Bùn vi sinh/Bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là gì?

Bùn hoạt tính là tập hợp quần thể Vi sinh vật, sinh vật bao gồm: các loại vi khuẩn, nấm, tích trùng, các loài động vật không xương, các loài động vật bậc cao khác.

Bùn hoạt tính được sinh ra từ quá trình hoạt động của hệ thỗng xử lý nước thải, đặc biệt trong phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Bùn hoạt tính có màu nâu và có vai trò đặc biệt quan trọng trong các công trình xử lý nước thải.

Đặc tính của bùn hoạt tính

Với đặc tính của bùn hoạt tính thì các vi sinh vật sử dụng trực tiếp các chất hữu cơ trong nước thải vì thế mà loại bỏ được các chất hữu cơ độc hại ra khỏi nguồn nước.

Quá trình làm sạch nước thải được thực hiện bới 8 nhóm Vi khuẩn

Vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn có thể chia làm 8 nhóm sau:

1. Alkaligenes – Achromobacter
2. Athrobacter baccillus
3. Cytophaga – Flavobacterium
4. Pseudomonas – Vibrio aeromonas
5. Achrobacter
6. Pseudomonas
7. Enterobacteriaceae
8. Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micrococus;

Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính thường tập trung vào đặc tính xử lý nước thải của các loại Vi sinh vật, đặc biệt là phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của chất hữu cơ có trong nước thải. Quần thể vi sinh vật nầy có chủng loại không đa dạng như quần thể vi sinh vật trong các ao, hồ , sông, suối, trong đó: hoàn toàn không có các cá thể giun, tảo, bọ, các loại hạ đẳng. Tuy nhiên, riêng quần thể vi sinh vật thì bùn hoạt tính đa dạng hơn rất nhiều.

Như đã đề cập ở trên thì Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật có vai trò quan trọng trong phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Do đó, bản chất về thành phần, nồng độ cũng như đặc tính của các hợp chất hữu cơ có trong nước thải quyết định thành phần vi sinh vật trong bùn hoạt tính.

Quá trình hình thành bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải

Trong quá trình phát triển sinh khối, vi sinh vật tiến hành đồng hóa, hấp thụ, bẻ gãy liên kết của các chất dinh dưỡng có trong nước thải. Các vi sinh vật sinh sản bằng cách nhân đôi tế bào là chủ yếu. Tuy nhiên, quá trình sinh sản xủa vi sinh vật không phải đến vô tận mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thức ăn, pH, nhiệt độ.. Khi một trong số các yếu tố trên không thuận lợi thì quá trình sinh sản nhất định sẽ ngừng lại.

Tăng trưởng sinh khối của bùn hoạt tính trải qua 4 giai đoạn như sau:

• Giai đoạn tăng trưởng chậm:

Ở giai đoạn nầy các loại vi sinh vật cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng. tuy nhiên giai đoạn này ngắn hơn so với giai đoạn phát triển chậm của số lượng vi khuẩn.

• Giai đoạn tăng sinh khối theo logarit:

Tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi khuẩn phụ thuộc vào khả năng xử lý chất nền của vi khuẩn. Giai đoạn nầy, Vi sinh vật sử dụng chất dinh dưỡng và tăng trưởng sinh khối.

• Giai đoạn tăng trưởng chậm dần:

Quá trình tăng sinh khối giảm tức là Tốc độ tăng sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng của môi trường cạn kiệt.

• Giai đoạn hô hấp nội bào:

Nồng độ các chất dinh dưỡng cho tế bào cạn kiệt, vi khuẩn phải thực hiện trao đổi chất bằng chính các nguyên sinh chất có trong tế bào. Sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng còn lại trong tế bào đã chết khuyếch tán ra ngoài để cấp cho tế bào sống.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật trong bùn hoạt tính.

Để quần thể vi sinh vật trong bùn phát triển tốt thì Môi trường phải đáp ứng được các điều kiện về Thức ăn, nhiệt độ, pH..

• Thức ăn hay thông số COD, BOD

Khi nuôi cấy bùn vi sinh cần phải duy trì lượng chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải ở mức độ phù hợp cho sự phát triển của vi sinh vật. Đối với nước thải của nhiều chất hữu cơ hay các trạm xử lý nước thải đã vận hành ổn định thì môi trường giàu chất hữu cơ phù hợp cho vi sinh vật. Đối với nhiều trường hợp nước thải “quá sạch” không đảm bảo cho sự phát triển vi sinh vật nên cần phải bổ xung thêm chất hữu cơ để duy trì lượng bùn có trong hệ thống. Nếu không lượng bùn sẽ chết đi.

