởi tế bào, chủ yếu là vào giai đoạn chuyển hoá nội bào.

K.rabtree và những người khác gắn quá trình tạo bông sinh học với việc hình thànhpolymer nội bào axit poly--oxy butyric Nhưng phần lớn các chuyên gia lại gán cho polymer này chức năng của chất dự trữ bị tiêu hao trong giai đoạn chuyển hoá nội bào tức là giai đoạn mà quá trình tạo bông sinh học xảy ra mạnh nhất.

Hiện nay được nghiên cứu đầy đủ nhất là lý thuyếtkết dính tế bào dưới tác động của polymer ngoại bào Theo thuyết này thì sự tạo bông sinh học xảy ra bằng cách tác động tươnghỗ của những chất đa điện ly cao phân tử do các tế bào sinh ra với bản thân tế bào vi khuẩn Kết quả là các chất đa điện ly nốivà liên kết những tế bào riêng biệtthành các tổ hợp và bôngcó khả năng tách khỏi pha lỏng bằng phương pháp lắng.

2.2.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH2.2.1 Ảnh hưởng của pH

pH là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật pH lớn quá hay thấp quá đều ảnh hưởng xấu tới đời sống vi sinh Sự hình thành bông bùn tốt nhất ở pH nằm trong khoảng 6.5 - 8.5 Khi pH < 6.5 và > 8.5, liên kết giữa các bông bùn trở nên yếu, bùn nổi lêndo các vi khuẩn không liên kết chặt chẽ.

Hình 2.10 Bùn liên kết yếu

2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng rất lớn tới tốc độ phản ứng sinh hóa trong quá trìnhxử lý nước thải Nhiệt độ không những ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật mà còn tácđộng lớn tới quá trình hấp thụ khí oxy vào nước thải và sự phát triển cũng nhưtính lắng củabông bùn.

Khi nồng độ MLVSS cao (> 10,000 mg/l): sự thay đổi nhiệt độ sẽ gây ra ảnh hưởng vật lý đến bông bùn Nếu nhiệt độ giảm, nước thải sẽ trở nên nặng làm giảm tốc độ lắng của bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, nước thải ít nặng hơn nên tốc độ lắng của bông bùn tăng lên.

Khi nồng độ MLVSS khá nhỏ, khoảng 2000 mg/l thì sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, vi sinh hoạt động nhiều hơn làm sinh ranhiều chất không hòa tan được nhưlipids và dầu mỡ Những chất này được bông bùn hấp thụ nên vận tốc lắng giảm xuống.

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính

> 8 Chất béo, dầu, mỡ giảm xuống

> 4 Động vật nguyên sinh hoạt động mạnh mẽ

2.2.3 Ảnh hưởng của kim loại nặng

Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều kim loại nặng độc hại Hầu hết các kim loại nặng xâm nhập vào bùn hoạt tính ở dạng hòa tan nhưoxit kim loại hay dưới dạng các ion tự do nhưCu2+, Pb2+ Khi các kim loại này hấp thụ vào bề mặt của tế bào vi khuẩn, một vài phản ứng hóa học và lý học sẽ xảy ra Sự hiện diện của các kim loại này ởtế bào vi khuẩn sẽ làmbông bùn nặng hơn Một vài kim loại nặng hấp thụ vào trong tế bào vi khuẩn, khi vào trong tếbào vi khuẩn, chúng sẽ tấn công các enzyme Điều này thường xảy ra ở vịtrí nhóm thiol (-SH) trong các amino acid Khi các enzyme bị tấn công sẽ làm trì trệ hoạt động của các vi khuẩn Kim loại nặng không chỉ tấn công vi khuẩn mà còn tấn công trùng tiên mao, trùngbánh xe, giun tròn di chuyển tự do Việc này dẫn tới làm giảm hoạt động của các vi sinh vật và chúng bị rửa trôi nhiều ở dòng ra.

Có nhiều chỉ thị để nhận biết trong nước thải có kim loại nặng Có thể dùng kính hiển vi, chỉ thị sinh học, hóa học Nếu dùng kính hiển để xem bùn, ta có thể nhận biết sự hiện diện của kim loại nặng khi bùn phát triển phân tán, giảm mật độ hay thay đổi hình dạng bông bùn,thay đổi hoạt động và số lượng trùng tiên mao Chỉ thị sinh học chính là sự tăng nồng độ oxy hòa tan trong bể sục khí Ngoài ra ta cũng có thể dùng chỉ thị hóa học nhưphân tích thànhphần amoni, nitric, orthophophat trong nước.

