Nếu bạn đã từng đến một nhà máy xử lý nước thải, chắc hẳn bạn đã thấy những cụm "bùn" màu nâu trong bể sục khí - đây là bùn hoạt tính. Đừng đánh giá thấp nó, bên trong có hàng ngàn vi sinh vật ẩn náu, chẳng hạn như vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh, là "lực lượng chính" trong việc xử lý nước thải. Bằng cách dựa vào chúng để phân hủy chất hữu cơ và loại bỏ các chất ô nhiễm, nước thải có thể trở nên sạch. Nhưng nếu xyanua trộn vào nước thải, những "chuyên gia môi trường" này sẽ gặp rắc rối, và toàn bộ hệ thống bùn hoạt tính có thể đình công trực tiếp. Hôm nay, chúng ta hãy nói một cách dễ hiểu về cách xyanua thực sự ảnh hưởng đến bùn hoạt tính.
Trước tiên, hãy cùng tìm hiểu: Bùn hoạt tính dựa vào đâu để "làm việc"?
Trước khi thảo luận về những nguy hiểm của xyanua, cần phải hiểu rõ "nguyên tắc hoạt động" của bùn hoạt tính. Cốt lõi của nó là "cộng đồng vi sinh vật", và những sinh vật nhỏ bé này có sự phân công lao động rõ ràng: một số vi khuẩn chịu trách nhiệm gặm nhấm chất hữu cơ trong nước thải, biến chúng thành carbon dioxide và nước; Một số có thể phân hủy các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho; Mặt khác, động vật nguyên sinh sẽ tiêu thụ vi khuẩn dư thừa để duy trì sự cân bằng của hệ vi sinh vật của chúng. Toàn bộ quá trình này giống như một 'nhà máy xử lý nước thải' thu nhỏ, và quá trình trao đổi chất, hô hấp và sinh sản bình thường của vi sinh vật là chìa khóa cho hoạt động của hệ thống này.
Nói một cách đơn giản, vi sinh vật chỉ có thể hoạt động khi chúng còn sống. Một khi chúng gặp vấn đề, bùn hoạt tính sẽ biến từ một "hiện vật thanh lọc" thành "bùn chết" vô dụng. Mặt khác, xyanua chính xác là "kẻ thù chết người" của vi sinh vật.
Xyanua trên Vi sinh vật: Tấn công chính xác vào 'Cơ quan hô hấp'
Xyanua nhắm vào vi sinh vật không chỉ bằng cách đấm bừa vào chủ thể, mà bằng cách bắn tỉa chính xác - nhắm mục tiêu cụ thể vào cytochrome oxidase trong tế bào vi sinh vật. Cái này là cái gì? Bạn có thể coi nó như là "van thở" của vi sinh vật, chịu trách nhiệm cho bước cuối cùng của hô hấp tế bào, kết hợp oxy và electron để tạo ra năng lượng cần thiết (ATP) cho sự sống còn của vi sinh vật.
Giống như con người ngạt thở khi không có oxy, vi sinh vật mất đi chức năng hô hấp bình thường, và nguồn cung cấp năng lượng bị cắt đứt ngay lập tức. Ví dụ, vi khuẩn đang bận phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Ngay khi xyanua xâm nhập, "van thở" bị kẹt, và vi khuẩn lập tức "không thể thở". Chưa kể đến việc phân hủy các chất ô nhiễm, chúng thậm chí còn khó sống sót. Trong một thời gian ngắn, một số lượng lớn vi khuẩn đã chết và số lượng "cộng đồng vi sinh vật hiệu quả" trong bùn hoạt tính giảm mạnh.
Và xyanua đặc biệt độc hại, ngay cả khi nồng độ trong nước thải chỉ vài miligam trên lít (mg/L), nó có thể gây hại cho các vi sinh vật nhạy cảm; Nếu nồng độ vượt quá 20mg/L, nhiều hệ thống bùn hoạt tính sẽ đơn giản sụp đổ. Điều đáng thất vọng hơn nữa là không giống như một số chất ô nhiễm phân hủy chậm, một khi chúng đi vào bể sục khí, chúng lan nhanh và toàn bộ cộng đồng vi sinh vật phải chịu đựng.
