Hãy làm rõ trước tiên, bùn hoạt tính cho quá trình nitrat hóa khử nitơ đồng thời (SND) là gì? Nói một cách đơn giản, vi sinh vật trong bùn hoạt tính thông thường có thể thực hiện cả hai nhiệm vụ "nitrat hóa" (chuyển đổi nitơ amoniac thành nitơ nitrat) và nhiệm vụ "khử nitơ" (chuyển đổi nitơ nitrat thành khí nitơ và thoát ra), mà không cần các bể riêng biệt như các quy trình truyền thống, tiết kiệm nước, điện và không gian. Chúng thực sự "hiệu quả và linh hoạt" trong xử lý nước thải. Nhưng sự 'linh hoạt' này không phải là điều tự nhiên mà có. Chúng ta cần dần dần 'nuôi dưỡng' nó từng bước. Hôm nay, từ công việc chuẩn bị đến bảo trì hàng ngày, chúng tôi sẽ giải thích rõ ràng cho bạn. Ngay cả khi bạn là người mới trong ngành, việc làm theo có thể giúp bạn tránh những đường vòng.
1、 Đầu tiên, thiết lập các điều kiện cơ bản để "nuôi dưỡng bùn", để vi sinh vật không bị đói hoặc sống thoải mái
Để làm cho các vi sinh vật trong bùn có hoạt tính SND, bước đầu tiên là tạo ra một "ngôi nhà" thoải mái cho chúng, cũng như đủ thức ăn để ăn. Điều này tương tự như cách chúng ta cần chuẩn bị chậu hoa và phân bón trước khi trồng hoa. Hãy nói về nó từ hai khía cạnh: "phần cứng" (thiết bị) và "phần mềm" (chất lượng nước, dinh dưỡng):
1. Thiết bị phần cứng: Không cần phải làm quá phức tạp, nhưng không thể bỏ qua những điểm chính
Chúng ta không cần bắt đầu với một lò phản ứng quy mô lớn trị giá hàng trăm nghìn nhân dân tệ. Người mới bắt đầu có thể bắt đầu với một "phiên bản mini" của các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như lò phản ứng hình trụ 10L hoặc 20L bằng thủy tinh hoặc thép không gỉ. Điều quan trọng là phải đáp ứng các yêu cầu sau:
- Khả năng kiểm soát oxy: Cốt lõi của SND là "thiếu oxy cục bộ và hiếu khí tổng thể", có nghĩa là nước không thể hoàn toàn không có oxy, cũng không thể có quá nhiều oxy. Nước phải có vùng oxy cao và thấp để vi sinh vật có thể nitrat hóa và khử nitơ cùng một lúc. Vì vậy, lò phản ứng cần được trang bị đầu sục khí (tốt nhất là sử dụng sục khí vi mô, với các bọt khí nhỏ và phân bố oxy đồng đều), sau đó được trang bị một máy đo oxy hòa tan để theo dõi thời gian thực, giúp thuận tiện cho việc điều chỉnh kích thước sục khí bất cứ lúc nào. Nói chung, oxy hòa tan (DO) nên được kiểm soát trong khoảng 0,5-2mg/L, không quá cao cũng không quá thấp.
- Phải có khả năng khuấy trộn: Nếu sục khí không đủ, cũng cần có máy trộn, nếu không bùn sẽ dễ dàng chìm xuống đáy, trộn không đều với nước và chất dinh dưỡng, và vi sinh vật sẽ không thể ăn. Tốc độ khuấy không cần quá nhanh, miễn là nó cho phép bùn "nổi" trong nước (tức là duy trì trạng thái lơ lửng). Nếu quá nhanh, nó thực sự có thể "đánh bật" các vi sinh vật và ảnh hưởng đến hoạt động của chúng.
