S L C V CÁC QUÁ TRÌNH VI SINH TRONG B X LÝ N C TH IƠ ƯỢ Ề Ể Ử ƯỚ Ả
Nh đã nói các ch ng tr c quá trình x lý sinh h c th ng theo sau quá trình xư ở ươ ướ ử ọ ườ ử
lý c h c đ lo i b các ch t h u c trong n c th i nh ho t đ ng c a các vi khu n.ơ ọ ể ạ ỏ ấ ữ ơ ướ ả ờ ạ ộ ủ ẩ
Tùy theo nhóm vi khu n s d ng là hi u khí hay y m khí mà ng i ta thi t k cácẩ ử ụ ế ế ườ ế ế
công trình khác nhau. Tùy theo kh năng v tài chính, di n tích đ t mà ng i ta có thả ề ệ ấ ườ ể
dùng ao h có s n ho c xây d ng các b nhân t o đ x lý.ồ ẵ ặ ự ể ạ ể ử
S l c v các quá trình vi sinh trong vi c x lý n c th iơ ượ ề ệ ử ướ ả
Quá trình hi u khí và hi u khí không b t bu c (tùy nghi)ế ế ắ ộ
Đ thi t k và v n hành m t b x lý sinh h c có hi u qu chúng ta ph i n m v ngể ế ế ậ ộ ể ử ọ ệ ả ả ắ ữ
các ki n th c sinh h c có liên quan đ n quá trình x lý. Trong các b x lý sinh h cế ứ ọ ế ử ể ử ọ
các vi khu n đóng vai trò quan tr ng hàng đ u vì nó ch u trách nhi m phân h y cácẩ ọ ầ ị ệ ủ
thành ph n h u c trong n c th i. Trong các b bùn ho t tính m t ph n ch t th iầ ữ ơ ướ ả ể ạ ộ ầ ấ ả
h u c s đ c các vi khu n hi u khí và hi u khí không b t bu c s d ng đ l yữ ơ ẽ ượ ẩ ế ế ắ ộ ử ụ ể ấ
năng l ng đ t ng h p các ch t h u c còn l i thành t bào vi khu n m i. Vi khu nượ ể ổ ợ ấ ữ ơ ạ ế ẩ ớ ẩ
trong b bùn ho t tính thu c các gi ng ể ạ ộ ố Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter,
Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai lo i vi khu n nitrát hóaạ ẩ
là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có cáclo i hình s i nh ạ ợ ư Sphaerotilus,
Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các vi khu n các vi sinh v tẩ ậ
khác cũng đóng vai trò quan tr ng trong các b bùn ho t tính. Ví d nh các nguyênọ ể ạ ụ ư
sinh đ ng v t và ộ ậ Rotifer ăn các vi khu n làm cho n c th i đ u ra s ch h n v m t viẩ ướ ả ầ ạ ơ ề ặ
sinh.
Khi b x lý đ c xây d ng xong và đ a vào v n hành thì các vi khu n có s n trongể ử ượ ự ư ậ ẩ ẵ
n c th i b t đ u phát tri n theo chu kỳ phát tri n c a các vi khu n trong m t m c yướ ả ắ ầ ể ể ủ ẩ ộ ẻ ấ
vi khu n. Trong th i gian đ u, đ s m đ a h th ng x lý vào ho t đ ng n đ nh cóẩ ờ ầ ể ớ ư ệ ố ử ạ ộ ổ ị
th dùng bùn c a các b x lý đang ho t đ ng g n đó cho thêm vào b m i nh làể ủ ể ử ạ ộ ầ ể ớ ư
m t hình th c c y thêm vi khu n cho b x lý. Chu kỳ phát tri n c a các vi khu nộ ứ ấ ẩ ể ử ể ủ ẩ
trong b x lý bao g m 4 giai đo n:ể ử ồ ạ
Giai đo n ch m (lag-phase): x y ra khi b b t đ u đ a vào ho t đ ng và bùnạ ậ ả ể ắ ầ ư ạ ộ
c a các b khác đ c c y thêm vào b . Đây là giai đo n đ các vi khu n thíchủ ể ượ ấ ể ạ ể ẩ
nghi v i môi tr ng m i và b t đ u quá trình phân bào.ớ ườ ớ ắ ầ
Giai đo n tăng tr ng (log-growth phase): giai đo n này các t bào vi khu nạ ưở ạ ế ẩ
ti n hành phân bào và tăng nhanh v s l ng. T c đ phân bào ph thu c vàoế ề ố ượ ố ộ ụ ộ