Kim loại nặng trong nước thải ức chế hoạt động của những vi khuẩn khử cBOD vànBOD Khi có sự hiện diện của các kim loại nặng độc hại trong nước, các vi khuẩn chỉ khử một lượng nhỏ cBOD (cacbon BOD), do vậy vi khuẩn chỉ sử dụng một lượng nhỏ N và P Vìthế nồng độ các ion amoni và orthophotphat trong nước thải sẽ cao Do các vi khuẩn nitrat hóa bị ức chếbởi các kim loại nặng, quá trình nitrat hóa sẽ bị chậm lại Nếu quá trình nitráthóa bị chậm lại hay ngừng hẳn, sẽ xảy ra sự tích lũy của các ion nitrit Vi khuẩn

Nitrosomonas chuyển hóa amoni thành nitrit chịu được kim loại nặng tốt hơn Nitrobacter - vi

khuẩn chuyển hóa nitrit thành nitrat, cho nên nước thải đầu ra có nồng độ cao các ion nitrittrong khi nồng độ các ion nitrat thì thấp Khi quá trình nitrat hóa bị ngừng hẳn, amoni không bịoxy hóa trong bể sục khí và được thải ra ngoài Quá trình khử BOD bị ngưng trệ thì oxy sẽkhông được sử dụng cho các hoạt động của vi sinh vật, khi đó nồng độ oxy trong bể aeroten sẽ cao.

2.2.4 Ảnh hưởng của các chất dầu mỡ trong nước thải

Chất béo thường gặp trong nước thải sinh hoạt là các chất bơ,margarine, dầu thực vật, dầu ăn Chất béo cũng được tìm thấy ở thịt, đậu phộng… Chất béo và dầu mỡ thường bềnvững và khó bị phân hủy Trong quá trình bùn hoạt tính, các hợp chấtnày sẽ bao phủ các bông bùn và can thiệp vào hoạt động vi khuẩn cũng nhưcấu trúc bông bùn Các chất béo,dầu, mỡ này có cấu trúc hoá học tương tự nhưlipid của thành tế bào sẽ được hấp thụ vàothành tế bào vi khuẩn Các hợp chất này khi ở trên bề mặt tế bào sẽ làm tăng nồng độ MLVSS Một số hợp chất béo, dầu mỡ khó phân hủy sẽ tích tụ trong bông bùn và chuyển thành dạng kị khí gây độc nhưmetan.

2.2.5 Ảnh hưởng của các chấthoạt động bề mặt

Khi trong nước thải hiện diện các chất hoạt động bề mặt nhưxà bông hoặc thuốc tẩy, hoạt động của các trùng tiên mao và các động vật đa bào sẽ bị gián đoạn hoặc ngừng hẳn, cácbông bùn trưởng thành bị yếu và hoạt động của chúng bị ngưng trệ Khi đó, số lượng lớn bông bùn nhỏ được hình thành dưới dạng rời rạc hoặc phân tán Xà bông hay thuốc tẩy tác

động mạnh đến tế bào bên dưới lớp bảo vệ của trùng bánh xe và biểu bì tế bào của giun tròndi chuyển tự do Do đó mà hoạt động của các vi sinh này chậm lại Các chất hoạt động bề mặt này còn làm tăng tổng chất rắn lơlửng (TSS), làm giảm hiệu quả xửlý, tăng chi phí vận hành Ngoài ra, chúng còn làm thay đổi sức căng bề mặt của nước Vì vậy đôi khi cũng sinh ra bọt váng (foam) Một vài chất hoạt động bề mặt còn hiện diện nhưlà độc tố.

2.2.6 Sự lên men của nước thải

Nước thải lên men là do sự hiện diện của quá nhiều acid và rượu đơn giản, hoà tan.Đây sẽlà môi trường sống rất thuận lợi cho các vi khuẩn dạng sợi Nồng độ sunfit khoảng 3mg/l hay nhiều hơn hoặc nồng độ của các axit, rượu hoà tan đơn giản khoảng 200 mg/l sẽtạo điều kiện cho các vi khuẩn dạng sợi sinh sôi và phát triển như:Beggiatoa sp., Microthrixparvicella, Thiothrix sp., và loại 021N.

2.2.7 Nhu cầu oxy

Khi oxy bị giới hạn, các vi sinh vật dạng sợi sẽ chiếm ưu tế, làm bùn hoạt tính trở nênkhó lắng, tạo khối bùn Nên duy trì DO trong bể: 1.5 - 2 mg/l DO cao (> 2 mg/l) có thể cải thiện tốc độ nitrat hoá vớitải lượng BOD cao Giá trị DO > 4 mg/l không cải thiện hoạt động đáng kể trong khi chi phí làm thoáng tăng đáng kể Thông thường, khi chỉ khử BOD, nhu cầu oxy sẽ từ 0,9 - 1,3 kgO2/kgBOD đối vớiSRT từ 5 - 20 ngày.