- Phải có khả năng kiểm soát nhiệt độ và pH: Vi sinh vật, giống như con người, nhạy cảm với lạnh, nóng, axit và kiềm. Nhiệt độ thích hợp nhất để vi sinh vật SND hoạt động là 25-30 ℃. Nếu quá thấp, chúng sẽ trở nên lười biếng và hoạt động của chúng sẽ giảm; Nếu quá cao, nó có thể trực tiếp gây ra 'chết vì nhiệt'. Vì vậy, tốt nhất là bọc lò phản ứng bằng áo gia nhiệt nhiệt độ không đổi hoặc đặt nó trong bể điều nhiệt. Giá trị pH cũng cần được theo dõi chặt chẽ. Vi khuẩn nitrat hóa thích môi trường hơi kiềm (7,5-8,5), trong khi vi khuẩn khử nitơ có khả năng kháng axit nhẹ, nhưng nhìn chung nó nên nằm trong khoảng 7-8. Nếu pH thấp, thêm một ít natri cacbonat, và nếu cao, thêm một ít axit clohydric loãng để ngăn giá trị "lệch".
2. Chất lượng nước và dinh dưỡng: Chuẩn bị thức ăn cho vi sinh vật, đừng cho ăn một cách mù quáng
Các vi sinh vật trong bùn cần có "thực phẩm chủ yếu" (nguồn cacbon và nitơ) và "vitamin" (nguyên tố vi lượng) để hoạt động, tất cả đều đến từ dòng chảy vào. Nếu chất dinh dưỡng không đủ hoặc tỷ lệ không chính xác, vi sinh vật sẽ bị "đói và gầy" hoặc "suy dinh dưỡng" và không thể tạo ra hoạt tính SND.
- Nguồn nitơ: Sử dụng nitơ amoniac phổ biến nhất: Chúng ta nuôi bùn SND chủ yếu để xử lý nitơ amoniac, vì vậy dòng chảy vào phải có đủ nitơ amoniac. Đừng làm quá phức tạp, chỉ cần trộn trực tiếp amoni sulfat hoặc amoni clorua. Nồng độ nên được kiểm soát ở mức 50-100mg/L, phù hợp hơn. Nếu quá thấp, vi sinh vật sẽ không thể sống sót và nếu quá cao, nó sẽ "đầu độc" chúng. Người mới bắt đầu nên bắt đầu với phạm vi nồng độ này.
- Nguồn cacbon: Chọn "dễ tiêu hóa", đừng chọn quá "khó": Vi khuẩn khử nitơ cần nguồn cacbon làm "năng lượng" cho công việc của chúng. Nếu nguồn cacbon không đủ, nitơ nitrat không thể chuyển đổi thành khí nitơ. Tốt nhất cho người mới bắt đầu là chọn các nguồn cacbon dễ phân hủy, chẳng hạn như glucose và natri axetat, vì những vi sinh vật này "ăn nhanh" và dễ dàng nhanh chóng nuôi cấy hoạt tính. Tỷ lệ cacbon trên nitơ (tức là tỷ lệ C/N) là rất quan trọng, thường được kiểm soát ở mức 5-10:1. Ví dụ, nếu nồng độ nitơ amoniac là 50mg/L, nên thêm nguồn cacbon với lượng 250-500mg/L. Nếu tỷ lệ không chính xác, quá trình khử nitơ không triệt để, nguồn cacbon bị lãng phí và nước sẽ có mùi.
- Nguyên tố vi lượng: Đừng bỏ qua chúng, nó không đủ. Nhiều người dễ quên thêm nguyên tố vi lượng, nhưng trên thực tế, vi sinh vật cần "những thứ nhỏ" như sắt, mangan và kẽm để kích hoạt hoạt động của enzyme. Nếu không có chúng, ngay cả khi có đủ cacbon và nitơ, hoạt tính cũng không thể tăng lên. Bạn không cần phải mua thuốc thử đắt tiền. Chỉ cần thêm một ít nước máy (có chứa các nguyên tố vi lượng tự nhiên) hoặc lọc một muỗng nhỏ nước ngâm đất vườn khi chuẩn bị nước. Lượng không cần quá nhiều, vì quá nhiều có thể dẫn đến ngộ độc kim loại nặng.
