6.3.1. Sinh vật hiếu khí
Để thiết kế và vận hành hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí một cách hiệu quả cần phải hiểu rõ vai trò quan trọng của quần thể vi sinh vật. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Một cách tổng quát, vi sinh vật tồn tại trong hệ thống bùn hoạt tính bao gồm
Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio,
Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm
vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại.
6.3.2. Sinh vật kỵ khí
Trong phân giải yếm khí các quá trình thủy phân và lên men xảy ra dưới tác dụng của nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Thành phần của khu hệ vi sinh vật trong phân giải yếm khí phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của các chất ô nhiễm có trong nước thải.
Ba nhóm vi khuẩn chính tham gia vào quá trình là nhóm vi sinh vật thủy phân ch6át hữu cơ, nhóm vi sinh vật tạo acid bao gồm các loài: Clostridium spp., Peptococcus anaerobus, Bifidobacterium spp., Desulphovibrio spp., Corynebacterium
spp., Lactobacillus, Actonomyces, Staphylococcus và Escherichia coli, và nhóm vi
sinh vật sinh methane gồm các loài dạng hình que (Methanobacterium,
Methanobacillus), dạng hình cầu (Methanococcus, Methanosarcina).
- Vi sinh vật trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ
+ Môi trường giàu xenlulo thường có các vi khuẩn: Bacillus, Pseudocuonas, Alcaligenes.
+ Môi trường giàu tinh bột: Micrococus, Lactobacilleu, Pseudoconas spe, Clostridium.
+ Môi trường giàu protein: Bacillus, Bacterium coli và E. coli, Clostridium, Proteus.
+ Môi trường giàu lipit: Bacterioides, Bacillus, Alcaligenes,
Pseudodonionas.
Trong đó các chủng: Bacillus, Clotridium, Lactobacillus, Bacterioides,
Pseudomonas và Enterobacter chiếm đa số.
Phần lớn các vi khuẩn thủy phân và lên men axit hữu cơ ít nhạy cảm với môi trường. Chúng có thể phát triển trong giải pH = 2 ÷ 7. Tuy nhiên pH tối ưu từ 5 ÷ 7 ở nhiệt độ 33 – 40oC.
- Vi khuẩn Axetogene
Vi khuẩn tạo axit axetic thường phát triển trong môi trường cùng với vi khuẩn metan hóa. Vi khuẩn Axetogen tạo ra H2 trong quá trình lên men nhưng nó lại bị chính sản phẩm này bị ức chế vì vậy trong môi trường có các vi khuẩn metan hóa, khí H2 hoặc H+ sẽ được sử dụng để khử CO2.
Một số chủng vi khuẩn Acetogen có hiệu quả metan hóa cao như:
Syntrophobacter wolonii, Syntro. wwolfei và Syntro. Buswelii (Nhiệt độ tối ưu: 33 ÷
40oC, pH: 6 ÷ 8).
Hai nhóm vi khuẩn khác cũng có khả năng tạo Axetic như:
+ Nhóm vi khuẩn khử sunfat: Selenomonas, Clostridium, Riminococcus và
Desulfovibrio. Trong môi trường hỗn hợp với vi khuẩn metan hóa, tạo sản phẩm chủ
yếu là axit axetic.
+ Nhóm vi khuẩn Homoacetogen, chúng tạo axit acetic từ CO2 và H2. 2CO2 + 4H2 → CH3 COOH + 2H2O
Nhóm này có ý nghĩa đặc biệt vì chúng cạnh tranh với vi khuẩn metan trong việc sử dụng H2.
- Vi khuẩn metan hóa
Vi khuẩn metan hóa khá đa dạng. Chúng được chia thành hai nhóm chính:
+ Nhóm vi khuẩn ưa ấm (Mesophyl) gồm: Methanococcus, Methanobacterium, Methanosarcina. Phát triển ở nhiệt độ 35 ÷ 38oC, pH: 6,8 ÷ 7,5.
+ Nhóm vi khuẩn ưa nóng (Thermophyl): Methanobacillus, Methanothrix và Methanospirillum. Phát triển tốt ở nhiệt độ 55 ÷ 60oC.
Vi khuẩn lên men metan là những vi khuẩn yếm khí nghiêm ngặt, chúng rất mẫn cảm với sự có mặt của O2 vì vậy yêu cầu thiết bị lên men phải kín, pH tối ưu: 6,8 ÷ 7,5.