Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng khả năng hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ hịa tan được các vi sinh vật sử dụng làm nguồn thức ăn cho sự tăng trưởng của chúng. Trong quá trình tăng trưởng các vi sinh vật chuyển hố chất ơ nhiễm này thành dioxide cacbon, nước và các tế bào mới (sinh khối bùn). Các chất ơ nhiễm được loại bỏ thơng qua cơng trình lắng để tách bùn ra khỏi nước thải.
Trong trường hợp một bình chứa được đổ đầy một hỗn hợp của nước thải và một lượng vi sinh vật đã thích nghi (bùn hoạt tính), các vi sinh vật sẽ bắt đầu chuyển hố các chất ơ nhiễm hữu cơ (cơ chất). Sự phân huỷ cơ chất bởi vi sinh vật sẽ làm giảm nồng độ chất ơ nhiễm theo thời gian, đồng thời làm tăng khối lượng tế bào. Quá trình chuyển hố cơ chất và tăng trưởng sinh khối được minh họa bằng đường cong tăng trưởng.
Hình 4.1. Quan hệ giữa sự tăng trưởng sinh khối và sự khử cơ chất.
Phần thấp hơn của đường cong gọi là pha tăng trưởng logarit: trong pha này sự tăng trưởng của tế bào cực đại do nguồn thức ăn đầy đủ. Do quá trình tăng trưởng tiếp tục nên nguồn thức ăn cạn dần và pha tăng trưởng suy giảm xảy ra. Tiếp theo sự thiếu hụt nguồn thức ăn, các tế bào vi khuẩn bắt đầu chết và được sử dụng bởi
Pha logarit Pha suy giảm Pha hơ hấp nội sinh
Vi khuẩn
Chương 4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGAØNH MƠI TRƯỜNG_ SVTH: TRẦN VĂN DUNG Trang 53
những vi sinh vật cịn lại. Pha này gọi là pha hơ hấp nội sinh hoặc pha tự oxy hố và kết quả là khối lượng sinh khối giảm. Trong một số trường hợp, cĩ thể tồn tại một pha phía trước pha tăng trưởng logarite, đây là giai đoạn mà vi sinh vật thích nghi với nguồn thức ăn mới và mơi trường mới.
Trong một hệ thống xử lý sinh học tiêu biểu, nước thải cĩ thể đi vào một bể chứa kín hoặc hở, hoặc được lưu lại trong một hồ chứa trong một khoảng thời gian nhất định, đĩ là thời gian lưu nước. Trong thời gian này, quá trình phân huỷ và loại bỏ chất ơ nhiễm bởi vi sinh vật xảy ra. Pha tăng trưởng vi sinh vật ở cơng trình xử lý cĩ thể được kiểm sốt thơng qua việc khống chế nồng độ cơ chất hoặc tải trọng hữu cơ.
Tất cả các vi khuẩn sử dụng trong xử lý nước thải cĩ thể được phân chia thành 3 nhĩm tùy thuộc vào khả năng sử dụng oxy của chúng. Các vi sinh vật mà chỉ tồn tại khi được cung cấp oxy phân tử được gọi là nhĩm hiếu khí nghiêm ngặt. Các vi sinh vật cĩ khả năng sống trong mơi trường cĩ hoặc khơng cĩ oxy phân tử đựơc gọi là nhĩm tùy tiện. Các hệ thống xử lý sinh học sử dụng biện pháp làm thống để cung cấp oxy cho vi sinh vật gọi là các quá trình hiếu khí, trong đĩ các hệ thống sử dụng vi sinh vật kỵ khí để thực hiện phản ứng sinh học gọi là các quá trình kỵ khí.
Các phản ứng sinh hố xảy ra bên trong các quá trình hiếu khí và kỵ khí là khác nhau vì vậy sản phẩm cuối cùng của hai quá trình này cũng khác nhau. Các sản phẩm cuối cùng của quá trình hiếu khí chủ yếu là H2O, Cacbon dioxide, Nitrat và Sulphate, trong khi đĩ các sản phẩm của quá trình kỵ khí là khí Mêtan, Amonia, Carbon dioxide, Sulfit và các Mercaptan.