- Đừng mang theo "chất độc" khi vào nước: Nếu có kim loại nặng (như crom, chì), kháng sinh hoặc nồng độ muối cao trong nước, vi sinh vật sẽ ngay lập tức "ngừng nấu ăn". Do đó, khi chuẩn bị nước, cần sử dụng nước cất hoặc nước khử ion. Không sử dụng nước thải công nghiệp hoặc nước sông bị ô nhiễm một cách tùy tiện. Người mới bắt đầu nên nuôi cấy nước "sạch" trước và sau đó từ từ cố gắng xử lý nước thải thực tế.
2、 Cấy bùn là một cách tắt, đừng bắt đầu từ đầu
Sai lầm mà nhiều người mới bắt đầu mắc phải là bắt đầu từ một "bể trống" và chờ bùn phát triển tự nhiên, điều này mất vài tháng và có thể không nhất thiết dẫn đến hoạt tính SND. Cách tiếp cận thông minh là "cấy", có nghĩa là tìm bùn hoạt tính làm sẵn làm "hạt giống" và đặt trực tiếp vào lò phản ứng, tương đương với việc "đứng trên vai người khác", có thể tiết kiệm hơn một nửa thời gian.
Tôi có thể tìm thấy 'hạt giống tốt' ở đâu? Ưu tiên hai địa điểm này
- Bùn hoàn trả từ các nhà máy xử lý nước thải đô thị: Đây là "hạt giống" dễ kiếm nhất, đặc biệt đối với các nhà máy xử lý nước thải xử lý nước thải sinh hoạt. Bùn bên trong đã chứa vi khuẩn nitrat hóa và khử nitơ, nhưng hoạt tính có thể không đủ mạnh. Hãy mang nó về và "thuần hóa" nó một chút. Khi bạn đi, hãy mang theo một cái xô sạch và đổ đầy 5-10L (tùy thuộc vào kích thước của lò phản ứng, thường bùn chiếm 10% -20% thể tích lò phản ứng). Đừng để quá lâu, mang về và sử dụng trong cùng một ngày. Nếu để quá lâu, bùn sẽ "thiếu oxy" và hoạt tính của nó sẽ giảm.
- Bùn hoạt tính thông thường làm sẵn trong phòng thí nghiệm: Nếu bạn có bạn bè tiến hành các thí nghiệm xử lý nước thải xung quanh bạn, bạn có thể mượn một ít bùn hoạt tính thông thường mà họ đã nuôi. Mặc dù nó có thể không có hoạt tính SND, nhưng cộng đồng vi sinh vật cơ bản là tốt và có thể được thuần hóa nhanh chóng. Không bao giờ sử dụng bùn đen hoặc có mùi, vì hầu hết nó chứa vi khuẩn chết và không thể được sử dụng làm hạt giống.
2. Đừng "sụp đổ" trong quá trình tiêm chủng, hãy để bùn "thích nghi với ngôi nhà mới"
Sau khi nhận được bùn đã cấy, đừng đổ trực tiếp vào lò phản ứng. Đầu tiên, "rửa bùn" để loại bỏ tạp chất và chất dinh dưỡng còn lại từ bùn. Phương pháp này rất đơn giản: đổ bùn vào ống ly tâm, thêm nước cất, ly tâm trong 5 phút (với tốc độ 3000 vòng/phút), loại bỏ chất lỏng trong suốt ở trên, thêm một ít nước cất và khuấy đều. Lặp lại 2-3 lần cho đến khi chất lỏng trong suốt trở nên trong suốt.
Sau khi làm sạch, đổ bùn vào lò phản ứng và từ từ thêm nước đã chuẩn bị (không thêm quá nhanh, nếu không bùn sẽ "không thích nghi"). Sau khi thêm, không bật sục khí trước. Bật máy trộn và khuấy trong 10 phút để trộn đều bùn và nước. Sau đó bật sục khí và điều chỉnh oxy hòa tan đến khoảng 1mg/L. Để bùn "thở" trước và thích nghi với môi trường mới. Bước này được gọi là "giai đoạn thích nghi trước khi treo màng", đừng bỏ qua nó.