Khi nồng độ oxy trong bể aeroten < 1 mg/l kéo dài liên tục trong 10 tiếng hoặc hơn sẽlàm gián đoạn hoạt động tạo bông bùn và gây mất bùn Khi nồng độ oxy trong nước bị giới hạn, hoạt động của trùng tiên mao sẽ chậm lại Ngoài ra, các động vật nguyên sinh bị ảnh hưởng bởi nồng độoxy thấp bao gồm: giun tròn bơitự do, trùng tiên mao bò, trùng tiên maocó cuống Hoạt động của động vật nguyên sinh sẽ giảm khi nồng độ oxy < 1 mg/l kéo dài liêntục trong vòng 36 tiếng Hoạt động của các động vật nguyên sinh thường tăng trong vòng 12tiếng khi nồng độ oxy trong nước lên trên 1mg/l.

2.2.8 Lượng dinh dưỡng

Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất dinh dưỡng N, P, BOD, làm thức ăn đểchuyển hóa chúng thành các chất trơkhông tan và thành tế bào mới Thiếu dinh dưỡng sẽ gây ra một số vấn đề vận hành trong bùn hoạt tính bao gồm: mất bùn và gây bọt trên bề mặt bểaerotank.

Bảng 2.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn.

Các chất dinh dưỡng cần thiếtC, Ca, Cl, H, K, N, Mg, Na, O, P, SCác chất dinh dưỡng thứ yếu

B, Co, Cu, Cr, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, V, Zn

(Theo Settleability Problem and Loss of Solids in the Activated Sludge Proces, bảng 7.3 trang 54)

Nguồn Nitơsử dụng cho các vi sinh bao gồm toàn bộ Nitơhữu cơvà Nitơvô cơ.Nitơđược chuyển hoá chủ yếu để tạo ra các protein, các axit nucleic, các polymer của tế bào Nếu dùng công thức kinh nghiệm của tếbào: C5H7O2N, thì lượng Nitơcần thiết chiếm 12,4 % trọng lượng tế bào, lượng P cần thiết bằng 1/5 giá trị N Đây là giá trị tiêu biểu nhưng khôngnhất thiết phải luôn luôn nhưvậy, giá trị này thay đổi tùy theo thời gian lưu bùn và các yếu tố môi trường.

Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào vi khuẩn tính trêntrọng lượng khô

Dinh dưỡngPhần trăm xấp xỉ

-Vi khuẩn thường hấp thụorthophotphat (HPO42-) là dạng hoà tan của photpho Khi HPO42-ở dạng không tan, sự thiếu hụtphotpho xảy ra HPO42 -không tan khi nó kết hợp với cation hoá trị 3 nhưAl3+

, Fe3+ trong điều kiện pH lớn hơn 7.4 Các cation này thường có

trong nước do thêm vào chất trợ tạo bông như: Alum [A2(SO4)3.18H2O], FeCl3, hoặc FeSO4.7H2O.

Nước thải công nghiệp thường chứa một lượng lớn BOD hòa tan phân hủy nhanh vìvậy cần phải cung cấp một lượng lớn chất dinh dưỡng Sự thiếu hụt sinh dưỡng trong quá trình bùn hoạt tính thường xảy ra trong suốt thời kì tải trọng cao điểm vì BOD trong bể sục khí quá cao nên quá trình phân hủy đòi hỏi một lượng dinh dưỡng lớn Khi thiếu dinh dưỡng lâu dài, các vi khuẩn dạng sợi sẽ phát triển, xuất hiện bọt, bông bùn do thiếu dinh dưỡng trở nên không tốt Trong suốt quá trình thiếu dinh dưỡng, một phần BOD không phân hủy được và sẽ chuyển sang dạng không tan polysaccharide hay bùn loãng Dạng này sẽ được hòa tanvà phân hủy sau khi dinh dưỡng được bộ sung thêm Bùn loãng này ở bên ngoài tế bào, ảnh hưởng khả năng lắng và làm sản sinh, tích lũy bọt.

Các chất dinh dưỡng đầu tiên mà vi khuẩn sử dụng để phân hủy BOD là NH4 +-N,HPO42- bởi các chất này sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao bên ngoài tế bào đến nơi cónồng độ thấp bên trong tế bào, do đó vi khuẩn không bị tiêu hao năng lượng do quá trình hấp thụ Thường nồng độ NH4+-N khoảng 1mg/l và 0,5 mg/l cho HPO42- Đối với quá trình hoạttính nitrat hoá hoàn toàn có nồng độ NH4+-N trong bể sục khí < 1mg/l, thì nồng độ NO3-Nkhoảng 3mg/l là đủ Nồng độ các chất dinh dưỡng phải luôn luôn được chú ý khi có sự hiện diện của chất độc trong nước Khi có độc tố, hoạt động của các enzyme hay sự phân hủy BOD sẽ bị cản trở Khi đó vi khuẩn chỉ sẽ dùng một lượng nhỏ các chất dinh dưỡng Và nhưvậy, nồng độ các chất này trong bể sục khí sẽ cao hơn.