th i gian c n thi t cho các l n phân bào và l ng th c ăn trong môi tr ng.ờ ầ ế ầ ượ ứ ườ
Giai đo n cân b ng (stationary phase): lúc này m t đ vi khu n đ c gi ạ ằ ậ ộ ẩ ượ ữ ở
m t s l ng n đ nh. Nguyên nhân c a giai đo n này là (a) các ch t dinhộ ố ượ ổ ị ủ ạ ấ
d ngc n thi t cho quá trình tăng tr ng c a vi khu n đã b s d ng h t, (b)ưỡ ầ ế ưở ủ ẩ ị ử ụ ế
s l ng vi khu n sinh ra b ng v i s l ng vi khu n ch t đi.ố ượ ẩ ằ ớ ố ượ ẩ ế
Giai đo n ch t (log-death phase): trong giai đo n này s l ng vi khu n ch tạ ế ạ ố ượ ẩ ế
đi nhi u h n s l ng vi khu n đ c sinh ra, do đó m t đ vi khu n trong bề ơ ố ượ ẩ ượ ậ ộ ẩ ể
gi m nhanh. Giai đo n này có th do các loài có kích th c kh ki n ho c làả ạ ể ườ ả ế ặ
đ c đi m c a môi tr ng.ặ ể ủ ườ
M t đ th đi n hình v s tăng tr ng c a vi khu n trong b x lýộ ồ ị ể ề ự ưở ủ ẩ ể ử
Cũng c n nó thêm r ng đ th trên ch mô t s tăng tr ng c a m t qu n th viầ ằ ồ ị ỉ ả ự ưở ủ ộ ầ ể
khu n đ n đ c. Th c t trong b x lý có nhi u qu n th khác nhau và có đ th tăngẩ ơ ộ ự ế ể ử ề ầ ể ồ ị
tr ng gi ng nhau v d ng nh ng khác nhau v th i gian tăng tr ng cũng nh đ nhưở ố ề ạ ư ề ờ ưở ư ỉ
c a đ th . Trong m t giai đo n b t kỳ nào đó s có m t loài có s l ng ch đ o doủ ồ ị ộ ạ ấ ẽ ộ ố ượ ủ ạ
th i đi m đó các đi u ki n nh pH, oxy, dinh d ng, nhi t đ ... phù h p cho loàiở ờ ể ề ệ ư ưỡ ệ ộ ợ
đó. S bi n đ ng v các vi sinh v t ch đ o trong b x lý đ c bi u di n trong hìnhự ế ộ ề ậ ủ ạ ể ử ượ ể ễ
bên d i. Khi thi t k và v n hành h th ng x lý chúng ta ph i đ ý t i c h vi sinhướ ế ế ậ ệ ố ử ả ể ớ ả ệ
v t này, không nên nghĩ r ng đây là m t "h p đen" v i nh ng vi sinh v t bí m t.ậ ằ ộ ộ ớ ữ ậ ậ
Đ th v s tăng tr ng t ng đ i c a các vi sinh v t trong b x lý n c th iồ ị ề ự ưở ươ ố ủ ậ ể ử ướ ả
Ngu n: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991ồ
Nh đã nói trên vi khu n đóng vai trò quan tr ng hàng đ u trong các b x lý n cư ở ẩ ọ ầ ể ử ướ
th i. Do đó trong các b này chúng ta ph i duy trì m t m t đ vi khu n cao t ngả ể ả ộ ậ ộ ẩ ươ
thích v i l u l ng các ch t ô nhi m đ a vào b . Đi u này có th th c hi n thông quaớ ư ượ ấ ễ ư ể ề ể ự ệ
quá trình thi t k và v n hành. Trong quá trình thi t k chúng ta ph i tính toán chínhế ế ậ ế ế ả
xác th i gian t n l u c a vi khu n trong b x lý và th i gian này ph i đ l n đ cácờ ồ ư ủ ẩ ể ử ờ ả ủ ớ ể
vi khu n có th sinh s n đ c. Trong quá trình v n hành, các đi u ki n c n thi t choẩ ể ả ượ ậ ề ệ ầ ế
quá trình tăng tr ng c a vi khu n (pH, ch t dinh d ng, nhi t đ , khu y tr n...) ph iưở ủ ẩ ấ ưỡ ệ ộ ấ ộ ả
đ c đi u ch nh m c thu n l i nh t cho vi khu n.ượ ề ỉ ở ứ ậ ợ ấ ẩ
Các y u t nh h ng đ n ho t đ ng c a các công trình x lý n c th i hi uế ố ả ưở ế ạ ộ ủ ử ướ ả ế
khí
Lo iạCác y u t nh h ng đ n ho t đ ng c a công trìnhế ố ả ưở ế ạ ộ ủ
Bùn ho t tínhạLo i b ph n ngạ ể ả ứ
Th i gian l u c a n c th i trong b ph n ngờ ư ủ ướ ả ể ả ứ
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