3、 Thuần hóa là chìa khóa: từng bước "buộc" vi sinh vật phát triển hoạt tính SND
Sau khi cấy bùn, bước tiếp theo là "thuần hóa" - nói một cách đơn giản, điều chỉnh các điều kiện môi trường (chẳng hạn như DO, tỷ lệ C/N, thời gian lưu thủy lực) để cho phép vi khuẩn nitrat hóa và khử nitơ trong bùn "làm việc cùng nhau" và dần dần phát triển thói quen làm việc đồng bộ. Quá trình này không nên vội vàng, thường mất 15-30 ngày. Nó đòi hỏi sự kiên nhẫn, quan sát hàng ngày, ghi chép và điều chỉnh dần dần.
1. Giai đoạn 1: Cho phép vi khuẩn nitrat hóa "sống sót" và giảm nitơ amoniac (7-10 ngày đầu)
Khi bắt đầu thuần hóa, đừng vội để vi khuẩn khử nitơ hoạt động. Đầu tiên, "cung cấp" cho vi khuẩn nitrat hóa và để chúng chiếm ưu thế trong bùn. Tại thời điểm này, chúng ta cần làm điều này:
- Tăng nhẹ sục khí: kiểm soát oxy hòa tan (DO) ở mức 1,5-2mg/L để đảm bảo đủ oxy trong nước, tạo điều kiện cho vi khuẩn nitrat hóa chuyển đổi nitơ amoniac thành nitơ nitrat.
- Giảm một chút tỷ lệ C/N: Không cần thêm quá nhiều nguồn cacbon và tỷ lệ C/N nên được kiểm soát ở mức 3-5:1, chủ yếu để cho phép vi sinh vật "ăn nitơ", tập trung vào việc quan sát tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac.
- Thời gian lưu thủy lực (HRT) nên dài hơn: HRT là thời gian nước ở trong lò phản ứng, ban đầu được đặt ở mức 8-12 giờ, để ngăn nước chảy quá nhanh và cho vi khuẩn nitrat hóa đủ thời gian để hoạt động.
Lấy mẫu mỗi ngày để đo nồng độ nitơ amoniac trong dòng chảy vào và dòng chảy ra. Nếu nồng độ nitơ amoniac trong dòng chảy ra có thể giảm ổn định xuống dưới 10mg/L, điều đó cho thấy vi khuẩn nitrat hóa đã "sống lại" và giai đoạn đầu tiên đáp ứng tiêu chuẩn.
2. Giai đoạn 2: Từ từ "giảm oxy và tăng cacbon" để kích hoạt vi khuẩn khử nitơ (10-15 ngày ở giữa)
Sau khi vi khuẩn nitrat hóa ổn định, đã đến lúc "đánh thức" vi khuẩn khử nitơ. Chìa khóa là tạo ra một môi trường "thiếu oxy cục bộ" và cung cấp đủ nguồn cacbon cho vi khuẩn khử nitơ. Tại thời điểm này, cần phải điều chỉnh các điều kiện từng chút một và không thay đổi quá nhiều cùng một lúc, nếu không vi sinh vật sẽ bị "căng thẳng":
- Giảm DO dần dần: Mỗi ngày, giảm DO 0,2-0,3mg/L, giảm dần từ 2mg/L xuống 0,5-1mg/L và ổn định sau khi đạt đến phạm vi này. Khi giảm, điều quan trọng là phải quan sát màu sắc của bùn. Nếu bùn chuyển từ màu vàng nâu sang màu đen hoặc nước thải trở nên đục, điều đó cho thấy oxy hòa tan (DO) quá thấp. Nhanh chóng điều chỉnh lại một chút để ngăn bùn chết vì thiếu oxy.
- Tăng dần tỷ lệ C/N: Đồng thời, tăng lượng nguồn cacbon và tăng dần tỷ lệ C/N từ 3-5:1 lên 5-8:1. Thêm một chút mỗi ngày, đừng thêm quá nhiều cùng một lúc, nếu không sẽ có lượng dư thừa nguồn cacbon trong nước, sẽ sinh ra vi khuẩn tạp và làm cho bùn có mùi.
- Rút ngắn HRT một chút: Từ từ giảm HRT từ 12 giờ xuống 6-8 giờ để cho phép vi sinh vật hoạt động chặt chẽ hơn và tăng hoạt động của chúng.
