CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ NƯỚC THẢ
2.2.2.1. Vi sinh vật (bùn hoạt tính hay bụng bựn).
Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, kết lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các chất rắn lơ lửng trong nước. Bùn hoạt tính có dạng màu nâu, kích thước từ 3 – 5 m. Những bông này gồm các vi sinh vật sống và chất rắn (40%). Các vi sinh vật sống là vi khuẩn, động vật bậc thấp, dòi, giun, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn…
Bùn hoạt tính lắng xuống là “bựn già”, hoạt tính giảm. Nếu được hoạt hóa (trong môi trường thích hợp có sục khí đầy đủ) sẽ sinh trưởng trở lại và hoạt tính được phục hồi.
Số lượng vi khuẩn trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 108 – 1012 trên 1mg chất khô. Thành phần chủ yếu của bùn hoạt tính là vi khuẩn, gồm [8]:
- Vi khuẩn hiếu khí như Aerobacter (A.aerogenes); Bacillus (B. Vinogradsky); Pseudomonas (Pseud. putida, Pseud. Stutzeri); Zooglacea (Z. ramigera); Flavobacterium; Alcaligenes; Citrobacter…
- Vi khuẩn hô hấp tùy tiện: Cellulomonas biazotera, Rhodopseudomonas palustris; Nitrosomonas spec…
- Một số vi khuẩn dạng sợi: Thiothrix, Microthrix, Sphaerotolus… - Cỏc nhóm nguyên sinh vật: Ciliata, Flagellatae…
Bảng 2.1. Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính
Vi khuẩn Chức năng
Pseudomonas Phân hủy hiđratcacbon, protein, phản nitrat hóa
Arthrobacter Phân hủy hiđratcacbon
Bacillus Phân hủy hiđratcacbon, protein…
Cytophaga Phân hủy các polymer
Zooglea Tạo thành chất nhày (polysacarit), hình thành chất keo tụ
Nitrosomonas Nitrit hóa
Nitrobacter Nitrat hóa
Flavobacterium Phân hủy protein
Nitrococcus denitrificans Phản nitrat hóa (khử nitrat thành N2) Thiobacillus denitrificans Phản nitrat hóa
Acinetobacter Phản nitrat hóa
Các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp phụ các chất lơ lửng, vi khuẩn, các chất màu, mựi… trong nước thải. Do vậy hạt bùn sẽ lớn dần và tổng lượng bùn cũng tăng dần lên, rồi từ từ lắng xuống đáy. Kết quả là nước sáng màu, giảm lượng ô nhiễm, các chất huyền phù lắng xuống cùng với bùn và nước được làm sạch. Thành phần nước thải thay đổi sẽ làm thay đổi chủng loại, thành phần, tăng giảm số lượng từng loài trong quần thể vi sinh vật của bùn hoạt tính. Hình ảnh một số loài vi sinh vật được minh họa dưới hình 2.8.
Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo bông. Kết bông sinh học là một hiện tượng phức tạp được điều khiển bởi trạng thái sinh lý của các tế bào, là một đặc tính của nhiều vi sinh, có liên quan đến sự bài xuất polime mà trong đó các polyscarit đóng vai trò đặc biệt. Do đó yêu cầu các vi sinh vật phải có kích thước tương đối lớn để bùn dễ lắng, có khả năng oxy hóa mạnh để rút ngắn thời gian xử lý và có khả năng
2 loài Thiothrix Pseudomonas
Bacillus Nitrosomonas
Hình 2.9. Vi sinh vật trong xử lý hiếu khí
Bùn tốt là bùn có màu vàng nâu. Trong trường hợp thiếu O2, N2, P thỡ bựn cú màu trắng do các vi khuẩn dạng sợi phát triển. Khi đú bựn cú hiện tượng xốp, phồng nên khả năng lắng kém. Khi bựn cú màu đỏ là do vi khuẩn Rhodo Pseudomonas phát triển. Nếu thiếu oxy nghiêm trọng bùn sẽ có màu đen do các vi sinh vật hoại sinh phát triển. Ngoài ra hiện tượng bụng bựn rã ra có thể là do trong nước thải có chứa kim loại nặng như Hg, Pb…
Nguyên sinh vật (protozoa) đóng vai trũ khỏ quan trọng trong bùn, là chỉ thị đánh giá chất lượng bụng bựn, có thể kể đến: trùng biến hình, trùng roi, trựng tiờn
mao, Voriticella, Paramecium, Chilodonella uncilata… Khi nồng độ chất hữu cơ thấp thì tạo điều kiện cho động vật nguyên sinh phát triển và chiếm chủ đạo trong bùn hoạt tính. Chúng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, điều chỉnh loài và tuổi cho quần thể vi sinh vật trong bùn, giữ cho bùn luôn luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu. Động vật nguyên sinh ăn các vi khuẩn già hoặc đã chết, tăng cường loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy nhưng lại làm xốp khối bùn, kích thích vi sinh vật tiết enzim ngoại bào để phân hủy chất hữu cơ nhiễm bẩn và làm kết bùn nhanh. Ngoài ra, nguyên sinh vật còn có tác dụng ăn các cặn lơ lửng làm nước trong hơn. Nguyên sinh vật nhạy cảm với oxy, chúng chỉ sống được khi có đủ oxy. Vì vậy nếu trong bể Aeroten có nguyên sinh vật thì chứng tỏ việc cấp khí tốt.