Các thông số COD, BOD thì đơn vị vận hành trạm xử lý sẽ phải tính toán các thông  số phù hợp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của hệ vi sinh vật.

• Tốc độ dòng chảy

Cần điều chỉnh tốc độ dòng chảy của bể phù hợp cho quá trình tiếp xúc – sinh trưởng – phát triển vi sinh vật. Nếu tốc độ dòng chảy thấp sẽ hạn chế quá trình tiếp xúc và sẽ giảm hiệu quả quá trình xử lý. Tốc độ dòng chảy quá cao sẽ gây xáo động, rửa trôi bùn khói hệ thống.

• Nhiệt độ

Nhiệt độ cần phải phù hợp với ngưỡng sinh trưởng và phát triển vi sinh vật. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển và quá trình xử lý nước.

• Các chất dinh dưỡng và các chất độc

Các chất dinh dưỡng đặc biệt là Ni tơ và Phốt pho có vai trò quan trong sự phát triển vi sinh vật. Do đó cần phải tính toán kỹ;

Đặc biệt cần xác định các chất độc có trong nước thải, các chất độc sẽ gây sốc hệ vi sinh và ảnh hưởng đến quá trình xử lý.

Các sự cố bùn vi sinh và cách khắc phục trong thực tế

Trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải, có rất nhiều  sự cố phát sinh liên quan đến bùn vi sinh. Một số tình trạng xảy ra và cách khắc phục như sau:

Bùn nổi nhiều trên bể hiếu khí:

Nguyên nhân hiện tượng nầy là do nồng độ cacbon trong nước thải cao, lương oxy cung cấp không đủ. Nhằm khắc phục hiện tượng trên chỉ cần ngừng nước thải vào hoặc giảm lượng nước thải vào, tăng oxy trong bể, hoặc nâng pH của dòng vào từ 8.5 – 9.

Quá trình bùn nổi trong bể hiếu khí sẽ làm giảm hiệu quả quá trình xử lý nước thải nên yêu cầu phải tách bùn hợp lý, tăng tiếp xúc giữa bùn và nước thải, tránh hiện tượng không tiếp xúc dẫn đến hiện tượng nổi và lắng đọng.

Bùn vi sinh nổi bọt trong hệ thống XLNT

Do đó, để khắc phục triêt để vấn đề trên thì trong bể xử lý thường lắp phễu phân phối bùn nhằm phân phối bùn đều vào trong nước thải, hoặc có thể khắc phục bằng cách tăng lượng bùn tuần hoàn.

Một nguyên nhân khác là bùn nổi do nồng độ dầu mỡ, chất béo tương đối lớn. Đối với trường hợp nầy nên tách sơ bộ lượng bùn hoặc tạm ngừng hoạt động hệ thống để khắc phục.

Bùn nổi bọt trắng

Hiện tượng xuất hiện

Bọt to, nổi rất nhiều và tăng dần đầy bể mặt.

Nguyên nhân:

• Cần phải kiểm tra nước đầu vào và chú ý đến các vấn đề như sau:
• Nếu giai đoạn đầu nuôi cấy bùn vi sinh thì do lưu lượng bị quá tải, cần giảm lưu lượng nước thải bơm vò.
• Lượng bùn vi sinh trong bể quá thấp thì cần tăng lượng bùn lên
• Nồng độ chất hữu cơ quá cao, gây nên sốc tải (đối với bể hiếu khí hoạt động tốt khi COD = 800 – 1000 mg/lít, nếu cao hơn 1200 mg/l thì sẽ bị sốc tải).
• Kiểm tra nước thải đầu vào có bị nhiễm độc tố hay các chất hóa học, chất hoạt động bể mặt hay không.
• Kiểm tra chế độ xả bùn, điều chỉnh về chế độ xả hợp lý nhằm tránh rửa trôi vi sinh ra khỏi bể.

Các cách khắc phục

• Kiểm tra nồng độ trong bể vi sinh bằng cách đo SV 30 phút, kiểm tra pH , DO
• SV30 quá thấp thì cần bổ xung thêm lượng vi sinh, chế phẩm sinh học , hoặc giảm lưu lượng nước thải đầu vào.
• SV30 bình thường thì cần tiếp tục triển khai kiểm tra pH, DO để tiếp tục điều chỉnh.

Bọt màu trắng, nổi bọt to, có bùn trên bề mặt các bọt nổi, bùn có màu đen

Hiện tượng xuất hiện

• Bọt trắng xuất hiện nhiều trên bề mặt bể, trên bề mặt bọt có lớp bùn vi sinh bám lên trên.