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD)

Dinh dưỡngSố lượng cần thiết (g)

2.2.9 Tỉ sốF/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối)

Thông thường, xử lý nước thải đô thị với quá trình bùn hoạttính có:SRT = 5 - 7 ngày, F/M = 0,3 - 0,5 gBOD/gVSS.ngày

2.2.10 Lượng bùn tuần hoàn

Mục đích của tuần hoàn bùn là duy trì đủ nồng độ bùn hoạt tính trong bể làm thoáng.Lưu lượng tuần hoàn bùn khoảng 50 - 70% của lưu lượng nước thải trung bình Nồng độ bùntuần hoàn từ bể lắng khoảng từ 4000 - 12000 mg/l.

2.2.11 Thời gian lưu bùn

SRT là yếu tố quan trọng trong quá trình bùn hoạt tính, vì nó ảnh hưởng đến quá trìnhxử lý, thể tích bể, lượng bùn sinh ra, nhu cầu oxy Thời gian lưu bùn được xác định bằng việc tách bùn thải bỏ trong bể làm thoáng hằng ngày.

Đối với hệ thống khử BOD, SRT có thể dao động từ 3 - 5 ngày, phụ thuộc vào nhiệt độ của nước thải Ở nhiệt độ18 - 25ºC, với những hệ thống khử BOD và giảm quá trình nitrathoá, SRT có thể chọn là 3 ngày Để loại trừ nitrat hóa, một số quá trình bùn hoạt tính có SRT = 1 ngày, hay nhỏ hơn Ở10ºC, SRT = 3 - 5 ngày cho quá trình khửBOD.

Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính

2.3.NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNGGẶP KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH

2.3.1 Bùn phát triển phân tán (Dispersed growth)

Bùn phát triển phân tán khi vi khuẩn không tạo bông bùn mà phát triển phân tán tự do dưới dạng những cá thể riêng biệt hay những cụm nhỏcó kích thước 10 – 20 µm Tốc độ lắng trọng lực của những cá thể hay những cụm nhỏ này rất chậm và không xuất hiện vùng lắng trong bể lắng 2 Điều này làm ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính nhưsau:

- Hiệu suất bể lắng 2 thấp, nước ra khỏi bể đục.- Lượng bùn tuần hoàn lại ít, tuổi bùn nhỏ.

Có thể khái quát các nguyên nhân gây ra hiện tượng bùn phát triển phân tán nhưsau:- Trong nước thải có các thành phần hữu cơkhó phân hủy, tải trọng bùn lớn.

- Quá trình quang hợp của các vi sinh vật cũng bị hạn chế bởi sự hiện diện của các chất độc hại, các hợp chất ức chế trong nước thải.

Bùn phát triển phân tán không phải là vấn đề thường gặp trong xử lý thông thường hay khử dinh dưỡng bằng bùn hoạt tính, vì hiện tượng này thường thấy ở thời gian lưu bùnrất thấp, từ 1-3 ngày Nó có thể xuất hiện ở giai đoạn đầu hoặc sau khi một lượng lớn vi sinh vật trôi ra khỏi hệ thống Nước thải đô thị do thành phần có nhiều hợp chất cao phân tử, các chất keo, các chất rắn lơlửng nên thường kết bông tốt hơn nước thải tổng hợp từ cống rãnh.Tại trung tâm nghiên cứu xử lý nước thải nổi tiếng Los Angeles Hyperion, người ta đã thử chuyển xử lý thông thường sang xử lý ở tải trọng cao bằng bùn hoạt tính với thời gian lưubùn là 1,5 ngày Kết quả cho thấy độ đục ở dòng ra vẫn không tăng Tuy nhiên, chỉ số lắng của bùn lại tăng, SVI trong khoảng 150-210 mg/l.

2.3.2 Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs)

Hiện tượng ban đầu của trường hợp này rất giống hiện tượng bùn phát triển phân tán, nghĩa là nước ra ở bể lắng 2 bị đục và chứa nhiều bùn Tuy nhiên, ta có thể phân biệt hai hiện tượng này khi quan sát bằng kính hiển vi Khi bùn không kết dính được thì kích thước của bùn không lắng lớn hơn (khoảng 50 – 100 µm) Chúng là những hình cầu hỗn độn liên kết với nhau Hiện tượng bùn không kết dính được là kết quả của sự phân hủy những bông bùnlớn Trong thí nghiệm lắng bùn, bùn dạng này chia thành 2 phần, phần bùn lớn hơn lắng rất

nhanh, chỉ số thể tích bùn tính trên phần thể tích chiếm chỗ của phần bùn này khá thấp Nhưng phần nước phía trên thì bị đục vì một lượng sinh khối vẫn còn trong đó.

Nguyên nhân phân hủy bông bùn của hiện tượng bùn không kết dính được ngược lại với hiện tượng bùn phát triển phân tán Tuổi bùn lớn là một trong những nguyên nhân gây rahiện tượng bùn không kết dính được Bông bùn liên tục kém tập trung chất nền bên ngoài làmcho các polysaccharidic ngoại bào nhưC và năng lượng phá hủy mạng polymer của bông bùn.

