Nguyên nhân, hậu quả và giải pháp vi khuẩn vi sinh khó lắng?

Bùn vi sinh đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Tuy nhiên, hiện tượng bùn vi sinh khó lắng đang trở thành vấn đề nhức nhối, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả xử lý nước thải và gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng. Bài viết này sẽ đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, hậu quả và giải pháp cho vấn đề này.

Tại sao bùn vi sinh khó lắng là một vấn đề đáng quan ngại?

Bùn vi sinh là một vấn đề đáng quan ngại trong xử lý nước thải vì nhiều lý do:

• Tác động đến hiệu suất xử lý: Bùn vi sinh khó lắng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình lắng và tách bùn, làm giảm hiệu suất của hệ thống xử lý nước thải.
• Ổn định hệ thống: Bùn vi sinh nổi bể lắng có thể gây mất ổn định về mật độ vi sinh, ảnh hưởng xấu đến quá trình xử lý và chất lượng nước sau xử lý.
• Chi phí vận hành: Sự cố bùn vi sinh có thể làm tăng chi phí vận hành do cần phải sử dụng thêm hóa chất hoặc công nghệ để khắc phục.
• Môi trường và sức khỏe: Bùn vi sinh chứa vi khuẩn và các chất hữu cơ có thể gây hại cho môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Ngoài ra, nếu bùn vi sinh thoát ra môi trường có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người.

Do đó, việc quản lý và xử lý bùn vi sinh một cách hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống xử lý nước thải cũng như bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nguyên nhân hiện tượng bùn vi sinh khó lắng

Hiện tượng bùn vi sinh khó lắng là một thách thức đáng kể trong việc xử lý nước thải, và nó thường được gây ra bởi một loạt các yếu tố phức tạp. Một số nghiên cứu cho thấy đến 90% đến 95% hệ thống bùn hoạt tính gặp vấn đề bùn khó lắng là do các loại vi khuẩn hình sợi gây ra. Tuy nhiên, nguyên nhân sâu xa của sự cố này là một sự kết hợp phức tạp của các yếu tố lý học và hóa học của nước thải đầu vào, giới hạn trong quá trình thiết kế, và các vấn đề liên quan đến quá trình vận hành.

Các đặc điểm của nước thải đầu vào có thể ảnh hưởng đến việc tạo thành bùn khó lắng. Các biến động về lưu lượng, pH, nhiệt độ, dưỡng chất và bản chất của các chất nền đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình này. Ngoài ra, giới hạn trong quá trình thiết kế như năng suất cấp khí, thiết kế bể lắng và giới hạn công suất bơm bùn hoàn lưu, cũng như các vấn đề liên quan đến quá trình vận hành như lưu lượng nạp chất hữu cơ không đúng và sự hiện diện của các chất độc, đều có thể góp phần vào sự phát triển của bùn khó lắng.

• pH: Đối với bể bùn hoạt tính, pH tối ưu thường nằm trong khoảng 7 đến 7.5. Nếu pH <6, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của một số loài nấm như geotrichum, candida và trichoderma, gây ra hiện tượng bùn khó lắng.
• Năng suất cấp khí: Một số loài vi khuẩn hình sợi như S.natan, type 1701 thường phát triển tốt ở nồng độ oxy hòa tan thấp. Nếu năng suất cấp khí nhỏ hơn 2mg/l, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho chúng phát triển.
• Hàm lượng chất dinh dưỡng: Tỉ lệ BOD:N:P nên duy trì ở mức 100:5:1. Sự thiếu hụt Nitơ hoặc Phospho trong thời gian dài có thể dẫn đến sự phát triển của các loài vi sinh vật hình sợi.
• Tỉ lệ F/M: Tỉ lệ F/M thấp cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng bùn khó lắng. Bốn loài vi khuẩn dạng sợi phát triển tốt ở tỉ lệ F/M thấp, thường là dưới 0.15, bao gồm type 0041, type 0675, type 1851 và type 0803.

Cụ thể, ta có bảng nguyên nhân và cách khắc phục sự cố này như sau:

Khi nào vi khuẩn dạng sợi phát triển?

Vi khuẩn dạng sợi là một trong những loại vi sinh vật có khả năng thích nghi cao với các điều kiện môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là trong môi trường nước thải. Chúng thường có khả năng hấp thụ oxy trong điều kiện nồng độ oxy thấp, điều này làm tăng nguy cơ phát triển bùn vi sinh khó lắng. Để ngăn chặn hiện tượng này, việc kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi là rất quan trọng trong quá trình xử lý nước thải.

Trong quá trình xử lý nước thải, sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi thường được kích thích bởi các chất ô nhiễm dễ phân hủy như glucose, maltose, và lactose, thường xuất hiện trong nước thải từ các ngành công nghiệp như chế biến mía đường, rau quả, và sản xuất tinh bột. Tuy nhiên, trong nước thải từ các ngành công nghiệp hóa chất, dầu mỏ, dệt nhuộm, hoặc nước thải hỗn hợp, vi khuẩn dạng sợi thường ít được quan sát.

Vi sinh vật cần oxy để sinh tồn, và vi sinh vật nằm ngoài bùn thường có sự tiếp cận oxy tốt hơn so với vi sinh vật nằm trong bùn. Điều này khiến cho vi khuẩn dạng sợi thường có khả năng hấp thụ oxy cao hơn so với các loại vi sinh vật khác, đặc biệt là trong điều kiện nồng độ oxy thấp. Khi mật độ vi sinh cao và độ ô nhiễm thấp, vi sinh vật nằm trong bùn có thể thiếu oxy và gây ra hiện tượng bùn vi sinh khó lắng.

