Bùn hoạt tính bao gồm những vi sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bơng với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%). Chất nền trong bùn hoạt tính cĩ thể đến 90% là phần chất rắn của rêu, tảo và các phần sĩt rắn khác nhau. Bùn hiếu khí ở dạng bơng bùn màu nâu, dễ lắng là hệ keo vơ định hình. Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm men, nấm
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 26
mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và động vật hạ đẳng, dịi, giun, đơi khi là các ấu trùng sâu bọ. Vai trị cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, cĩ thể chia ra làm 8 nhĩm:
Alkaligens – Achromobacter
Pseudomonas
Enterobacteriaceae
Athrobacter baccillus
Cytophaga – Flavobacterium
Pseudomonas – Vibrio aeromonas
Achrobacter
Hỗn hợp các vi khuẩn khác: Ecoli, Micrococus.
Trong nước thải các tế bào của lồi Zooglea cĩ khả năng sinh ra bao nhầy xung quanh tế bào cĩ tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khĩ lắng các chất màu chất gây mùi… và phát triển thành các bơng cặn. Các hạt bơng cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật , nguyên sinh động vật và các chất độc. Những hạt bơng này khi ngừng thổi khí hoặc khi các cơ chất cạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính.
Trong bùn hoạt tính luơn cĩ mặt động vật nguyên sinh mà đại diện là
Sarcodina, Mastigophora, Ciliata, Suctoria và vài loại sinh vật phức tạp khác.
Quan hệ giữa động vật nguyên sinh và vi khuẩn là quan hệ “ mồi – thú” thuộc cân bằng động chất hữu cơ – vi khuẩn – động vật – nguyên sinh. Khi bùn lắng xuống là “ bùn già” hoạt tính bùn bị giảm. Hoạt tính của bùn cĩ thể được hoạt hĩa trở lại bằng cách cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và cơ chất hữu cơ.Cơng thức bùn hoạt tính thường dùng trong các tính tốn là C5H7O2N.
3.3.2.Vi sinh vật hiện diện trong hệ thống bùn hoạt tính
Thành phần của vi sinh vật hiện diện trong hệ thống bùn hoạt tính chứa 70 – 90% chất hữu cơ, 10 – 30% chất vơ cơ . Vi khuẩn, nấm, protozoa, rotifer, metazoa hiện diện trong hệ thống bùn hoạt tính.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 27
Vi khuẩn : chúng chiếm ưu thế ( 90%) trong hệ thống xử lý. Sự phát triển của vi khuẩn phụ thuộc điều kiện mơi trường, các yếu tố về thiết kế, vận hành hệ thống và tính chất của nước thải. Vi khuẩn cĩ kích thước trung bình từ 0,3 – 1mm. Trong hệ thống bùn hoạt tính cĩ sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối, vi khuẩn tùy nghi và vi khuẩn kỵ khí. Một số vi khuẩn dị dưỡng thơng thường trong hệ thống bùn hoạt tính gồm cĩ: Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Citromonas, Flavobacterium, Pseudomonas và Zoogloea ( Jenkins, et al.,1993). Hai nhĩm vi khuẩn chịu trách nhiệm cho việc
chuyển hĩa amonia thành nitrat là: vi khuẩn Nitrobacter và Nitrosomonas.
Nấm : là cấu tử thuộc hệ thống bùn hoạt tính. Các vi sinh vật đa bào này tham gia vào quá trình trao đổi chất và cạnh tranh với vi khuẩn trong mơi trường hoạt động. Chỉ cĩ một lượng nhỏ nấm cĩ khả năng oxy hĩa NH3 thành nitrit và nitrat. Các loại nấm thơng thường là : Sphaerotilus natans và Zoogloea sp
(Curtis, 1969).
Hình 3.1.Nitrosomonas Hình 3.2.Zoogloea
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 28
Protozoan: là vi sinh vật cĩ kích thước 10 – 100 micron được phát hiện trong
hệ thống bùn hoạt tính. Đây là nhĩm vi sinh vật chỉ thị cho hoạt động của hệ thống xử lý nước thải. Trong hệ thống bùn hoạt tính, protozoan được chia làm 4 nhĩm chính: Protozoa, amip, flagellates và ciliates ( dạng bơi tự do, dạng bị trườn, dạng cĩ tiên mao).
