Hãy cùng tìm hiểu một điều: Trong các nhà máy xử lý nước thải, bùn hoạt tính không chỉ là bùn thông thường. Nó là ngôi nhà của một nhóm "chuyên gia xử lý nước thải" - các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh sống bên trong, dựa vào chất hữu cơ trong nước thải để tồn tại. Đồng thời, chúng phân hủy các chất ô nhiễm thành nước và carbon dioxide vô hại, làm cho nước thải sạch. Nhưng một khi bùn hoạt tính bị 'nhiễm độc', những chuyên gia nhỏ bé này sẽ héo tàn, khả năng xử lý sẽ giảm mạnh, và thậm chí toàn bộ hệ thống có thể sụp đổ. Hôm nay, chúng ta hãy mổ xẻ và nói về cách sự nhiễm độc này dần dần gây ra sự suy giảm khả năng xử lý.
Đầu tiên, điều quan trọng là phải làm rõ ý nghĩa của 'nhiễm độc bùn hoạt tính'? Trên thực tế, đó chỉ là việc có các "độc tố" không phù hợp trộn lẫn vào nước thải - đó có thể là kim loại nặng thải ra từ các nhà máy (như đồng, crom, thủy ngân), axit và bazơ mạnh, hoặc các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (như các thành phần trong một số loại thuốc trừ sâu và nước thải hóa học). Một khi những thứ này xâm nhập vào hệ thống, chúng trở thành "kẻ giết người chết người" đối với vi sinh vật, sau đó sẽ kích hoạt một loạt các phản ứng dây chuyền và tự nhiên làm giảm khả năng xử lý của chúng.
Bước đầu tiên, và cũng là bước trực tiếp nhất, là tiêu diệt các "nhân tố chính" - vi khuẩn bằng chất độc. Tất cả chúng ta đều biết rằng cốt lõi của bùn hoạt tính là vi khuẩn dị dưỡng, là lực lượng chính trong việc phân hủy chất hữu cơ. Màng tế bào và hệ thống enzyme của những vi khuẩn này đều là "điểm yếu". Ví dụ, kim loại nặng, khi tiếp xúc với vi khuẩn, sẽ bám vào màng tế bào, phá vỡ cấu trúc của màng tế bào, tương đương với việc đập vỡ "vỏ bảo vệ" của vi khuẩn. Chất tế bào và nhân bên trong sẽ rò rỉ ra, và vi khuẩn sẽ chết trực tiếp; Ngoài ra còn có một số độc tố cạnh tranh với enzyme trong cơ thể vi khuẩn để giành không gian. Enzyme ban đầu là "công cụ" giúp vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ. Khi độc tố chiếm không gian, enzyme không thể hoạt động, và ngay cả khi vi khuẩn còn sống, chúng cũng không thể "ăn" và chỉ có thể từ từ chết đói.
Hãy nghĩ về nó, bể ban đầu chứa đầy vi khuẩn hoạt động, nhưng sau khi bị nhiễm độc, chúng chết và sụp đổ, và số lượng vi khuẩn có thể hoạt động đột ngột giảm đi một nửa. Trước đây, 100 vi khuẩn có thể xử lý 100 phần chất hữu cơ, nhưng bây giờ chỉ còn lại 20 con sống sót. Chẳng phải 80 phần chất hữu cơ còn lại đang chất đống trong bể sao? Chất lượng nước thải chắc chắn đã vượt quá tiêu chuẩn, vì vậy khả năng xử lý đã giảm.
Bước thứ hai là ngay cả khi một số vi khuẩn không chết ngay lập tức, chúng vẫn sẽ "quá sợ để di chuyển" - bước vào "chế độ ngủ đông", hoặc thay đổi chế độ trao đổi chất và không còn phân hủy chất ô nhiễm đúng cách nữa. Nhiều vi sinh vật có "phản ứng căng thẳng". Một khi chúng cảm thấy nguy hiểm trong môi trường (chẳng hạn như sự hiện diện của độc tố), chúng sẽ ngừng phát triển, sinh sản và các hoạt động trao đổi chất bình thường, thay vào đó tổng hợp một số "chất bảo vệ" để bao bọc bản thân, giống như động vật ngủ đông, cứu mạng sống của chúng trước.
Ví dụ, nếu nồng độ cao của các hợp chất phenol (thường thấy trong nước thải hóa học) đột ngột trộn vào nước thải, nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ sẽ "tấn công" và không còn phân hủy COD (nhu cầu oxy hóa học, đại diện cho lượng chất hữu cơ trong nước). Thay vào đó, chúng sẽ kích hoạt một con đường trao đổi chất đặc biệt để cố gắng phân hủy phenol để cứu mạng sống của chúng. Nhưng bằng cách này, chúng không có năng lượng để đối phó với chất hữu cơ lẽ ra phải được xử lý, và COD trong bể không thể giảm, vì vậy hiệu quả xử lý tự nhiên xấu đi. Hơn nữa, 'ngủ đông' này không phải là tạm thời. Nếu độc tố vẫn còn, vi khuẩn có thể không phục hồi hoạt động và khả năng xử lý của chúng sẽ chậm chạp trong một thời gian dài.
Bước thứ ba là "cấu trúc" của bùn hoạt tính sẽ bị phá vỡ, biến đổi từ "các nhóm nhỏ dạng bông" thành "lính tản mác" và không thể lắng đúng cách, làm giảm thêm hệ thống xử lý. Bùn hoạt tính bình thường có dạng bông, giống như những quả bông nhỏ, và các bông này được bao phủ bởi một số lượng lớn vi khuẩn, với hiệu suất lắng đặc biệt tốt - trong bể lắng thứ cấp, chúng có thể nhanh chóng lắng xuống đáy bể, nước trong chảy ra từ trên, và bùn cũng có thể được trả lại bể sục khí để tiếp tục sử dụng.