2.3.3 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi(Filamentous bulking)

Hiện tượng bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợicó ảnh hưởng đến tính nén bùn hơn làtính lắng Trong trường hợp này, vận tốc lắng vẫn nằm trong khoảng cho phép Tuy nhiên,trong vài trường hợp nghiêm trọng, khi đó vùng lắng của bể lắng 2 chứa quá nhiều bùn nénkém thì bùn sẽ dễ dàng theo dòng chảy ra ngoài Khi người vận hành thấy hiện tượng này thìkhó có thể khắc phục được vì quá muộn Đây chính là mục đích mà mỗi người kĩ sưcần quan tâm đạt đến trong quá trình vận hành bùn hoạt tính.

Khi không có vi khuẩn dạng sợi (hoặc là có nhưng rất ít), các bông bùn liên kết chặt với nhau và lượng nước giữa các bông bùn bị đẩy ra ngoài Vi khuẩn dạng sợi cản trở quá trình nén và lắng của bùn bằng hai cách sau:

 Một vài loại vi khuẩn dạng sợi phát triển tốt hơn bên trong bông bùn.Vì có kíchthước dài và cần thức ăn ở môi trường ngoài, chúng thường lòi một phần ra ngoài(vi khuẩn dạng sợinằm một phần trong bùn và một phần ngoài môi trường nước) Do đó, chúng tạo ra cấu trúc mở và nước dễ dàng len qua và chứa đầy bên trongbùn Bùn lắng chứa rất nhiều nước nên khó nén nhưng bản thân các vi khuẩn dạng sợinày không ngăn cản quá trình kết bông.

 Hầu hết các vi khuẩn dạng sợiquan sát được trong bùn nằm trong phần bùn néntốt hơn là trong phần bùn nổi Chúng thường nhô một phần ra ngoài để “bắt” các bông bùn nhỏ hơn đang lơlửng trong nước Chính vì thế chúng ngăn cản quá trìnhnén của các bông bùn đơn này Vi khuẩn dạng sợicản trở quá trình lắng và néncủa bùn theo cách này nhiều hơn.

Nhưvậy, bùn tạo khốido vi khuẩn dạng sợilà một vấn đề điển hình của bùn nén kémgây ra những hậu quả sau đây:

 Lượng bùn tuần hoàn ít

 Khó giữ lượng bùn cần thiết trong bể phản ứng

 Khả năng tách nước của bùn kém gây khó khăn trong việc xử lý bùn

Vi khuẩn dạng sợiphát triển ở những điều kiện khác nhau Một số loại vi khuẩn dạng

sợi nhưBeggiatoa và Thiothrix phát triển tốt ở môi trường có hydrosunfit và ít chất nền nói cách khác các vi khuẩn này sống tốt ở nước thảibị lên men Khi trong nước thải có nhiều chất béo bay hơi và có các gốc sunfua, Thiothrix phát triển mạnh Ngoài gây ra hiện tượng bùn khối khó lắng trong quá trình bùn hoạt tính, Beggiatoa và Thiothrix còn gây nhiều vấn đề trong các hệ thống lọc sinh học, màng cố định.

Hình 2.11 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi

Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợithường gặp gây ra hiện tượng bùn tạo khối

DO thấp Sphaerotilus natans, Microthrix parvicella,Haliscomenobater hydrossis và loại 1701F/M thấp M.parvicella, Nocardia spp., và các loại

0041, 0675, 1851, 0803.

Nước thải bị thối rửa (axit hữu cơcao) Thiothrix I, II, Beggiatoa spp., N limicolaII*, và các loại 021N, 0092*, 0914*,0581*, 0961*, 0411

Thiếu dinh dưỡng Thiothrix I, II và loại 021N.

N limicola III

Dầu mỡ trong nước thải cao Nocardia spp., M parvicella và loại 1863

( Theo Waste water Engineering-Metcalf & Eddy, bảng 8-8 trang 697)i/ DO thấp

Nồng độ DO thấp là nguyên nhân thường gặp nhất gây ra hiện tượng bùn tạo khối Thông thường, nồng độ DO thích hợp để duy trì cho quá trình bùn hoạt tính là 2 mg/l Khinồng độ DO thấp, vi khuẩn trong bông bùn liên kết với nhau yếu làm cho bông bùn liên kết với nhau không chặt

ii/ Nước thảilên men

Nước thải bịlên men biểu hiện ở mùi trứng thối (do khí H2S sinh ra) và thường có màu đen (do kết tủa sunfua sắt) Thành phần của nước thải lên men chứa nhiều gốc sunfua vàcác axit hữu cơnhư:axit acetic, axit butyric….Đây là môi trường sống thuận lợi của vi khuẩn dạng sợi Khí hậu nóng ẩm cũng dễ làm nước thải dễlên men Nồng độ sunfua > 1 - 2 mg/l,và nồng độ axit hữu cơ> 100 mg/l sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn dạng sợisinh trưởng.

iii/ Lượng dinh dưỡng

Nhìn chung, tỉ lệ dinh dưỡng thích hợp BOD5:N:P là 100:5:1 cho quá trình khử BOD trong nước thải Dấu hiệu của sự thiếu hụt dinh dưỡng là sự xuất hiện các loại bùn khó lắng, bùn sệt Tối thiểu 1 mg/l tổng nitơhữu cơvà 0.1 - 0.5 mg/l ortho – phot phat phải được bổ sung cho nước thải trong suốt quá trình xử lý.