Hi u su t s c khíệ ấ ụ
Th i gian l u tr VSV trong b ph n ngờ ư ữ ể ả ứ
T l th c ăn/vi sinh v t (F/M)ỉ ệ ứ ậ
T l bùn b m hoàn l u v b ph n ngỉ ệ ơ ư ề ể ả ứ
Các ch t dinh d ngấ ưỡ
Các y u t môi tr ng (nhi t đ , pH)ế ố ườ ệ ộ
B l c sinh h cể ọ ọ
nh gi t ỏ ọ
Lo i nguyên li u làm giá bám và chi u cao c a c t nguyên li u nàyạ ệ ề ủ ộ ệ
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
Hi u su t thông khíệ ấ
T l hoàn l uỉ ệ ư
Cách s p x p các c t l cắ ế ộ ọ
Cách phân ph i l u l ng n cố ư ượ ướ
Đĩa quay sinh h cọS b , đĩaố ể
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
B ph n truy n đ ngộ ậ ề ộ
M t đ c a nguyên li u c u t o đĩaậ ộ ủ ệ ấ ạ
V n t c quayậ ố
Các tr c quayụ
Đ ng p n c c a đĩaộ ậ ướ ủ
T l hoàn l uỉ ệ ư
Lo iạCác y u t nh h ng đ n ho t đ ng c a công trìnhế ố ả ưở ế ạ ộ ủ
Bùn ho t tínhạLo i b ph n ngạ ể ả ứ
Th i gian l u c a n c th i trong b ph n ngờ ư ủ ướ ả ể ả ứ
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
Hi u su t s c khíệ ấ ụ
Th i gian l u tr VSV trong b ph n ngờ ư ữ ể ả ứ
T l th c ăn/vi sinh v t (F/M)ỉ ệ ứ ậ
T l bùn b m hoàn l u v b ph n ngỉ ệ ơ ư ề ể ả ứ
Các ch t dinh d ngấ ưỡ
Các y u t môi tr ng (nhi t đ , pH)ế ố ườ ệ ộ
B l c sinh h cể ọ ọ
nh gi t ỏ ọ
Lo i nguyên li u làm giá bám và chi u cao c a c t nguyên li u nàyạ ệ ề ủ ộ ệ
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
Hi u su t thông khíệ ấ
T l hoàn l uỉ ệ ư
Cách s p x p các c t l cắ ế ộ ọ
Cách phân ph i l u l ng n cố ư ượ ướ
Đĩa quay sinh h cọS b , đĩaố ể
Ch đ n p n c th i và các ch t h u cế ộ ạ ướ ả ấ ữ ơ
B ph n truy n đ ngộ ậ ề ộ
M t đ c a nguyên li u c u t o đĩaậ ộ ủ ệ ấ ạ
V n t c quayậ ố
Các tr c quayụ
Đ ng p n c c a đĩaộ ậ ướ ủ
T l hoàn l uỉ ệ ư
Ngu n: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991ồ
Quá trình y m khíế
Các h th ng y m khí ng d ng kh năng phân h y ch t h u c c a vi sinh v t trongệ ố ế ứ ụ ả ủ ấ ữ ơ ủ ậ
đi u ki n không có oxy. Quá trình phân h y y m khí ch t h u c r t ph c t p liên hề ệ ủ ế ấ ữ ơ ấ ứ ạ ệ
đ n hàng trăm ph n ng và s n ph m trung gian. Tuy nhiên ng i ta th ng đ n gi nế ả ứ ả ẩ ườ ườ ơ ả
hóa chúng b ng ph ng trình sau đây:ằ ươ
Ch t h uấ ữ
cơ
lên men
----------->
y m khíếCH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
H n h p khí sinh ra th ng đ c g i là khí sinh h c hay biogas. Thành ph n c aỗ ợ ườ ượ ọ ọ ầ ủ
Biogas nh sau:ư
Methane (CH4) 55 ¸ 65%
Carbon dioxide (CO2) 35 ¸ 45%
Nitrogen (N2) 0 ¸ 3%
Hydrogen (H2) 0 ¸ 1%
Hydrogen Sulphide (H2S) 0 ¸ 1%
Methane có nhi t tr cao (g n 9.000 kcal/mệ ị ầ 3). Do đó, nhi t tr c a Biogas kho ng 4.500ệ ị ủ ả
÷ 6.000 kcal/m3, tùy thu c vào ph n trăm c a methane hi n di n trong Biogas.ộ ầ ủ ệ ệ
Quá trình phân h y y m khí đ c chia thành 3 giai đo n chính nh sau:ủ ế ượ ạ ư
1. Phân h y các ch t h u c cao phân t .ủ ấ ữ ơ ử
2. T o nên các axít.ạ
3. T o methane.ạ