Protozoa :là một tổ chức lớn nằm trong nhĩm eukaryotic, với hơn
50.000 lồi đã được biết đến. Thật ra, động vật nguyên sinh là các sinh vật đơn bào nhưng cấu trúc tế bào phức tạp hơn, lớn hơn các vi khuẩn. Kích thước các động vật nguyên sinh thay đổi trong khoảng từ 4 – 500mm.
Amip: thường xuất hiện trong nước thải đầu vào, nhưng khơng tồn tại
lâu tại các bể hiếu khí. Amip chỉ sinh trưởng nhanh trong các bể hiếu
khí cĩ tải cao. Chúng di chuyển chậm và khĩ cạnh tranh thức ăn, nhất là khi nguồn thức ăn bị hạn chế, nên chúng chỉ chiếm ưu thế tại các bể hiếu khí trong một khoảng thời gian ngắn. Thức ăn của Amip là các chất hữu cơ cĩ kích thước nhỏ. Hệ thống bùn hoạt tính xuất hiện nhiều
Amip chứng tỏ đang bị sốc tải. Khi đĩ DO thấp ( amip tồn tại được trong mơi trường DO rất thấp).
Hình 3.5.Protozoa
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 29
Flagellates : ngay sau khi Amip bắt đầu biến mất, nhưng nước thải vẫn
cịn chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, thì Flagellates xuất hiện. Phần
lớn Flagellates hấp thụ các chất dinh dưỡng hịa tan. Cả Flagellates và vi khuẩn đều sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn thức ăn. Tuy nhiên, khi thức ăn giảm Flagellates khĩ cạnh tranh thức ăn với vi khuẩn nên giảm số lượng. Nếu Flagellates xuất hiện nhiều ở giai đoạn ổn định, điều này chứng tỏ nước thải vẫn cịn chứa một lượng lớn chất hữu cơ hịa tan.
Ciliates : thức ăn của Ciliates là vi khuẩn và các chất đặc trưng.
Ciliates cạnh tranh nguồn thức ăn với Rotifer. Sự hiện diện của Ciliates
chứng tỏ bùn hoạt tính tốt, đã tạo bơng và phần lớn các chất hữu cơ đã được loại bỏ. Cĩ 3 loại Ciliates : các Ciliates bơi tự do xuất hiện khi Flagellate bắt đầu biến mất, số lượng vi khuẩn tăng cao; chính vi khuẩn là nguồn thức ăn của các Ciliates bơi tự do này. Các lồi Ciliate trườn, bị: khi kích thước bùn lớn và ổn định, lồi Ciliate này chui vào trong bùn, cạnh tranh thức ăn với lồi Ciliate bơi tự do là nhờ vào khả năng này. Các lồi Ciliate cĩ tiên mao: xuất hiện ở bùn đã rất ổn định, trong các loại bùn này thì chúng và các lồi Ciliate trườn, bị cạnh
tranh nhau về thức ăn. Ciliates hiện diện trong bùn hoạt tính là Aspidisca costata, Carchesium polypinum, Chilodonella uncinata, Opercularia coarcta, Trachelophyllum pusillum…. Ciliates cĩ nhiệm
vụ loại bỏ Escherichia Coli bằng cách ăn hoặc tạo cụm. Trong thực tế, bùn hoạt tính cĩ thể khử 91 – 99% E.Coli.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 30
Rotifer: là động vật đa bào cĩ 2 bộ tiên mao chuyển động xoay trịn, làm cho
hình dạng của chúng như 2 bánh xe xoay đối nhau. Chúng di động nhanh trong nước, cĩ khả năng xáo trộn mạnh nguồn nước tìm nguồn thức ăn, giống
Protozoa. Đây là vi sinh vật hiếu khí tuyệt đối, khá nhạy cảm với độc tính của
nước thải. Chúng thường xuất hiện trong hệ thống bùn hoạt tính đã ổn định, nước cĩ hàm lượng hữu cơ thấp. Rotifer hiếm khi được phát hiện với số lượng lớn trong các hệ thống xử lý nước thải. Vai trị chính của Rotifer là loại bỏ vi khuẩn và kích thích sự tạo bơng của bùn. Chính Rotifer sử dụng vi khuẩn
khơng tạo bơng, làm giảm độ đục của nước thải. Các màng nhầy được Rotifer tiết ra ở miệng và chân giúp bùn kết bơng dễ dàng. Rotifer cần thời gian khá dài để thích nghi trong quá trình xử lý. Rotifer phát hiện trong bùn cũ và điều kiện O2 đầy đủ. Nhạy cảm với độc tố và sự thay đổi thành phần nước thải.