Phương phỏp sinh học dựa trờn hoạt tớnh của cỏc loại sinh vật cú trong nước thải để oxy húa cỏc chất hữu cơ hũa tan và khụng hũa tan trong nước thải
nhờ đú mà nước thải được làm sạch khỏi cỏc chất bẩn hữu cơ. Tựy theo loại vi sinh vật được sử dụng người ta cú thể chia thành 3 nhúm: hiếu khớ, kỵ khớ và tựy nghi. Tựy theo tớnh chất, lưu lượng nước thải, khớ hậu, địa hỡnh... mà cú thể sử dụng 1 trong 3 phương phỏp trờn.
Cỏc cụng trỡnh xử lý nước thải bằng phương phỏp sinh học cú thể thực hiện trong điều kiện tự nhiờn như cỏnh đồng tưới, cỏnh đồng lọc, hồ ổn định hoặc trong cỏc cụng trỡnh nhõn tạo như bể thổi khớ, bể lọc sinh học, cỏc hồ ổn định, aeroten, biophin,...
• Cỏnh đồng tưới cỏnh đồng lọc: bản chất của quỏ trỡnh này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất, nước thải được lọc qua cỏc lớp đất, cỏc chất lơ lửng, keo tụ được giữ lại trờn bề mặt và trong cỏc ống mao dẫn, tạo thành những màng vi sinh vật cú khả năng hấp thụ trờn bề mặt của nú cỏc chất bẩn hũa tan trong nước thải. Cỏc vi khuẩn hiếu khớ sử dụng oxy của khụng khớ để phõn hủy cỏc chất hữu cơ tạo thành cỏc hợp chất vụ cơ.
• Ao hồ ổn định: để oxy húa hoàn toàn chất hữu cơ và khử nitơ,
phụtpho trong nước thải nhờ quỏ trỡnh quang hợp, nitơrat húa và khử nitơrat. Đõy là phương phỏp xử lý sinh học đơn giản nhất. Nước thải được cho vào cỏc hồ chứa trong nhiều ngày phụ thuộc vào nhiệt độ. Cỏc loại vi sinh vật hiếu khớ, kỵ khớ hoặc tựy nghi sử dụng oxy của khụng khớ hoặc của rong tảo trong ao hồ qua quỏ trỡnh hoạt động tự nhiờn của chỳng để oxy húa cỏc chất hữu cơ.
Axit hữu cơ
(CH3COOH) CH4, CO2, NH3Chất hữu cơ Chất hữu cơ (2CH2O) Nước ra đó xử lý + Tế bào Tảo, vi khuẩn Bựn lắng Tế bào chết TẢO VSV Hiếu khớ CO2, NH3+, PO43- NƯỚC THẢI Tế bào mới O2 CO2, O2 Giú VSV kị khớ
- Hồ hiếu khớ thường cạn từ 0,4-0,6m để ỏnh sỏng Mặt Trời xõm nhập vào nhiều nhất, khụng khớ thụng từ mặt đến đỏy hồ. Oxy cần thiết để sinh vật oxy húa hiếu khớ cỏc chất hữu cơ do rong tảo tạo ra trong quỏ trỡnh quang hợp và oxy trong khụng khớ khuếch tỏn theo mặt nước; cũn rong tảo lại sử dụng CO2, photphat, nitơ amụn do vi khuẩn hiếu khớ tạo ra trong quỏ trỡnh oxy húa cỏc hợp chất hữu cơ.
- Hồ kỵ khớ thường sõu từ 2-5 m, khụng cần oxy hũa tan cho cỏc hoạt động vi sinh. Cỏc loại vi khuẩn kỵ khớ dựng oxy từ cỏc hợp chất như nitrat, sunfat để oxy húa cỏc chất hữu cơ thành khớ CH4 và khớ CO2.
- Hồ tựy nghi được sử dụng nhiều hơn cả, hồ thường sõu từ 0,9-1,8 m. Trong hồ tựy tiện diễn ra 2 quỏ trỡnh song song, oxy hoỏ cỏc chất bẩn hữu cơ hũa tan ở bề mặt, cũn lớp bựn dưới đỏy sẽ bị phõn hủy kỵ khớ tạo ra mờ tan và cỏc hợp chất bị khử khỏc.
Đặc điểm của hồ này xột theo chiều sõu chia làm 3 vựng: vựng trờn cựng là vựng hiếu khớ, vựng giữa là vựng trung gian, cũn vựng dưới là vựng kỵ khớ.
• Bể lọc sinh vật : được sử dụng rộng rói để xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khớ. Đú là 1 bể hỡnh vuụng, hỡnh chữ nhật hoặc hỡnh trũn trờn mặt bằng. Trong bể cú chứa vật liệu lọc bằng đỏ dăm, gạch vỡ, sỏi đỏ hoặc bằng chất dẻo.
Trong bể lọc sinh vật, khi nước thải chảy qua trờn mặt cỏc hạt vật liệu lọc sẽ hỡnh thành cỏc vi sinh vật gọi là màng vi sinh vật. Khi nước chảy qua màng vi sinh vật cỏc chất hữu cơ sẽ bị khử.
Bể lọc sinh vật là cụng trỡnh làm sạch hiếu khớ và đa số cỏc loại vi sinh vật đều cần thiết oxy nhưng thực chất bể vi sinh vật là hệ tựy tiện vỡ bắt đầu thỡ vi sinh vật gồm hệ hiếu khớ nhưng khi màng vi sinh vật đó hỡnh thành thỡ sẽ tạo ra lớp yếm khớ nằm giữa bề mặt hạt vật liệu lọc và lớp hiếu khớ hoạt tớnh nằm ngoài màng sinh vật.
• Bể aeroten : là bể cú hỡnh chữ nhật trờn mặt bằng, nước thải chảy vào bể được hũa trộn với bựn hoạt tớnh tuần hoàn. Bựn hoạt tớnh trong aeroten tồn tại dưới dạng bụng xốp, tập hợp chủ yếu cỏc quần thể vi sinh vật khoỏng húa cú khả năng hấp thụ và oxy húa chất bẩn hữu cơ nhờ oxy cú trong nước thải.
Để đảm bảo cú oxy thường xuyờn và trộn đều nước thải với bựn hoạt tớnh người ta cấp khớ cho aeroten bằng cỏc hệ thống khuấy trộn cơ khớ, hệ thống cấp khớ nộn hoặc kết hợp cả hai loại này.