Những vi sinh vật cĩ thể liên tục chuyển hĩa các chất hữu cơ trong nước thải bằng cách duy nhất là tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) mới. Chúng cĩ thể hấp thụ một lượng lớn các chất hữu cơ qua bề mặt tế bào của chúng. Nhưng sau khi hấp thụ, nếu các chất hữu cơ khơng được đồng hĩa thành tế bào chất thì tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng nhất định các chất hữu cơ hấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào. Một lượng khác các chất hữu cơ lại được oxy hĩa để sinh năng lượng cần thiết cho việc tổng hợp.
Dựa trên phương thức phát triển vi sinh vật được chia thành 2 nhĩm: Các vi sinh vật dị dưỡng: Sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện các phản ứng sinh tổng hợp; Các vi sinh vật tự dưỡng: Cĩ khả năng oxy hố chất vơ cơ để thu năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp. Ví dụ: các loại vi khuẩn nitrat hố, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt ...
Bùn hoạt tính cũng như màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau, chứa khoảng 70 - 90% chất hữu cơ; 10 ÷ 30% chất vơ cơ.
Bùn hoạt tính là bơng màu vàng nâu dễ lắng, cĩ kích thước 3 ÷ 150μm. Những bơng này bao gồm các vi sinh vật sống và cơ chất rắn (40%). Những vi sinh vật sống bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, một số nguyên sinh động vật, dịi, giun.
Màng sinh vật phát triển ở bề mặt các vật liệu lọc cĩ dạng nhầy, dày từ 1 ÷ 3 mm hoặc hơn. Màu của nĩ thay đổi theo thành phần của nước thải từ mầu xám đến nâu tối. Màng sinh vật cũng bao gồm vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, động vật nguyên sinh.
Muốn đưa bùn hoạt tính vào các thiết bị xử lý, cần thực hiện một quá trình để cho loại bùn gốc ban đầu được nuơi dưỡng tạo thành loại bùn cĩ hoạt tính cao và cĩ tính kết lắng tốt. Cĩ thể gọi đĩ là quá trình hoạt hĩa bùn hoạt tính.
Cuối thời kỳ này, bùn sẽ cĩ dạng hạt. Các hạt này cĩ độ bền cơ học khác nhau, cĩ mức độ vỡ ra khác nhau khi chịu tác động của khuấy trộn. Bùn cĩ nguồn gốc tốt nhất được lấy từ các cơ sở xử lý nước thải đang hoạt động.
Trong hệ thống xử lý nước thải, vi khuẩn luơn chiếm ưu thế (90%). Vi khuẩn cĩ kích thước trung bình từ 0,3 ÷ 1 mm. Trong hệ thống bùn hoạt tính cĩ sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối, vi khuẩn tùy nghi và vi khuẩn yếm khí.
Một số vi khuẩn dị dưỡng thơng thường trong hệ thống bùn hoạt tính gồm cĩ: Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Citromonas, Flavobacterium, Pseudomonas, Zoogloea. (Jenkins, et al., 1993). Hai nhĩm vi khuẩn chịu trách nhiệm chuyển hĩa amoni thành nitrát là vi khuẩn Nitrobacter và Nitrosomonas.
Bảng 30. Một số giống vi khuẩn chính cĩ trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi tham gia xử lý nước thải
Stt Vi khuẩn Chức năng
1 Pseudomonas Phân hủy hiđratcacbon, protein, các chất hữu cơ,…và khử nitrát. 2 Arthrobacter Phân hủy hiđratcacbon.
3 Bacillus Phân hủy hiđratcacbon, protein. 4 Cytophaga Phân hủy các polime.
5 Zooglea Tạo thành chất nhầy (polisaccarit), chất keo tụ. 6 Acinetobacter Tích lũy poliphosphas, khử nitrát.
7 Nitrosomonas Nitrít hố. 8 Nitrobacter Nitrát hĩa.
9 Sphaerotilus Sinh nhiều tiêm mao, phân huỷ các chất hữu cơ. 10 Alkaligenes Phân hủy protein, khử nitrát.
11 Flavobacterium Phân hủy protein. 12 Nitrococus denitrificans Khử nitrát (thành N2). 13 Thiobaccillus denitrificans
14 Acinetobacter 15 Hyphomicrobium
Khử nitrát (thành N2).
16 Desulfovibrio Khử sunfat, khử nitrát.
5.3.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên a. Nguyên lý chung a. Nguyên lý chung
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nước dưới tác động của các tác nhân sinh học cĩ trong tự nhiên.
Phương pháp xử lý này thường được áp dụng đối với các loại nước thải cơng nghiệp cĩ độ nhiễm bẩn khơng cao hoặc nước thải sinh hoạt.
Việc xử lý nước thải này được thực hiện bằng các cánh đồng tưới, bãi lọc hoặc hồ sinh học.
Diễn biến của quá trình như sau: Nước thải sau khi qua song chắn rác vào bể lắng cát và sau đĩ vào các bể lắng để loại các chất bẩn khơng hịa tan rồi được dẫn chảy qua cánh đồng ruộng đang canh tác hoặc những cánh đồng trống khơng canh tác hoặc các hồ sinh học.
Những hệ hiếu khí để xử lý nước thải bao gồm: bùn hoạt tính (aeroten), lọc sinh học, hồ sinh học hay hồ oxy hĩa, cánh đồng tưới.