[Chi tiết] Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong nước thải như thế nào?

Vi sinh vật đóng vai trò thiết yếu trong quá trình xử lý nước thải sinh học. Chúng thực hiện các phản ứng phân hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ độc hại thành các hợp chất vô hại hơn, từ đó giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong nước thải là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của các hệ thống xử lý nước thải như bể Aerotank hay bể UASB.

Trong ngành sinh học nói chung và đặc biệt là trong lĩnh vực xử lý nước thải bằng vi sinh vật, hiện tượng vi sinh vật phát triển theo cấp số nhân và tốc độ tăng sinh nhanh được đề cập nhiều trong các tài liệu kỹ thuật. Con số thường được nhắc đến là khoảng thời gian 20 phút – đây được xem là thời gian để vi khuẩn nhân đôi. Ta thường nghe rằng vi khuẩn có thể tăng gấp đôi số lượng sau mỗi 20 phút, nghĩa là từ 1 thành 2, 2 thành 4, và 4 thành 8 sau mỗi chu kỳ. Nhưng liệu con số này có chính xác và đúng với thực tế không?

Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật là gì?

Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật có thể hiểu một cách đơn giản là thời gian cần để vi sinh vật tự nhân đôi. Điều này có nghĩa là hiệu quả của các dòng men vi sinh trong xử lý nước thải phụ thuộc phần lớn vào khả năng tăng trưởng của các vi sinh vật bên trong. Những dòng men chứa các vi sinh vật có tốc độ tăng trưởng nhanh hơn sẽ thường mang lại kết quả xử lý nhanh hơn.

Ví dụ, khi hai dòng vi sinh vật cùng xử lý BOD trong một thời gian nhất định, vi sinh vật có tốc độ tăng trưởng nhanh hơn sẽ tạo ra khối lượng sinh học nhiều hơn, từ đó nâng cao khả năng xử lý chất ô nhiễm hiệu quả hơn.

Do đó, khi lựa chọn men vi sinh để xử lý nước thải, tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật là yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Chẳng hạn, nếu một chủng vi sinh vật có khả năng nhân đôi sau mỗi 20 phút, thì tốc độ tăng trưởng của nó sẽ được xem là 20 phút.

Vi sinh vật xử lý nước thải có tốc độ tăng trưởng như thế nào?

Hầu hết các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải sinh sản qua phương pháp phân bào. Trong quá trình này, một tế bào ban đầu sẽ phân chia thành hai tế bào con, và các tế bào mới sẽ có cấu trúc và thành phần tương tự tế bào gốc.

Tốc độ nhân đôi của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải thường khác nhau giữa các loại vi sinh vật. Vi sinh vật tự dưỡng có tốc độ phát triển chậm hơn so với vi sinh vật dị dưỡng. Cụ thể:

• Vi sinh vật tự dưỡng có thời gian nhân đôi dao động trong khoảng 60 – 90 phút. Những chủng vi sinh vật tự dưỡng điển hình như Nitrosomonas và Nitrobacter thường tham gia xử lý các hợp chất Nitơ và Amoni trong nước thải.
• Vi sinh vật dị dưỡng có tốc độ sinh trưởng nhanh hơn, trung bình từ 20 – 40 phút. Các vi sinh vật dị dưỡng tiêu biểu gồm Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus licheniformis, và Pseudomonas citronellolis, chuyên xử lý các chất như BOD, COD, và TSS trong nước thải.

Ví dụ, nếu 1 chủng vi sinh vật có tốc độ tăng trưởng là 20 phút, thì số lượng vi khuẩn sau mỗi giờ sẽ là:

Hiệu quả tăng trưởng của vi sinh vật phụ thuộc vào các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, hàm lượng dinh dưỡng, oxy hòa tan (DO), và độ kiềm. Để đảm bảo vi sinh vật phát triển mạnh mẽ và ổn định, các kỹ sư vận hành cần nắm vững đặc tính của chúng và điều chỉnh các yếu tố môi trường phù hợp để tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải.

Xem thêm: [TOP] 3+ Nguyên nhân khiến vi sinh chết trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Cách tối ưu hóa tốc độ tăng trưởng vi sinh vật để nâng cao hiệu suất xử lý

Để nâng cao hiệu suất xử lý nước thải, tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật cần được tối ưu hóa thông qua:

• Điều chỉnh các yếu tố môi trường trong hệ thống xử lý: Việc điều chỉnh nhiệt độ, pH, và hàm lượng oxy hòa tan là cần thiết để đảm bảo tốc độ tăng trưởng tối ưu của vi sinh vật​
• Sử dụng vi sinh vật bổ sung trong các hệ thống xử lý nước thải: Trong các trường hợp vi sinh vật tự nhiên không đủ, việc bổ sung vi sinh vật đã được nuôi cấy có thể giúp tăng cường hiệu quả xử lý​
• Quản lý và bảo trì hệ thống xử lý nước thải để đảm bảo tốc độ tăng trưởng ổn định: Việc bảo trì thường xuyên các hệ thống xử lý giúp duy trì điều kiện môi trường lý tưởng cho vi sinh vật và ngăn ngừa tình trạng suy thoái của hệ sinh thái

Tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý mà còn giúp bảo vệ môi trường khỏi các tác động tiêu cực của ô nhiễm nước thải. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hóa quá trình phát triển của vi sinh vật là chìa khóa để đảm bảo các hệ thống xử lý nước thải hoạt động hiệu quả và bền vững.