Bùn hoạt tính 'bị phơi nhiễm': thay đổi từ trong ra ngoài
Một khi vi sinh vật chết, các đặc tính và chức năng của bùn hoạt tính sẽ thay đổi ngay lập tức, và những người công nhân xử lý nước thải am hiểu có thể biết ngay điều gì đó đã xảy ra. Những thay đổi này đặc biệt trực quan, chúng ta hãy nói về chúng từng cái một:
1. Suy giảm tính chất của bùn: từ "kết tụ" đến "rải cát"
Bùn hoạt tính bình thường có dạng bông, giống như những sợi bông nhỏ, có thể lắng ổn định ở đáy bể (điều này được gọi là "khả năng lắng tốt"), giúp thuận tiện cho việc tách sau này. Nhưng sau khi bị nhiễm độc xyanua, sự chết của vi khuẩn giải phóng các chất như polysaccharide và protein trong tế bào, khiến các bông bùn trở nên lỏng lẻo, và một số thậm chí vỡ thành các hạt nhỏ.
Kết quả là nước trong bể sục khí trở nên đục, bùn không thể lắng xuống, và nước thải từ bể lắng thứ cấp mang theo một số lượng lớn các hạt bùn, làm giảm trực tiếp chất lượng nước. Đôi khi, "bùn trương nở" sẽ xảy ra, và thể tích bùn sẽ trở nên lớn hơn, nổi trên mặt nước như bọt, không thể xử lý bình thường.
2. Giảm mạnh khả năng xử lý: không thể loại bỏ các chất ô nhiễm
Nhiệm vụ cốt lõi của bùn hoạt tính là phân hủy các chất ô nhiễm, nhưng vi sinh vật gần như đã chết, ai sẽ làm công việc đó? Điều rõ ràng nhất là sự sụt giảm mạnh về tỷ lệ loại bỏ COD (nhu cầu oxy hóa học, một thước đo chất hữu cơ) - ban đầu có thể loại bỏ 80% COD, sau khi bị nhiễm độc, chỉ còn lại 30%, và COD trong nước thải vượt quá tiêu chuẩn nghiêm trọng.
Nếu vẫn còn nitơ và phốt pho trong nước thải, tình hình sẽ còn tồi tệ hơn. Các vi khuẩn chịu trách nhiệm cho quá trình nitrat hóa (chuyển đổi nitơ amoni thành nitrat) đặc biệt nhạy cảm với xyanua, và ngay cả ở nồng độ thấp, quá trình nitrat hóa sẽ "dừng lại" trước, dẫn đến sự gia tăng đột biến nitơ amoni trong nước thải. Tại thời điểm này, nhà máy xử lý nước thải về cơ bản đã mất khả năng thanh lọc, và nước thải ra là "không đạt chuẩn".
3. Cộng đồng vi sinh vật 'đại tu': ít hữu ích hơn, vô dụng hơn
Cộng đồng vi sinh vật trong bùn hoạt tính là "sự sống còn của những người khỏe mạnh nhất", và trong điều kiện bình thường, vi khuẩn có lợi phân hủy chất hữu cơ chiếm ưu thế. Nhưng khi xyanua xuất hiện, hầu hết các vi khuẩn có lợi không thể chịu đựng được, chỉ còn lại một vài vi khuẩn tạp nham có khả năng kháng xyanua (chẳng hạn như một số pseudomonas). Mặc dù những vi khuẩn tạp nham này có thể sống sót, nhưng khả năng phân hủy các chất ô nhiễm của chúng rất kém. Ngay cả khi quần thể vi khuẩn dần hồi phục, hiệu quả thanh lọc của bùn hoạt tính không thể trở lại như trước.