Nhưng một khi bị nhiễm độc, tình hình thay đổi. Một mặt, sau khi vi khuẩn chết, "bộ khung" trong các bông (chủ yếu là các chất nhớt như polysaccharide và protein do vi khuẩn tiết ra) mất đi sự hỗ trợ, và các bông sẽ vỡ ra thành các hạt nhỏ; Mặt khác, một số độc tố có thể phá hủy các chất dính do vi khuẩn tiết ra, khiến các bông mất đi độ dính và không thể kết tụ lại với nhau, chỉ nổi trong nước. Những hạt nhỏ bị vỡ này không thể chìm trong bể lắng thứ cấp và sẽ trôi ra cùng với nước thải, tạo thành hiện tượng "bùn chạy".
Hãy nghĩ về nó, tất cả bùn đã chạy đi, lượng bùn hoạt tính trong bể sục khí đang giảm, và có ít vi sinh vật có thể hoạt động hơn, tạo thành một vòng luẩn quẩn. Và bùn chảy ra cũng sẽ làm cho nước thải đục, với COD và SS (chất rắn lơ lửng) vượt quá tiêu chuẩn. Hệ thống xử lý giống như thêm dầu vào lửa. Liệu khả năng xử lý có thể không giảm?
Bước thứ tư là phá vỡ "cân bằng sinh thái" của vi sinh vật, khiến vi khuẩn có lợi biến mất và vi khuẩn có hại phát triển nhanh chóng, gây cản trở thêm cho quá trình xử lý. Trong bùn hoạt tính bình thường, vi sinh vật hợp tác với nhau: vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ để tạo ra các chất phân tử nhỏ, động vật nguyên sinh (như tuyến trùng và luân trùng) ăn vi khuẩn, kiểm soát số lượng vi khuẩn và tiết ra các chất nhớt để giúp hình thành bông. Mọi người đều đóng vai trò của mình trong việc duy trì sự ổn định của hệ thống.
Sau khi bị nhiễm độc, sự cân bằng này bị phá vỡ. Bởi vì các vi sinh vật khác nhau có khả năng chịu đựng độc tố khác nhau - vi khuẩn có lợi phân hủy chất hữu cơ thường có khả năng chịu độc kém và chết trước; Tuy nhiên, một số vi khuẩn tạp nhiễm độc cao (như một số xạ khuẩn) sống sót và bắt đầu sinh sản với số lượng lớn. Những vi khuẩn tạp này không chỉ không phân hủy chất ô nhiễm mà còn cạnh tranh với các vi khuẩn có lợi còn lại về chất dinh dưỡng và oxy, và thậm chí tiết ra các chất ức chế sự phát triển của vi khuẩn có lợi.
Ví dụ, đôi khi sau khi bị nhiễm độc, một số lượng lớn vi khuẩn dạng sợi sẽ xuất hiện trong bể sục khí. Những vi khuẩn này phát triển mỏng và dài, và sẽ quấn quanh các bông bùn hoạt tính, gây ra sự giảm hiệu suất lắng của các bông (thường được gọi là "sưng bùn"), cũng có thể gây rò rỉ bùn. Hơn nữa, vi khuẩn dạng sợi không phân hủy chất hữu cơ nhiều. Khi có quá nhiều chúng, không gian sống của vi khuẩn có lợi bị thu hẹp, và khả năng xử lý của chúng tự nhiên không thể được cải thiện.
Cuối cùng, "khả năng phục hồi" của bùn hoạt tính sẽ suy yếu sau khi bị nhiễm độc, và ngay cả khi các độc tố được loại bỏ sau đó, khả năng xử lý không thể được phục hồi ngay lập tức. Bởi vì sự phát triển và sinh sản của vi sinh vật đòi hỏi thời gian, vi khuẩn chết không thể được hồi sinh, và một vài vi khuẩn còn lại cần phải sinh sản đến số lượng ban đầu của chúng, xây dựng lại cấu trúc bông và khôi phục cân bằng sinh thái. Quá trình này có thể mất vài ngày hoặc thậm chí vài tuần. Trong thời gian này, khả năng xử lý của hệ thống đã ở mức thấp. Nếu có bất kỳ sai sót nào ở giữa (chẳng hạn như sự dao động trong tải trọng đầu vào), nó thậm chí có thể sụp đổ hoàn toàn và yêu cầu bổ sung bùn để khởi động lại.
Tóm lại, lý do tại sao nhiễm độc bùn hoạt tính dẫn đến sự giảm khả năng xử lý về cơ bản là một "cuộc tấn công độc tố vào vi sinh vật" - đầu tiên giết hoặc ức chế các vi khuẩn phân hủy cốt lõi, sau đó phá hủy cấu trúc bông và cân bằng sinh thái vi sinh vật của bùn, và cuối cùng dẫn đến việc không thể phân hủy chất hữu cơ, bùn chạy đi, và một vòng luẩn quẩn trong hệ thống. Vì vậy, nỗi sợ lớn nhất đối với các nhà máy xử lý nước thải là sự trộn lẫn đột ngột của các chất độc hại vào nước đầu vào. Họ thường phải theo dõi chất lượng của nước đầu vào và thực hiện các biện pháp ngay lập tức nếu phát hiện bất kỳ bất thường nào. Nếu không, hệ thống xử lý được xây dựng một cách công phu có thể đình công do một lần nhiễm độc.