2.3.4 Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của Zoogloeal (Zoogloeal growth)

Hiện tượng bùn tạo khối nhớtđược nói đến trong các tài liệu bắt đầu từ những năm1950 nhưng chưa có những lời giải thích xác đáng cho hiện tượng này Nguyên nhân được tìm thấy là do có quá nhiều polymer sinh học ngoại bào có tính nhớt, sền sệt và đông nhưthạch bám chặt vào bùn hoạt tính Vì polymer sinh học này là chất keo có khả năng hút nướclàm cho bùn có khả năng giữ nước cao Loại bùn có nước này sẽ có vận tốc lắng nhỏ và kémliên kết Điều này dẫn đến những hậu quả nhưsau trong bể lắng 2:

 Mất bùn Bùn hồi lưu ít

Vì polymer sinh học cũng là tác nhân hoạt động bề mặt tự nhiên Khi bùn nhớt đượclàm thoáng quá mức thì hiện tượng tạo bọt có thể sẽ xảy ra Trong suốt quá trình tạo bọt đó, phần lớn sinh khối sẽ bám vào đám bọt này và thoát ra ngoài bể aerotank

Phản ứng giữa các vi khuẩn với các chất dinh dưỡng thiếu hụt trong nước thải hay làvới những hợp chất độc hại đều tạo ra các polymer sinh học Đây là một đặc tính của hầu hết các vi sinh vật tạo bọt Nhưng dưới những điều kiện bình thường (không có hợp chất độc hại,

dinh dưỡng phát triển cân bằng) thì lượng polymer sinh ra chỉ đủ để hình thành những bông bùn.

Sự phát triển nhanh chóng không được mong đợicủa Zoogloeal cũng làm cho bùn tạo khối nhớt Sự phát triển này làm cho bùn kém liên kết và nổi lên Zoogloeal phát triển mạnh sẽ tạo ra những đám bọt váng màu trắng lớn trên bề mặt của bểaerotank Trong bể lắng 2, Zoogloeal phát triển trên thành bể dưới dạng những lớp bọt nhớt màu trắng hoặc trắng xám.Từ “Zoogloeal” được xuất phát từ tên của vi khuẩn Zoogloea ramigera Đây là một trong loài

vi khuẩn hình thành bông bùn đầu tiên được xác định là gây ra hiện tượng bùn tạo khốitrongquá trình bùn hoạt tính Sự phát triển của loài vi khuẩn này đã ảnh hưởng đến những điềukiện vận hành bao gồm: tỉ số F/M cao hoặc thấp, SRT và HRT lớn, thiếu dinh dưỡng, xuất hiện cBOD dễ hòa tan.

Zoogloea ramigera cũng nhưcác loài vi khuẩn tạo bông bùn khác là loài hiếu khí, có dạng hình que Zoogloeal có 2 hình thức phát triển đó là hình ngón tay hay dạng hình cầu Trong quá trình phát triển nhanh chóng của mình, những loài vi khuẩn này tạo ra một lượng lớn polysaccharide ngoại bào có tính sệt Polysaccharide này không hòa tan được trong nước thải, nhẹ hơn nước và có khả năng giữ nước Nếu polysaccharide giữ lại những bọt khí thìhiện tượng tạo bọt sẽ xảy ra Bọt điển hình của bùn nhớt nhớtcó màu trắng lớn.

Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khốinhớt

Đặc điểm nước thải pHNhiệt độ

Nước thải bị lên menThành phần dinh dưỡngĐiều kiện thiết kế Oxy bị giớn hạn

Khuấy trộn không tốt

Diện tích bể sục khí và bể lắng đợt hai nhỏLượng bùn tuần hoàn ít.

Điều kiện vận hành Oxy hòa tan không đủDinh dưỡng thiếuF/M thấp

BOD hòa tan không đủ

(Theo Waste Water Engineering – Metcalf & Eddy, bảng 8-9 trang 697)

Thường rất khó cải thiện hiện tượng bùn tạo khối do Zoogloeal Theo Jenkins và cộng sự, bùn hoạt tính dạng này rất khó kiểm soát bằng polymer hoặc H2O2 Tuy nhiên, theo van

Leeuwen, sự phát triển của Zoogloeal có thể kiểm soát bằng cách sử dụng ozone với liều lượng là 1g O3/kg MLSS.ngày.

