I. Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải sinh học
Việc xử lý nước thải sinh học hiện đại thường được chia thành ba giai đoạn:
- Phương pháp xử lý ban đầu (phương pháp xử lý vật lý): Bàn chặn màn hình, bể lắng đọng ban đầu
- Phương pháp xử lý thứ cấp (phương pháp xử lý sinh học): bể thông khí, bể lắng đọng cuối cùng
- Phương pháp xử lý thứ ba (phương pháp xử lý sinh học/hóa học vật lý): Loại bỏ nitơ và phốt pho
Bùn được đưa riêng vào hệ thống tiêu hóa bùn.
Dựa trên nhu cầu oxy, xử lý sinh học được phân loại thành xử lý khí quyển (quá trình bùn hoạt động, ao oxy hóa, kênh oxy hóa, bộ lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, v.v.).) và xử lý vô khí (thanh hóa bùn).
II. Cộng đồng vi khuẩn trong bùn hoạt
Quá trình bùn hoạt động dựa trên các hệ sinh thái dị nhân bao gồm các vi sinh vật cụm bao gồm vi khuẩn, nấm, nguyên sinh và metazoa để lọc nước thải.Vi khuẩn dị sinh và nấm dị sinh sống tự do tạo thành mức trophic thấp nhấtChúng được bắt đầu bởi protozoa dị sinh, được tiếp tục tiêu thụ bởi các động vật săn mồi thứ cấp như rotifers và nematodes, cuối cùng nhận ra việc lọc nước thải.
(I) Vi khuẩn là lực chính làm suy thoái chất hữu cơ
Vi khuẩn là nhóm vi khuẩn quan trọng nhất trong bùn hoạt hóa, thực hiện hai chức năng cốt lõi: phân hủy chất hữu cơ và hình thành vảy.
Các loài vi khuẩn phân hủy hữu cơ
Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Bacillus
- Các chất phân hủy carbohydrate chủ yếu:Phù huyền
- Các chất phân hủy protein chủ đạo:Alcaligenes, Flavobacterium, Bacillus
(II) Cơ chế hình thành lá
Các lớp bùn hoạt hóa được hình thành thông qua tác dụng phối hợp của ba thành phần:
- Vi khuẩn tạo phế (Zooglea ramigera): hình thanh, Gram âm, đóng gói và không bào tử. Chúng gây tổng hợp vi khuẩn thông qua các polyme ngoài tế bào và chất liên tế bào.
- Vi khuẩn sợi trung bình: Cung cấp khung sợi cho các bông, cho phép gắn kết và phát triển của vi khuẩn tạo ra bông, chủ yếu bao gồm:
- Vi khuẩn nitrifying
- Spherotilus(các vi khuẩn sắt)
- Beggiatoa(vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh)
- Thiothrix(vi khuẩn làm giảm lưu huỳnh)
- Ciliates: Loại bỏ các mucoprotein và polysaccharide polymer để tạo ra cấu trúc cầu nối và tạo điều kiện cho sự bốc hoa.
(III) Nấm ∆ Các chất phân hủy các chất hữu cơ lửa
Nấm có thể phá vỡ các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học với tốc độ phân hủy tương đối thấp.Các sợi nấm vừa phải phục vụ như lõi vảy và cải thiện hiệu suất vảy và trầm tíchTuy nhiên, sự gia tăng nấm quá mức dẫn đến bùn bùn và đặc tính lắng đọng kém.
Nguyên nhân phát triển nấm lớn bất thường:
- Giảm nhiệt độ
- Giá trị pH thấp
- Tỷ lệ C/N cao của nước thải
- Nạp chất hữu cơ quá mức
- Sự hiện diện của sulfure
(IV) Vi khuẩn nguyên sinh Các sinh vật chỉ số về chất lượng nước
Các nguyên sinh vật phổ biến trong bùn hoạt:
- Hạt nguyên sinh giống hạch
- Các chất phổi (phytoflagellates và zooflagellates)
- Các loài nhúm: nhúm bơi tự do và nhúm nhúm
Tầm quan trọng của chỉ số: Sự hiện diện của các loài nhũ là một chỉ số quan trọng cho việc xử lý sinh học hiệu quả..
(V) Metazoa ️ Những loài săn mồi thứ cấp
Metazoa ăn vi khuẩn và protozoa nhỏ như những động vật săn mồi thứ cấp. Chúng mở rộng chuỗi thức ăn và làm giảm đáng kể năng suất bùn.
III. Ba giai đoạn hình thành bùn
Quá trình loại bỏ chất hữu cơ từ bùn hoạt động trùng với sự hình thành bùn, bao gồm ba bước liên tiếp:
Bước 1: Chuyển chuyển khối lượng
Bùn trở lại ngay lập tức hấp thụ vật lý các chất luộc và BOD không hòa tan từ nước thải, tiếp theo là hấp thụ dần các chất hữu cơ hòa tan vào các tế bào vi khuẩn để phân hủy chất.
Giai đoạn 2: Chuyển đổi trao đổi chất
Các chất hữu cơ trải qua các chuyển đổi trao đổi chất bao gồm thủy phân, glycolysis (carbohydrate), decarboxylation, deamination (protein) và β-oxidation (lipid).Các chất nền phân hủy sau đó đi vào chu kỳ TCA và chuỗi vận chuyển electron để tạo ra năng lượng, với carbon dioxide và nước là các sản phẩm phụ chuyển hóa cuối cùng.
Giai đoạn 3: Phong trào ️ Sản xuất các bông hoa ổn định tốt
Khi nồng độ hữu cơ giảm, vi sinh vật đi vào giai đoạn phân hủy nội sinh.các lớp mặn có thể lắng đọng để phân tách chất rắn và chất lỏng trong bể lắng đọng cuối cùng.
IV. Điều kiện môi trường cho sự phân hủy chất hữu cơ
- Nhiệt độ: 20-30°C, điều chỉnh hoạt động enzym của vi khuẩn
- Các chất dinh dưỡng: BOD: N: P = 100: 5: 1; các nguyên tố vi lượng K, Ca, Fe, Mg được yêu cầu thêm
- Oxy hòa tan (DO): 0,5 ‰ 1 mg/L tại cửa vào bể, 2 ‰ 3 mg/L tại cửa ra; tỷ lệ trao đổi chất giảm mạnh khi DO dưới 0,5 mg/L
- Giá trị pH: 6,5 ̊7.5, tối ưu ở độ kiềm nhẹ 7,2 ∙ 7.4Các vi sinh vật không thể tồn tại ở pH < 4 hoặc pH > 10
- Các chất độc hại: Xếp hạng độc tính của kim loại nặng: Ag > Hg > Sn > Cu > Cd > Cr
