6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.2. Đặc điểm màng sinh học
Trong số các vi sinh vật phát triển trên lớp màng sinh học sẽ có những loài sinh ra các polysacarit có tính chất như là các chất dẻo (gọi là polime sinh học) tạo thành màng (màng sinh học). Màng sinh học được dày lên dần do sinh khối hay vi sinh vật bám dính trên các chất mang.
Màng này có khả năng oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc, ngoài ra màng này có khả năng hấp phụ các chất bẩn lơ lửng hoặc trứng giun sán.
Màng sinh học được tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí, song cũng có các loài vi khuẩn kị khí và tùy tiện. Ở ngoài cùng lớp màng là lớp hiếu khí, rất dễ thấy các loại trực khuẩn Bacillus. Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện như Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Microcosus. Lớp sâu bên trong màng là các vi khuẩn kị khí khử lưu huỳnh và khử nitrat Desulofovibuo. Với đặc điểm như vậy, màng sinh học có thể oxi hóa được tất
cả các chất hữu cơ dễ bị phân hủy có trong nước thải [2], [13], [39].
Màng sinh học được dùng trong các phin lọc sinh học hiếu khí hoặc đĩa quay sinh học.
1.6.2.1. Bể lọc sinh học (biofilter)
Ở đây vi sinh vật được sinh trưởng gắn kết trên các vật liệu lọc tạo thành màng lọc. Các hạt vật liệu gắn kết vi sinh vật được nạp trên cột lọc tạo thành pha tĩnh. Còn nước thải và không khí được đưa vào dưới dạng pha động.
Các hạt vật liệu này thường là các hạt đá, sỏi hoặc là các hạt chất dẻo, có diện tích bề mặt, độ xốp lớn để vi sinh vật có thể gắn kết lên.
* Nguyên lý của quá trình:
Khi các tạp chất hữu cơ có trong nước thải đi qua hệ thống, chúng sẽ tiếp xúc với lớp màng sinh học và sẽ bị hấp phụ vào màng sinh học (dày khoảng 0,1 – 0,2 mm), tại đây chúng sẽ bị phân hủy sinh học hiếu khí. Do đó lớp màng sinh học sẽ ngày càng dày lên, càng đi sâu vào phía trong của màng sinh học oxi càng giảm đi nên phía sát bề mặt vật liệu lọc trở thành môi trường kị khí. Khi lớp màng sinh học dày lên thì lớp ngoài có thể sẽ bị rửa trôi theo dòng nước, khi đó lớp màng mới sẽ hình thành trên vật liệu lọc và quá trình lại tiếp tục.
Như vậy, trong quá trình xử lý ngoài nước đã xử lý đi ra còn có thể kéo theo các bùn sinh học (bùn hoạt tính) nên cần lọc qua một bể lọc thứ cấp để tách loại các loại tạp chất kéo theo này.
Phương pháp lọc sinh học được chia thành nhiều loại:
- Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc nhỏ giọt). - Lọc sinh học với lớp vật liệu ngập trong nước.
- Lọc sinh học với lớp vật liệu là các hạt cố định.
Hệ thống này gồm một loạt đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau một khoảng nhỏ. Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong máng chứa nước thải, phần còn lại tiếp xúc với không khí. Các vi sinh vật bám trên các đĩa quay tạo thành màng sinh học. Khi đĩa quay đã tạo cho màng sinh học có khả năng thay đổi liên tục trạng thái tiếp xúc: tiếp xúc với các tập chất hữu cơ khi chuyển động trong nước thải và sau đó lại tiếp xúc với oxi không khí khi ra khỏi nước thải. Đĩa quay được nhờ motor hoặc sức gió. Nhờ quay liên tục mà màng sinh học vừa tiếp xúc được với không khí, vừa tiếp xúc được với chất hữu cơ trong nước thải, vì vậy chất hữu cơ phân hủy nhanh.