Bản chất của hiện tượng này là quá trình khử nitrat nội bào tại lớp bùn lắng Nitơbịgiải phóng trong suốt quá trình này đồng thờikéo bùn lên trên mặt nước Henze đã đánh giátất cả những yếu tố có khả năng ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat trong bể lắng 2 và đưa ranhững kết luận sau:

 Bùn nổi ở 20º C khi nồng độ nitrat (NO3- N) từ 6 – 8 mg/l

 Thời gian lưu của lớp bùn lắng nhỏ hơn 1 giờ đủ để khí nitơsinh ra làm cho bùnnổi lên

Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có quá trình khửnitrat

Sự hiện diện của các khí N2, N2O, và CO2Sự hiện diện của các bùn nổi tối màu

Độ kiềm tăngpH tăngNồng độ NO2-giảmNồng độ NO3-

 Hàm lượng dầu mỡ trong nước thải cao Hai loại vi khuẩn này đều phát triển thuận lợi ở môi trường có hàm lượng dầu mỡ cao Những hệ thống xử lý không có bể tách dầu mỡ thường xuất hiện nhiều bùn dạng bọt.

 Tuổi bùn lớn

 Thiếu oxy hay nước thải hôi thối.

Các bể sục khí nhiệt độ cao là môi trường sống thuận lợi của Norcardia trong khiM.parvicella lại sống trong môi trường nhiệt độ thấp Không thể dùng hoá chất chống bọt đểtiêu diệt các bọt váng này bởi sự gắn kết chặt của các vi khuẩn trong bọt Xử lý bằng clorphần nào có thể kiểm soát được bọt Norcardia nhưng đối với M.parvicella lại hiệu quả hơn.Điều này có thể giải thích nhưsau: Norcardia thường nằm trong đám bông bùn, sử dụng clorở nồng độ cao để loại bỏ Norcardia có thể phá vỡ đám bông bùn Liều lượng clor trong xử lý bọt Norcardia khoảng 50 mg/l là hiệu quả Bọt gây ra bởi Norcardia thường có màu nâu, dày

từ 0,5 – 1 m.

Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp

Vi khuẩn gây bọtĐiều kiện phát triển

Microthrix Parvicella F/M thấpNhiệt độ thấp

Hàm lượng dầu mỡ, chất béo trong nước thải cao

Norcardia Dầu mỡ caoNhiệt độ cao

pH thấp

Hàm lượng dầu mỡ cao

Hình 2.12 Bùn dạng bọt váng Nocardia

Hiện tượng tạo bọt gây ra bởi vi khuẩn dạng sợicần phải phân biệt rõ ràng với sự nổi váng do có nhiều hợp chất hoạt động bề mặt nhưdầu mỡ trong nước thải Nguyên nhân gâyra hiện tượng bọt váng là do thay đổi ít nhất một trong các điều kiện vận hành sau:

Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học đến sự hình thànhbọt/váng

Điều kiện vận hànhSự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học

Nổi bọt/váng

Sự phát triển của Zoogloeal Sinh học Nổi bọtQuá nhiểu chất hoạt động bề mặt Hóa học Nổi bọt

Sự xuất hiện của các polymer cation Hóa học Nổi bọt

ta thường đề cập đến 2 tính chất là màu sắc và cấu trúc của bọt 2 tính chất này được miêu tảnhưbảng sau:

Bảng 2.12 Những dạng bọt chính trong bùn hoạt tính

Nguyên nhân tạo bọtMàu sắc và cấu trúc

Vi khuẩn dạng sợi Màu nâu chocolate, nhớtThiếu dinh dưỡng Màu trắng, lớn (tuổi bùn nhỏ)

Màu xám, nhờn (tuổi bùn lớn)Tuổi bùn Màu trắng lớn, trắng nhỏ, xám nhỏ, nâu

đen nhớt và nâu đen nhớt có tính sệtSự phát triển của Zoogloeal Màu trắng, lớn

Quá nhiều chất hoạt động bề mặt Màu trắng, lớn

Sự xuất hiện của các polymer cation Màu trắng, lớn

Tích lũy chất béo, dầu mỡ Màu nâu đen hoặc đen, nhớt

(Theo Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process – MichaelH.Geradi, bảng 20.3 trang 126)

Tùy theo từng loại bọt mà có những phương pháp kiểm soát khác nhau Vì vậy, việc xác định từng loại bọt và nguyên nhân gây ra bọt khi thay đổi điều kiện vận hành là rất quan trọng.

Nổi bọt do vi khuẩn dạng sợilà một qui trình tổng hợp hóa lý và hóa sinh dẫn đến sự ổn định của hệ thống 3 pha khí-nước-vi khuẩn Sự ổn định của đám bọtlà do:

 Vi khuẩn dạng sợisản xuất ra lipid, lipopeptid, protein và carbohydrate là những tác nhân hoạt động bề mặt.

 Màng tế bào bên ngoài của vi khuẩn dạng sợirất kị nước.