Nguyên nhân hiện tượng trên:

• Vi sinh vật bị chết, lượng vi sinh phân hủy tạo ra bọt khí, xác bùn vi sinh chết sẽ bám trên bề mặt đó.

Cách khắc phục:

• Cần phải thực hiện biện pháp cứu lượng vi sinh trong bể bằng cách ngừng sực khí, bơm nước thải ra khỏi bể và tiến hành bơm nước sạch vào bể và tiếp tục rút nước ra khỏi bể.

Bùn lắng chậm, bùn, bùn mịn, nước thải sau lắng 30 phút có màu vàng

Hiện tượng nhận biết

• Bùn nổi váng màu vàng trên bề mặt bể và lắng chậm

Nguyên nhân

• Do lượng thức ăn, chất hữu cơ trong bể quá thấp nên bùn vi sinh bị mất hoạt tính. Khi đó bùn vi sinh phát triển chậm, bùn mịn

Cách khắc phục

• Tăng lượng thức ăn cho vào bể bằng cách tăng lượng nước thải xử lý, bổ xung thêm dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển.

Bùn nổi trong bể lắng sau Aerotank

Hiện tượng nhận biết

• Bùn trong bể lắng không lắng mà nổi thành từng mảng hoặc nổi từng cục có màu đen hoặc nâu xẫm.

Nguyên nhân:

• Trong nước thải chứa nhiều vi sinh vật Nitrosomonat và Nitrosbacto oxy hóa Amoni thành Nitrat, khi bùn vi sinh qua bể lắng, bùn lắng dưới đáy bể lắng.
• Khi bùn lắng lại vi sinh vật tiêu thụ hết lượng DO trong dòng nước thải khi đó vi sinh vật bị thiếu khí sẽ tiêu thụ lượng oxy trong NO (khử Nitrat tạo thành khí Nito trong bông bùn, lúc này bông bùn trở nên nhẹ hơn nước và nổi lên trên bề mặt bể lắng (hiện tượng bùn nổi).

Các yếu tổ dẫn tới bùn bị nổi trên bề mặt bể lắng:

•  Thời gian lưu bùn lâu
• Nitrat tồn tại nhiều trong nước thải sau bể Aerotank
• Lượng COD sau xử lý Aerotank còn.

Cách khắc phục:

• Khắc phục tạm thời là không để bùn nằm trong bể lắng lâu, bằng cách tăng lượng bùn tuần hoàn, hạn chế các vùng chết (bùn không được bơm về, sau đó bạn, người vận hành hãy kiểm tra tính chất của nước thải đầu vào.
• Kiểm tra hiệu quả xử lý Nitrat (khử Nitrat) tại bể vi sinh thiếu khí (Anoxic).

Kiểm tra bùn hoạt tính trong hệ thống xử lý nước thải

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thì bùn vi sinh hoạt tính được phân thành 3 loại chính đó là bùn vi sinh hiếu khí, bùn vi sinh thiếu khí và bùn vi sinh kị khí.

Tùy vào từng loại nước thải mà bùn vi sinh có từng cách nhận biết về chất lượng khác nhau. Xulychatthai.com.vn chúng tôi xin giới thiệu quá trình kiểm tra cũng như đặc điểm chung của các loại bùn vi sinh hiện nay.

• Đối với bùn vi sinh hiếu khí:

Có màu nâu, bùn có dạng lơ lửng, dạng hỗn hợp dung dịch bằng đầu lắng thì có hiện tượng tạo bông. Nếu tắt máy sục khí hoặc khuấy trộn thì trong hỗn hợp hình thành bông bùn, các bông bùn nầy kết hợp với nhau tạo thành 1 thể có khổi lượng riêng nặng, sau thời gian sẽ lắng xuống nước, và nước trong sẽ thoát ra sau quá trình xử lý.

• Bùn vi sinh thiếu khí

Có màu nâu sẫm hơn so với bùn hiếu khí, có bôn bùn to hơn so với bùn vi sinh hiếu khí, do đó tốc độ lắng cũng nhanh hơn bùn vi sinh hiếu khí.

• Bùn vi sinh kỵ khí

Bùn vi sinh kị khí có màu đen, Do tùy vào ứng dụng của mỗi bể làm việc làm chia ra làm 2 loại đó là bùn vi sinh kị khí lơ lửng hoặc bùn hạt. Tùy vào mỗi dạng bùn mà ứng dụng cũng khác nhau, bùn vi sinh kị khí lơ lửng dùng cánh khuấy trộn để tạo nên dòng lơ lửng, tăng tiếp xúc, còn bùn hạt có tỷ trọng lớn nên thường xử dụng trong các bể UASB.