Sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam

Trong hệ thống xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học, vi sinh vật là một yếu tố không thể thiếu. Vậy quá trình sinh trưởng của vi sinh vật là gì? Sự tăng trưởng của chúng ảnh hưởng thế nào đến quá trình xử lý nước thải? Bài viết sau sẽ giải thích rõ vấn đề này.

Khái niệm sinh trưởng của vi sinh vật là gì?

Sự sinh trưởng của vi sinh vật là quá trình tăng lên về số lượng và đa dạng chủng loại theo thời gian. Vi sinh vật có thể tồn tại ở khắp mọi nơi trên trái đất, kể cả trong những điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao trong ngọn núi lửa, nhiệt độ thấp ở Nam Cực và áp suất lớn dưới đáy đại dương. Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật diễn ra liên tục để thích nghi với môi trường sống khác nhau và hiện tại có xu hướng tăng cả về số lượng lẫn chất lượng.

Công thức

Thời gian thế hệ (kí hiệu là g) là thời gian mà một tế bào chia tay hoặc một quần thể nhân đôi về số lượng cá thể. Ví dụ: E.coli có thời gian thế hệ là 20 phút (tức là mỗi 20 phút có một lần nhân đôi).

Thời gian thế hệ thay đổi tùy thuộc vào các quần thể và điều kiện sống.

Tốc độ sinh trưởng riêng của vi sinh vật (µ) là số lần chia tế bào trong một đơn vị thời gian của một chủng vi sinh vật trong điều kiện cụ thể:

µ = n / t

Với n là số lần chia tế bào và t là thời gian chia tế bào

Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn

Nuôi cấy không liên tục

Môi trường nuôi cấy không được cung cấp chất dinh dưỡng mới và không được loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa. Điều này được gọi là môi trường nuôi cấy không liên tục.

Số lượng tế bào sau n lần chia tế bào từ N0 tế bào ban đầu trong thời gian t là: Nt = N0 * 2^n

Nuôi cấy không liên tục gồm 4 giai đoạn

Giai đoạn ủ (lag phase): Vi khuẩn thích nghi với môi trường, số lượng tế bào trong quần thể chưa tăng. Các enzym cần thiết được hình thành để phân giải chất hữu cơ.

Giai đoạn tăng trưởng (log phase): Vi khuẩn tăng trưởng với tốc độ nhanh, số lượng tế bào trong quần thể tăng nhanh.

Giai đoạn cân bằng: Số lượng vi khuẩn trong quần thể đạt cực đại và không thay đổi theo thời gian, vì số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết.

Giai đoạn suy vi (death phase): Môi trường sống cạn kiệt chất dinh dưỡng, số lượng tế bào chết tăng lên.

Nuôi cấy liên tục

Môi trường nuôi cấy liên tục là môi trường luôn được cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết và thường lấy ra một lượng dịch nuôi cấy tương đương. Phương pháp nuôi cấy liên tục được sử dụng trong việc sản xuất sinh khối để thu thập protein đơn bào và các chất có tính sinh học như axit amin.

XEM NGAY: Quy trình nuôi cấy bùn vi sinh hiệu quả nhất năm 2020

Vi sinh vật trong xử lý nước thải

Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải

Vi sinh vật là một tập hợp các loại vi khuẩn khác nhau mà chúng ta không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải có khả năng phân hủy các chất hữu cơ và sử dụng chúng như nguồn thức ăn để thực hiện các phản ứng sinh học tổng hợp. Trong công nghệ xử lý nước thải bằng sinh học, quá trình nuôi cấy vi sinh vật là yếu tố quan trọng nhất vì nó quyết định việc xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải như COD, BOD, Tổng Nito, Tổng Phốtpho. Nhờ các loại vi sinh vật khác nhau có trong nước thải, vi sinh vật hiếu khí phân hủy BOD, COD; sinh vật yếu khí và thiếu khí phân hủy Tổng N, Tổng P.

Phân loại vi sinh vật trong xử lý nước thải

Có hai nhóm vi sinh vật trong xử lý nước thải, dựa trên phương thức phát triển:

• Vi sinh vật dị dưỡng: Sử dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và carbon để thực hiện phản ứng tổng hợp.
• Vi sinh vật tự dưỡng: Có khả năng oxy hóa chất vô cơ để lấy năng lượng và sử dụng CO2 làm nguồn carbon cho quá trình tổng hợp. Ví dụ: vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn sắt,…

Bùn hoạt tính và màng sinh vật là tập hợp các loại vi sinh vật khác nhau. Chúng chứa 70-90% chất hữu cơ và 10-30% chất vô cơ.

Màng sinh vật phát triển trên bề mặt các vật liệu lọc, có độ dày từ 1-3mm hoặc hơn. Màu sắc của màng thay đổi tuỳ thuộc vào thành phần của nước thải, từ màu xám đến nâu tối. Màng sinh vật bao gồm cả vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và động vật nguyên sinh.

Vi sinh vật tham gia xử lý nước thải như thế nào?

Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải có khả năng chuyển hóa liên tục các chất hữu cơ trong nước thải, tổng hợp thành tế bào mới. Chúng có thể hấp thụ một lượng lớn chất hữu cơ qua bề mặt tế bào của chúng. Nếu chất hữu cơ không được chuyển hóa thành tế bào, tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng cần thiết chất hữu cơ được dành để tạo ra tế bào, và một lượng khác được oxy hóa để cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp.