Ngoài hai yếu tố chính đã nêu, hiện tượng bùn vi sinh khó lắng còn có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như độ pH của môi trường, sự hiện diện của chất độc hại, lưu lượng nước thải, và điều kiện môi trường chung. Điều này làm cho việc kiểm soát và quản lý bùn vi sinh trở thành một thách thức đối với các hệ thống xử lý nước thải.

Phương pháp xử lý bùn vi sinh khó lắng

Để xử lý hiện tượng bùn vi sinh khó lắng trong quá trình xử lý nước thải, có một số biện pháp quan trọng có thể được áp dụng:

Bổ sung các chủng vi sinh có khả năng cạnh tranh vi khuẩn sợi

Thêm vào các loại vi sinh có khả năng cạnh tranh với vi khuẩn sợi là một chiến lược quan trọng trong việc xử lý bùn vi sinh. Các chủng vi sinh phát triển mạnh mẽ sẽ chiếm ưu thế trước các vi khuẩn sợi, tạo ra sự cân bằng trong hệ vi sinh vật. Khi tiến hành việc cấy vi sinh, điều quan trọng là tạo ra một môi trường lý tưởng cho sự phát triển của chúng. Một môi trường lý tưởng thường có đặc điểm như pH duy trì ở mức 7, nồng độ oxy hòa tan (DO) lớn hơn 2mg/L và tỉ lệ C:N:P lý tưởng là 100:5:1. Bằng cách đảm bảo các yếu tố môi trường như vậy, việc giảm bùn khó lắng có thể thực hiện trong vòng 2-3 tuần.

Trong số các loại vi sinh được ưa chuộng, vi sinh hiếu khí IMWT là một lựa chọn phổ biến. Loại vi sinh này thường có dạng bột với mật độ vi khuẩn rất cao, lên đến 10 tỷ vi khuẩn trong mỗi gram. Đối với một lượng nước thải cụ thể, bạn có thể sử dụng từ 5-10 gram vi sinh IMWT cho mỗi mét khối nước thải. Sau khi cấy, vi sinh IMWT cần khoảng 3-5 ngày để khôi phục hệ vi sinh trong môi trường xử lý. Điều này giúp tăng cường khả năng phân hủy của vi sinh và giảm bùn khó lắng hiệu quả.

Đảm bảo nguồn dinh dưỡng Nito, Photpho

Đảm bảo cung cấp đủ dinh dưỡng Nito và Photpho là một phần quan trọng trong quá trình xử lý bùn vi sinh. Để đảm bảo hiệu quả của quá trình này, cần thực hiện kiểm tra định kỳ về hàm lượng dinh dưỡng và bổ sung chúng với liều lượng phù hợp. Trong nước thải sau xử lý, nồng độ amoniac và photphat tan tối thiểu phải đạt mức 1,5mg/l và 0,5mg/l tương ứng. Đồng thời, việc duy trì tỷ lệ C:N:P ở mức gần 100:5:1 là cực kỳ quan trọng để ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn dạng sợi. Điều này giúp cân bằng sinh học trong môi trường xử lý và ngăn chặn sự lắng đọng của bùn vi sinh một cách hiệu quả.

Đảm bảo sục khí đầy đủ

Việc đảm bảo hệ thống sục khí hoạt động hiệu quả là điều quan trọng để cung cấp đủ lượng oxy cho các vi sinh vật trong bùn. Mức độ oxy lý tưởng nằm trong khoảng từ 2 đến 3.5. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không nên tăng quá mức oxy, vì việc khuấy trộn liên tục có thể làm cho bùn không lắng xuống đáy được.

Hậu quả của bùn vi sinh khó lắng

Bùn vi sinh khó lắng có thể gây ra nhiều hậu quả tiêu cực trong quá trình xử lý nước thải, bao gồm:

• Giảm hiệu suất xử lý: Khi bùn không lắng được xuống đáy mà trôi ra ngoài, mật độ vi sinh sẽ bị mất cân bằng, làm giảm khả năng xử lý nước thải.
• Chất lượng nước thải đầu ra: Nếu bùn trôi theo dòng nước đầu ra, chất lượng nước thải sẽ khó đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.
• Mất mật độ vi sinh cần thiết: Bùn nổi có thể dẫn đến mất bùn, làm giảm mật độ vi sinh cần thiết trong hệ thống, ảnh hưởng xấu đến hiệu quả xử lý của cả hệ thống.
• Tăng chi phí vận hành: Việc xử lý sự cố bùn vi sinh khó lắng đòi hỏi thêm hóa chất, thiết bị hoặc công nghệ, từ đó tăng chi phí vận hành.
• Ảnh hưởng đến môi trường: Bùn vi sinh chứa vi khuẩn và chất hữu cơ có thể gây hại cho môi trường nếu không được xử lý đúng cách.

Những hậu quả này cho thấy tầm quan trọng của việc quản lý và xử lý bùn vi sinh một cách hiệu quả để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.

Kết luận

Bùn vi sinh khó lắng là một vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết triệt để. Bằng cách áp dụng các giải pháp hiệu quả và vận hành hệ thống xử lý nước thải theo quy trình, chúng ta có thể hạn chế tối đa hiện tượng này, góp phần bảo vệ môi trường sống và sức khỏe cộng đồng.