Điều rắc rối hơn nữa là một số vi khuẩn kháng thuốc có thể tạo ra các chất dính, khiến bùn khó xử lý hơn và thậm chí sinh ra mùi hôi, khiến toàn bộ bể sục khí có mùi.
Nhiễm độc cấp tính so với nhiễm độc mãn tính: hai loại tra tấn khác nhau
Tác động của xyanua đối với bùn hoạt tính có thể được phân loại thành "cấp tính" và "mãn tính", giống như bệnh của một người có thể xảy ra đột ngột hoặc từ từ.
Nhiễm độc cấp tính: khởi phát đột ngột, chết nhanh
Hầu hết thời gian, đó là do việc xả thải và rò rỉ trái phép nước thải công nghiệp, gây ra nồng độ xyanua cao tràn vào nhà máy xử lý nước thải. Tình huống này giống như "đột nhiên đổ một nồi thuốc độc lên bùn hoạt tính", và những thay đổi rõ ràng có thể được nhìn thấy trong vòng vài giờ: nhiều bọt hơn trong bể sục khí, màu bùn nhạt hơn (từ nâu sang vàng xám), và nước thải đục. Nếu không được phát hiện kịp thời, toàn bộ hệ thống có thể sụp đổ trong vòng nửa ngày, và có thể mất vài ngày hoặc thậm chí vài tuần để phục hồi.
Trước đây, một nhà máy mạ điện địa phương đã bí mật xả nước thải chứa xyanua, khiến bùn hoạt tính từ các nhà máy xử lý nước thải gần đó "thất bại" chỉ sau một đêm. COD trong nước thải tăng vọt từ hàng chục lên hàng trăm, và cuối cùng phải khẩn trương dừng dòng chảy vào và thêm các chủng bùn mới.
Nhiễm độc mãn tính: ẩn sâu, bị phá hủy trong thời gian dài
Điều này kín đáo hơn, ví dụ, một số nhà máy xả nồng độ xyanua thấp trong thời gian dài, và nồng độ không đủ để giết chết vi sinh vật ngay lập tức, nhưng theo thời gian, thiệt hại cho cộng đồng vi sinh vật dần trở nên rõ ràng. Lúc đầu, nó có thể chỉ là sự giảm nhẹ về tỷ lệ loại bỏ COD hoặc sự suy giảm trong quá trình lắng bùn, điều này có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với các vấn đề khác (chẳng hạn như sục khí không đủ hoặc thay đổi nhiệt độ nước).
Nhưng theo thời gian, hoạt động của vi sinh vật sẽ giảm, và cấu trúc của cộng đồng vi sinh vật sẽ bị phá hủy hoàn toàn. Ngay cả khi việc xả thải xyanua sau đó bị dừng lại, bùn hoạt tính sẽ khó phục hồi. Giống như một người tiêu thụ một lượng nhỏ độc tố trong một thời gian dài, cơ thể họ dần sụp đổ và đặc biệt khó phục hồi.
Làm thế nào để đối phó với nó? Các biện pháp chống độc cho các nhà máy xử lý nước thải
Vì xyanua rất có hại, các nhà máy xử lý nước thải không thể ngồi yên. Hiện nay có hai phương pháp thường được sử dụng: "phòng ngừa trước" và "cứu hộ sau sự việc".
1. Phòng ngừa trước: Giữ xyanua bên ngoài cửa
Giải pháp cơ bản nhất là ngăn chặn nước thải chứa xyanua nồng độ cao xâm nhập vào hệ thống xử lý nước thải. Các doanh nghiệp công nghiệp (chẳng hạn như nhà máy mạ điện, khai thác mỏ và dược phẩm) trước tiên phải tự xử lý nước thải chứa xyanua và giảm nồng độ xyanua xuống phạm vi có thể chấp nhận được đối với nhà máy xử lý nước thải (thường yêu cầu dưới 0,5-1mg/L) trước khi xả thải.
