1.4.4. Ưu thế của phương pháp vi sinh vật
Phương pháp vi sinh vật ln được ưu tiên trong q trình xử lý vì:
- Vi sinh vật có kích thước vơ cùng nhỏ bé nên diện tích bề mặt của một tập đoàn VSV là rất lớn, do vậy khả năng tiếp xúc với chất cần xử lý cao.
X mg/l A B C D E F t
- Năng lượng hấp thu và chuyển hóa lớn, vượt xa sinh vật bậc cao. Khả năng sinh trưởng và phát triển mạnh, thời gian nhân đôi số lượng tế bào ngắn. - Khả năng thích ứng với mơi trường tốt.
- Có khả năng kết dính (có màng nhày) nên dễ tách khỏi nước sau quá trình xử lý. Việc tách sinh khối VSV là vô cùng quan trọng trong quá trình xử lý. Những VSV có màng nhày, dễ kết dính thì được ứng dụng để xử lý môi trường nhiều.
- Kinh tế, an tồn cho con người, khơng gây ơ nhiễm thứ cấp.
- Sản phẩm của q trình xử lý có thể sử dụng làm phân bón hoặc phục vụ chăn ni.
1.4.5. Bùn hạt hiếu khí
Bùn hạt là tập hợp các sinh khối lơ lửng kết dính lại với nhau tạo thành hạt, là sản phẩm của quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện được cấp khí và các chất nền cần thiết.
Bùn hạt trước đây được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị phân hủy kỵ khí dịng chảy ngược (UASB), hiện nay đang mở rộng ứng dụng dưới dạng bùn hạt hiếu khí.
Bùn hạt thường có cấu trúc 3 lớp:
- Lớp trong cùng: Gồm vi khuẩn methanothrix, những tế bào hình thành trung tâm của bùn hạt.
- Lớp giữa: Là những vi khuẩn hình gậy của nhóm vi khuẩn sử dụng acetone sinh hydro, nhóm sử dụng hydro.
- Lớp ngồi cùng: Nhóm vi khuẩn hình gậy, hình sợi và hình cầu, hỗn hợp vi khuẩn lên men sinh khí hydro.
Mỗi cấu trúc bùn hạt là tập hợp các nhóm vi khuẩn khác nhau cần thiết cho q trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ, thành phần của bùn hạt phụ thuộc vào loại cơ chất
Cơ chế tạo bùn hạt: Quá trình tạo hạt là quá trình các bơng bùn kết dính với nhau dưới tác dụng của polyme ngoại bào. Lực xáo trộn càng mạnh thì các vi sinh vật càng tiết ra nhiều polyme ngoại bào để kết dính lại với nhau hoặc là sẽ bị rửa
trôi ra ngoài. Độ xáo trộn cao tạo điều kiện va chạm tốt và tác động xốy hình elip làm các hạt được vo trịn, bề mặt mịn có dạng hình cầu, đặc chắc. Trong thực tế các giai đoạn hình thành hạt bùn được chia theo cơ chế như sau: Thích nghi, hình thành hạt và trưởng thành. Ban đầu hình thành là những viên dạng sợi trong bể phản ứng, bắt đầu phát triển nhanh hơn tạo thành hạt và được gọi là những hạt ban đầu. Giai đoạn tương ứng từ lúc bắt đầu cho đến khi hình thành hạt ban đầu gọi là giai đoạn thích nghi. Giai đoạn hình thành hạt tương ứng từ những hạt ban đầu đến điểm trưởng thành. Dựa vào sự phân loại trên, quá trình hình thành hạt được bắt đầu và sau đó trưởng thành trong bể phản ứng [20,25].
Bùn nuôi trong bể phản ứng theo mẻ SBR là dạng bùn sợi màu nâu, lỏng lẻo. Trong thời gian tồn tại, hầu hết bùn trong bể phản ứng biến đổi thành dạng bông. Sau 8 tuần, bùn dạng bông ban đầu biến đổi thành bùn hạt. Sau một thời gian hoạt động bùn hạt xuất hiện trong khi những bông bùn vẫn chiếm ưu thế trong bể phản ứng. Bùn hạt ban đầu hình thành trong bể phản ứng SBR có kích thước nhỏ, và có hình dạng khơng rõ ràng. Những hạt nhỏ phát triển nhanh chóng trong những ngày tiếp theo, kết quả dẫn đến sự lớn lên của hạt. Sau thời gian này, bùn trong bể phản ứng gần như hoàn toàn là hạt và quan sát không thấy sinh khối lơ lửng hiện diện [25].
Bùn hạt được hình thành trên môi trường đầy đủ chất dinh dưỡng, các điều kiện vận hành nghiêm ngặt như pH = 6.8 - 7.2, DO phải lớn hơn 2 mg/l, thời gian lưu nước càng ngắn thì khả năng tạo hạt càng cao. Thành phần nước trong bùn hạt hiếu khí là 94,3%. Thành phần nước trong hạt kỵ khí là 97,2%.