Với bùn gốc ban đầu, nó được nuôi dưỡng để tạo thành bùn có hoạt tính cao và có khả năng lắng xuống tốt. Khi kỳ này kết thúc, bùn sẽ trở thành các hạt có độ bền khác nhau khi chịu sự kích thích từ quá trình khuấy trộn. Bùn từ các nhà máy xử lý nước thải hoạt động tích luỹ nguồn gốc tốt nhất.

Nếu bạn có nhu cầu mua bùn vi sinh chất lượng với giá rẻ, vui lòng liên hệ hotline: 0963 31 31 81

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học diễn ra như thế nào?

1/ Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí:

Quá trình phân hủy kỵ khí là sự phân hủy các chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải nhờ vi sinh vật kỵ khí. Quá trình này diễn ra trong điều kiện thiếu không khí, tức là vi sinh vật kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải.

Quá trình phân hủy kỵ khí có thể được chia thành 6 giai đoạn sau:

• Quá trình thủy phân polymer: Thủy phân protein, polysaccharide và chất béo.
• Quá trình lên men các axit amin và đường.
• Quá trình phân hủy kỵ khí các axit béo dài và rượu.
• Quá trình phân hủy kỵ khí các axit béo bay hơi (ngoại trừ axit axetic).
• Quá trình hình thành khí methane từ axit axetic.
• Quá trình hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.

2/ Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí:

Quá trình sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí chia thành 3 giai đoạn chính:

• Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ.
• Tổng hợp tế bào mới.
• Phân hủy tế bào bên trong.

Tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật là gì?

Chúng ta thường nghe rằng vi khuẩn tăng gấp đôi sau mỗi 20 phút. Con số này thường xuất hiện trong hầu hết các tài liệu kỹ thuật về nước thải. Nhưng liệu đây có phải là con số chính xác để mô tả tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải?

Thời gian nhân đôi 20 phút được tính toán như thế nào?

Số liệu này được tính toán dựa trên vi khuẩn E.coli trong phòng thí nghiệm, ở điều kiện nhiệt độ, độ pH, nguồn dinh dưỡng và nguồn carbon là lý tưởng.

Vi khuẩn trong xử lý nước thải ở Việt Nam

Không giống như vi khuẩn E.coli được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, trong một đơn vị xử lý nước thải có nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Chúng có thể là vi khuẩn gram dương, gram âm, hiếu khí, kỵ khí và nhiều loại khác. Trong quá trình xử lý nước thải tại Việt Nam, các vi khuẩn này thường có mặt trong hỗn hợp MLSS. Họ cũng có thể tạo thành bùn hoạt tính hoặc màng sinh vật, phụ thuộc vào hệ thống xử lý.

Xem tiếp: Chỉ số MLSS là gì?

Ngoài ra, các con số này chỉ đề cập đến tốc độ sinh trưởng trong môi trường lí tưởng. Trong thực tế, quá trình xử lý nước thải phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nồng độ oxy hòa tan, thể tích bể, nhiệt độ môi trường, v.v.

Tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn trong hệ thống xử lý nước thải

Theo lý thuyết

Vi khuẩn dị dưỡng phân hủy BOD/COD trong nước thải có thời gian nhân đôi từ 30-60 phút. Khi thiếu oxy hoặc hệ vi sinh khởi tạo yếu, quá trình sinh trưởng của chúng sẽ chậm hơn. Vi khuẩn oxy hóa amoniac có thời gian nhân đôi tính bằng giờ. Điều này làm cho chúng dễ bị rửa trôi và khó phục hồi nếu lượng chất độc tăng cao.

Thực tế

Vi khuẩn nước thải hoạt động trong môi trường F/M khác biệt với E.coli trong phòng thí nghiệm. Chỉ khi có sự hấp thụ oxy cao và ATP (năng lượng) dồi dào, hệ vi sinh mới phát triển. Tuy nhiên, cân bằng giữa tỷ lệ F/M (chất hữu cơ vào) và DO (oxy hòa tan) dễ bị phá vỡ khi BOD, COD hoặc TSS tăng lên. Điều này không lý tưởng để vận hành nhà máy xử lý nước thải. Khi thiếu DO, ATP tự do cũng giảm, các tế bào sẽ bắt đầu yếu đi.

Do đó, mặc dù trong điều kiện phòng thí nghiệm, vi khuẩn có thể tăng trưởng trong 20 phút, nhưng trong thực tế, chúng ta chỉ thấy tốc độ tăng trưởng tối đa trong giai đoạn khởi động hoặc sau khi gặp sốc. Sau đó, vi khuẩn mất hơn 30-60 phút để nhân đôi.

Đây là toàn bộ thông tin về quá trình sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải. Nếu bạn còn có bất kỳ câu hỏi nào. Hãy liên hệ với chúng tôi:

CÔNG TY TNHH DỊCH VỤ VỆ SINH MÔI TRƯỜNG SỐ 1 HÀ NỘI

Địa chỉ: Số 12 ngách 41 ngõ 199 Hồ Tùng Mậu, Quận Từ Liêm, Hà Nội

Website: https://xulybenuocthai.vn/

SDT: 0888 31 31 81 – 0963 31 31 81