L ỜI CẢM ƠN
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1.5.3. Lớp màng biofilm
1.5.3.1. Cấu tạo lớp màng biofilm
Lớp màng biofilm là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể. Chủng loại vi sinh vật trong màng biofilm tương tự như đối với hệ thống xử lý bùn hoạt tính lơ lửng. Màng sinh học cĩ thể được bao gồm bất kỳ loại vi sinh vật, bao gồm tảo, nấm, vi khuẩn, Achaea, và
động vật nguyên sinh metazoa, và trong hầu hết các màng sinh học tự nhiên bao gồm các
cộng đồng vi khuẩn phức tạp với nhiều lồi [38, 49]. Hầu hết các vi sinh vật trên màng
biofilm thuộc loại dị dưỡng với vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế. Lớp màng biofilm được chia
K1 K2 K3
Biofilm Chip Natrix
thành hai lớp: lớp màng nền và lớp màng bề mặt. Lớp màng nền ít bịảnh hưởng bởi điều kiện vận hành, lớp màng bề mặt là nơi diễn ra sự khuếch tán và hấp phụ các hợp chất hữu cơ vào
bên trong lớp màng, đồng thời là nơi phân rã các vi sinh vật chết đi vào lại mơi trường nước.
1.5.3.2. Cơ chế hấp phụ và khuếch tán chất dinh dưỡng qua lớp màng biofilm
Các vi sinh vật tùy tiện cĩ thể sử dụng oxy hịa tan trong hỗn hợp nước thải, nếu oxy hịa tan khơng cĩ sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng nitrit/nitrat như là chất nhận điện tử. Tại bề mặt của màng biofilm là lớp chất lỏng ứ đọng để phân lập lớp màng biofilm với chất lỏng
được xáo trộn trong bể phản ứng. Chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán qua lớp chất lỏng ứ đọng từ hỗn hợp chất lỏng xáo trộn trong bể MBBR tới lớp màng biofilm. Trong khi chất
dinh dưỡng và oxy khuếch tán thơng qua lớp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh
học sản xuất ra những sản phẩm khuếch tán từlớp màng biofilm ngược lại hỗn hợp chất lỏng
được xáo trộn trong bể MBBR. Quá trình khuếch tán vào và ra lớp màng biofilm vẫn tiếp tục xảy ra. Khi các vi sinh vật phát triển, sinh khối phát triển và ngày càng dày đặc. Bề dày của sinh khối ảnh hưởng đến khả năng hịa tan oxy và chất bề mặt trong bể phản ứng đến các quần thể vi sinh vật.
Các vi sinh vật ở lớp ngồi cùng của lớp màng biofilm là lối vào đầu tiên để oxy hịa tan và chất bề mặt khuếch tán qua màng biofilm. Khi oxy hịa tan và chất lỏng ứ đọng khuếch tán qua mỗi lớp nằm phía sau so với lớp ngồi cùng của màng biofilm thì sẽ được các vi sinh vật tiêu thụ nhiều hơn so với lớp biofilm phía trước. Sự giảm nồng độ oxy hịa tan qua lớp màng
biofilm đã tạo ra các lớp hiếu khí, tùy tiện, kỵ khí trên màng biofilm.
Khơng giống như sự phát triển của hệ thống lơ lửng khác, tốc độ phản ứng trong một bể
cĩ giá thể di chuyển phụ thuộc tuyến tính hay gần tuyến tính với nồng độ oxy trong điều kiện bị hạn chế oxy. Quá trình này cĩ thể quan sát thấy từ tốc độ oxy khuếch tán qua các lớp chất lỏng ứ đọng và thâm nhập các màng sinh học [38, 69]. Một số lượng lớn nồng độ oxy cao hơn
làm tăng gradient khuếch tán qua màng sinh học này.
Sự tăng cường năng lượng xáo trộn dưới quá trình tăng vận tốc thổi khí cũng giúp cải
thiện sự tiếp xúc của chất lỏng tới màng sinh học. Nếu tải trọng hữu cơ được giữ cố định (ví
dụ, dựa vào độ dày và thành phần màng sinh học), tốc độ Nitrat hĩa cĩ thể được dự kiến sẽ
1.5.3.3. Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thối của màng vi sinh vật
Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật dính bám trên giá thể gồm 3 giai đoạn:
a. Giai đoạn 1: Khi màng vi sinh vật rất mỏng, chưa phủ hết bề mặt rắn. Trong điều kiện này
tất cả các vi sinh vật phát triển như nhau, cùng điều kiện, sự phát triển giống như quá trình vi
sinh vật lơ lửng.
b. Giai đoạn 2: Cĩ dạng logarit, độ dày màng bắt đầu tăng dần. Vi sinh vật sử dụng chất dinh
dưỡng để tổng hợp tế bào và tạo sinh khối. Bề dày lớp màng hiệu quả được xác định trong
giai đoạn này.
c. Giai đoạn 3: Lúc này bề dày màng khơng thay đổi nhiều và được giữ cố định. Sự trao đổi
chất diễn ra để phân hủy chất hữu cơ thành CO2 và nước. Lượng vi sinh vật khơng thay đổi
do chiều dày lớp màng hiệu quả khơng thay đổi và khơng cĩ sự gia tăng sinh khối trong giai
đoạn này.