Ở giai đoạn này, cần đo hai chỉ số hàng ngày: nitơ amoniac (để xem có vấn đề gì với quá trình nitrat hóa không) và tổng nitơ (để xem quá trình khử nitơ có hiệu quả không). Nếu tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ có thể duy trì ổn định ở mức trên 50%, điều đó cho thấy vi khuẩn khử nitơ đã bắt đầu hoạt động và hoạt tính SND đã xuất hiện sơ bộ.
3. Giai đoạn 3: Điều kiện ổn định để "củng cố" hoạt tính SND (khoảng 7 ngày cuối)
Khi tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ ổn định ở mức trên 50%, không điều chỉnh đáng kể các điều kiện nữa. Duy trì DO ở mức 0,5-1mg/L, tỷ lệ C/N ở mức 5-8:1 và HRT ở mức 6-8 giờ để cho phép vi sinh vật "sống và làm việc" trong môi trường này, dần dần tăng hoạt tính SND.
Tại thời điểm này, cần phải quan sát các đặc điểm của bùn: bùn SND tốt phải có màu vàng nâu, với các bông bùn tương đối lớn (có thể nhìn thấy thành cụm dưới kính hiển vi), đặc tính lắng tốt (sau khi để yên trong 30 phút, bùn có thể lắng xuống và chất lỏng trong suốt ở trên rất trong), và không bị đen hoặc có mùi. Đo tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ mỗi ngày một lần. Nếu nó có thể duy trì ổn định ở mức 70% hoặc thậm chí đạt 80%, xin chúc mừng! Bùn hoạt tính nitrat hóa khử nitơ đồng thời đã được nuôi cấy thành công!
4、 Bảo trì hàng ngày: Đừng để "bùn khó kiếm" gặp vấn đề
Nuôi bùn SND không phải là kết thúc mà là sự khởi đầu. Nếu việc bảo trì hàng ngày không được thực hiện, bùn dễ bị "giảm hoạt tính" hoặc thậm chí "chết", và những nỗ lực trước đó sẽ trở nên vô ích. Những điểm này phải được theo dõi chặt chẽ:
1. Phải làm hàng ngày: đo các chỉ số, quan sát các đặc điểm
- Đo ba chỉ số chính: oxy hòa tan (DO), giá trị pH và tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ, ít nhất hai lần một ngày (vào buổi sáng và buổi chiều). Khi phát hiện DO dưới 0,5mg/L, tăng sục khí và trên 2mg/L, giảm sục khí; Thêm natri cacbonat nếu pH dưới 7 và axit clohydric loãng nếu trên 8,5; Nếu tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ giảm hơn 10%, hãy kiểm tra xem nguồn cacbon có được thêm vào đủ không và có tạp chất trong nước thải vào không.
- Quan sát các đặc điểm của bùn: Quan sát màu sắc của bùn hàng ngày (thường có màu vàng nâu), có mùi hay không (thường không có mùi, mùi là do thiếu oxy) và tình trạng lắng (tỷ lệ lắng tốt nhất là 20% -30% trong vòng 30 phút, nếu quá cao, có nghĩa là có quá nhiều bùn và nếu quá thấp, có nghĩa là có sự mất bùn).
2. Nhiệm vụ bắt buộc hàng tuần: xả bùn và loại bỏ tạp chất
- Xả bùn thường xuyên: Bùn sẽ tiếp tục nhân lên và quá nhiều sẽ lắng xuống đáy lò phản ứng, ảnh hưởng đến việc trộn và sục khí. Nên xả bao nhiêu bùn dư thừa một lần một tuần? Kiểm tra tỷ lệ lắng. Nếu tỷ lệ lắng vượt quá 30%, xả 5% -10% thể tích lò phản ứng của bùn và duy trì tỷ lệ lắng từ 20% -30%.
- Làm sạch tạp chất: Ngay cả khi nước được lọc kỹ, một lượng nhỏ tạp chất vẫn sẽ lắng xuống đáy theo thời gian. Mỗi tuần, trong quá trình xả bùn, hãy làm sạch các tạp chất ở đáy lò phản ứng để ngăn chúng ảnh hưởng đến việc trộn bùn và nước.