Nhà máy xử lý nước thải cũng sẽ lắp đặt các thiết bị giám sát trực tuyến tại cửa vào để theo dõi nồng độ xyanua theo thời gian thực. Khi nó vượt quá tiêu chuẩn, một báo động sẽ được kích hoạt ngay lập tức và van đầu vào sẽ bị đóng lại để ngăn "nước độc" xâm nhập vào bể sục khí. Điều này giống như kiểm tra an ninh tại lối vào khu dân cư, nơi 'hàng hóa nguy hiểm' bị chặn lại trước tiên.
2. Cứu hộ sau: giải độc và kéo dài tuổi thọ của bùn hoạt tính
Nếu thực sự có rò rỉ xyanua, chúng ta cần nhanh chóng giải cứu:
- Pha loãng khẩn cấp: Thêm một lượng lớn nước sạch hoặc bùn hồi lưu vào bể sục khí để giảm nồng độ xyanua và cho vi sinh vật có cơ hội thở.
- Thêm các chất giải độc như natri hypochlorite và hydro peroxide để oxy hóa xyanua thành carbon dioxide và khí nitơ vô hại; Ngoài ra, có thể thêm sắt sunfat để kết hợp với xyanua để tạo thành kết tủa sắt xyanua không hòa tan, sau đó có thể lọc bỏ.
- Bổ sung các chủng vi khuẩn: Sau khi nồng độ xyanua giảm, thêm bùn hoạt tính mới hoặc các chủng vi khuẩn hiệu quả để giúp phục hồi sức sống của cộng đồng vi khuẩn. Quá trình này giống như truyền dịch tĩnh mạch và bổ sung chất dinh dưỡng cho một người bệnh, đòi hỏi phải điều chỉnh từ từ.
3. Thuần hóa lâu dài: nuôi cấy một "cộng đồng vi khuẩn chống độc"
Đối với các nhà máy xử lý nước thải thường xuyên tiếp xúc với nồng độ xyanua thấp (chẳng hạn như nước thải từ các khu vực tập trung nước thải mạ điện), có thể bắt đầu thuần hóa bùn hoạt tính một cách tích cực. Nói một cách đơn giản, đó là tăng dần nồng độ xyanua trong nước thải, cho phép vi sinh vật thích nghi và sàng lọc các cộng đồng vi khuẩn có thể kháng hoặc thậm chí phân hủy xyanua.
Giống như tập thể dục miễn dịch, thêm nồng độ xyanua cực thấp lúc đầu và tăng nhẹ sau khi vi sinh vật thích nghi, theo thời gian, bùn có thể chịu được nồng độ xyanua cao hơn trong khi vẫn duy trì khả năng thanh lọc của nó. Tuy nhiên, quá trình này cần được thực hiện từ từ, vì việc vội vàng thực sự có thể dẫn đến ngộ độc bùn.
Cuối cùng, hãy thành thật
Bùn hoạt tính là "vũ khí cốt lõi" của việc xử lý nước thải, và xyanua là "vũ khí tấn công chính xác" chống lại nó. Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp, nguy cơ xả thải nước thải chứa xyanua luôn tồn tại. Nếu các doanh nghiệp không có trách nhiệm và các nhà máy xử lý không cảnh giác, rất dễ gặp vấn đề.
Cuối cùng, việc bảo vệ bùn hoạt tính khỏi tác hại của xyanua không chỉ là trách nhiệm của các nhà máy xử lý nước thải, mà còn đòi hỏi các doanh nghiệp gây ô nhiễm phải tuân thủ các quy tắc và xử lý trước nước thải một cách tốt. Rốt cuộc, nếu nước thải được xử lý tốt, sông ngòi và đất đai của chúng ta sẽ không bị ô nhiễm. Vấn đề này liên quan đến mọi người. Tôi hy vọng sẽ có ít tin tức hơn về "rò rỉ xyanua" trong tương lai, để những vi sinh vật đó có thể làm công việc của chúng như là "công nhân xử lý nước thải" một cách an toàn và ổn định~