Những chất hoạt động bề mặt kết hợp với chất làm sạch tổng hợp trong nước thải làmcho những tế bào kị nước của vi khuẩn dạng sợi có khả năng tạo bọt Sự ổn định của lớp bọt là do sự ổn định của màng chất lỏng xung quanh bám dính vào những bọt khí Tuy nhiên, khimàng chất lỏng này bốc hơithì lớp bọt xẹp xuống không đáng kể Cách duy nhất để phá vỡ sự ổn định của lớp bọt này là giảm sự tập trung những tế bào kị nước bằng cách pha loãng.Sự ổn định của bọt cũng có thể tăng lên khi trong nước thải có chứa những chất nền kị nước nhưdầu mỡ.

b Váng

Váng trong bể aerotank có màu nâu Tùy theo thành phần hóa học của từng loại bọt có trong bể aerotank mà người ta chia váng thành 4 trường hợp nhưsau:

 Nếu trong bể aerotank có bọt thì váng sẽ tràn từ bể aerotank sang bể lắng 2.

 Nếu thành phần hóa học của bọt tương thích với váng thì váng sẽ hòa tan với bọt trong bểaerotank và làm cho bọt có màu sậm hơn.

 Nếu thành phần hóa học của bọt không tương thích với váng thì váng sẽ nổi lênthành từng mảng màu nâu trên bề mặt của bọt.

 Những vi sinh vật trong bể aerotank sẽ làm tan váng.

Váng xuất hiện trong bể aerotank cũng nhưtrong bể lắng 2 là do có một lượng lớn vi sinh vật bị chết trong bể aerotank Nguyên nhân làm cho một lượng lớn vi sinh chết có thểlàdo những thay đổi về nhiệt độ nước thải hoặc là do độc tố trong nước thải Khi vi sinh chết đi,chúng giải phóng các tế bào có chứa một lượng lớn axit béo Các axit béo này kết hợp với các ion kim loại có trong nước thải nhưCa2+

, Mn2+và tạo thành váng Nhưvậy, váng xuất hiện trong bể aerotank và bể lắng 2 là do lớp bọt xẹp xuống và do một lượng lớn vi sinh trong bểchết đi.

Sự hình thành những lớp váng bọt ổn định trong bể aerotank gây ra những vấn đề vận hành nhưsau:

 Bọt sinh ra liên tục trong quá trình thổi khí thoát ra khỏi bể aerotank làm mất thẩm mỹ (có mùi khi nó bắt đầu phân hủy), gây nguy hiểm cho người vận hành (trượt chân vì bọt phủ nhiều)

 Bọt từ bể aerotank qua bể lắng 2 làm tăng lượng chất rắng lơlửng đồng thời tăng BOD5trong dòng ra ở bể lắng 2.

 Nếu bể aerotank được thiết kế không cho bọt trào ra ngoài thì lượng bọt sẽ mắc kẹt và chất đống lại trong một thời gian dài Cuối cùng, khi thổi khí, có khoảng 30% lượng sinh khối mới sẽ bị bắt giữ lại trong đám bọt đó Nhưvậy, người vận hành sẽ không kiểm soát được thông số quan trọng là thời gian lưu nước của sinh khối vì khi lượng bùn bị giữ lại trong đám bọt thì thời gian lưu nước sẽ giảm đáng kể.

 Giảm hiệu quả xử lý.

a Kiểm soát hiện tượng bùn tạo khối và hình dạng các bể phản ứng

Mối quan hệ giữa hình dạng các bể phản ứng và đặc tính lắng của bùn được thiết lập từ khá sớm Dựa vào các nghiên cứu của Albertson và Tomlinson, vào những năm 1930,Donaldson đã chứng minh được rằng việc chia bể phản ứng thành các ngăn có tác dụng ngăn chặn hiện tượng bùn tạo khối nhưng các nghiên cứu này của ông lại không được công nhận Vào thập kỷ60, phát minh này được đưa ra nghiên cứu lại.

Vào giữa thập kỷ60, các nghiên cứu về gradient nồng độ chất nền để ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn dạng sợitrong bể bùn hoạt tính được tiến hành ỏ Hà Lan, Anh vàCộng Hoà Séc Năm 1965, Rensink, người Hà Lan đã chứng minh được rằng nếu các mươngoxy hoá thay đổi chế độ nạp nước từ liên tục sang gián đoạn thì có thể giảm đáng kể chỉ số lắng bùn SVI do các vi khuẩn Sphaerotilus sp không sinh sản và phát triển được Với cùngmục đích trên, Trung Tâm Nghiên Cứu Nước Anh Quốc cũng làm hàng loạt nghiên cứu trong những năm 1960 Các kết quả đều nhất trí rằng gradient nồng độ chất nền càng cao, chỉ số SVI càng nhỏ.

Tương tự nhưthế, Koller thuộc Viện Kỹ Thuật Hoá Học Prague ở Séc đã nhận thấy rằng ở cùng điều kiện tải trọng nhưnhau, SVI ở các hệ thống hoạt động gián đoạn thường