3. Đừng hoảng sợ khi gặp vấn đề: các phương pháp giải quyết vấn đề phổ biến
- Bùn đen và có mùi: Rất có khả năng oxy hòa tan (DO) quá thấp và có tình trạng thiếu oxy. Nhanh chóng tăng sục khí và đo pH. Nếu pH cũng thấp, thêm một ít natri cacbonat và thường mất 1-2 ngày để phục hồi.
- Giảm đột ngột tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ: Trước tiên, hãy kiểm tra nguồn cacbon để xem nó có được thêm vào quá ít không. Nếu nguồn cacbon đủ, sau đó kiểm tra xem oxy hòa tan (DO) có quá cao không (quá cao có thể ức chế vi khuẩn khử nitơ). Điều chỉnh DO về 0,5-1mg/L và quan sát trong 1-2 ngày. Nói chung, nó có thể trở lại.
- Mất bùn nghiêm trọng (tỷ lệ lắng dưới 10%): Có thể là do trộn quá nhanh, làm vỡ bùn hoặc dòng nước vào quá nhanh (HRT quá ngắn), làm trôi bùn. Đầu tiên, giảm tốc độ trộn, sau đó kéo dài HRT trong 1-2 giờ và đồng thời, bổ sung một ít bùn đã cấy và dần dần phục hồi.
5、 Quan niệm sai lầm phổ biến cho người mới bắt đầu: Đừng bước vào những 'hố' này
Cuối cùng, hãy nói chuyện với những người mới bắt đầu về những quan niệm sai lầm phổ biến và đừng để họ đi sai đường:
- Đừng theo đuổi "kết quả nhanh chóng": Nhiều người hy vọng sẽ tạo ra hoạt tính SND trong vòng 3 ngày sau khi cấy bùn, điều này đơn giản là không thể. Thuần hóa vi sinh vật cần thời gian và 15-30 ngày là một chu kỳ bình thường. Vội vàng là vô ích, nhưng làm chậm lại thực sự có thể nhanh hơn.
- Đừng thêm thuốc thử một cách ngẫu nhiên: Một số người nghĩ rằng "thêm nhiều chất dinh dưỡng thì tốt hơn". Thêm quá nhiều nguồn cacbon và nitơ có thể dẫn đến dư thừa chất dinh dưỡng trong nước, sự phát triển của vi khuẩn và mùi của bùn; Một số người nghĩ rằng "thêm nguyên tố vi lượng là tốt", thêm quá nhiều thuốc thử kim loại nặng cùng một lúc có thể trực tiếp đầu độc vi sinh vật và thêm chúng theo tỷ lệ là đủ.
- Đừng ngừng sục khí và trộn trong thời gian dài: Đôi khi khi bạn phải ra ngoài, bạn tắt sục khí và trộn, và khi bạn quay lại, bạn thấy rằng bùn đã hoàn toàn chìm xuống đáy và chuyển sang màu đen. Điều này là do thiếu oxy trong thời gian dài và một số lượng lớn vi sinh vật đã chết. Do đó, ngay cả khi bạn ra ngoài, bạn cần tìm ai đó để theo dõi nó, ít nhất là để đảm bảo rằng sục khí và trộn không dừng lại quá lâu (không quá 4 giờ).
Tóm lại, cốt lõi của việc nuôi cấy bùn hoạt tính nitrat hóa khử nitơ đồng thời là "thiết lập một môi trường tốt, chọn hạt giống phù hợp, dần dần thuần hóa và bảo trì cẩn thận". Nó không quá bí ẩn. Người mới bắt đầu chỉ cần làm theo các bước, quan sát và ghi chép nhiều hơn và mắc ít sai lầm cấp thấp hơn, và họ chắc chắn có thể nuôi cấy bùn có hoạt tính tốt. Lúc đầu, bạn có thể gặp một số vấn đề, nhưng miễn là bạn không hoảng sợ và điều chỉnh từ từ, bạn có thể nhanh chóng bắt đầu. Khi bạn thấy tỷ lệ loại bỏ tổng nitơ ổn định ở mức trên 70%, cảm giác thành tựu đó mạnh mẽ hơn bất cứ điều gì khác!
