Hotline

Xử lý nước thải

Cho đến nay, các chất thải trong hoạt động sống của con người đều được xử lý một cách tự nhiên nhờ vi sinh vật.
 
1) Loại bỏ phần rắn, tủa và cặn.
 2) Phân hủy các chất hữu cơ tan trong nước nhờ vi khuẩn hiếu khí để tạo ra bùn non (còn gọi là bùn hoạt tính), bùn non sau đó bị loại bỏ hoặc được đưa vào bể phản ứng để tái sử dụng.
 3) Tạo tủa và tách P và N (giai đoạn này có khi không cần thiết).
4) Xử lý bùn tạo ra ở giai đoạn 1 và 2 bằng phân hủy yếm khí. Quá trình này làm giảm thể tích cặn, số lượng vi sinh vật gây bệnh, làm mất mùi hôi và tạo ra nhiên liệu sinh học chứa khí methane, còn gọi là biogas.
1. Xử lý hiếu khí bằng hệ thống bùn hoạt tính Công nghệ xử lý chất thải bằng bùn hoạt tính có công suất lớn hơn nhiều so với xử lý bằng bộ lọc thấm. Tuy nhiên, nó cũng có một số nhược điểm sau: do cường độ sử dụng lớn hơn, nên mức tiêu thụ năng lượng để khuấy trộn không khí cũng như số lượng sinh khối được tạo ra lớn hơn (Bảng 9.1). Công nghệ này thích hợp để xử lý nước thải cho các điểm dân cư đông đúc, vì nó chiếm ít diện ích hơn so với hệ thống xử lý theo công nghệ lọc thấm.
Bùn non trong hệ thống xử lý này chứa nhiều nước hơn so với bùn non trong bộ lọc thấm, vì vậy chứa ít chủng loại vi sinh vật hơn. Để quá trình xử lý đạt kết quả, việc xác định thành phần và nồng độ các chất trong nước thải là vấn đề quan trọng bậc nhất nhằm tạo điều kiện cho nhiều nhóm vi sinh vật tham gia quá trình xử lý. Các vi sinh vật quan trọng nhất là nhóm vi khuẩn tự dưỡng chất hữu cơ như: Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas và Moraxella. Trường hợp nước thải có hàm lượng chất vô cơ cao, thì cần sự có mặt các loại vi khuẩn như: Thiobacillus, Nitrosomonas, Nitrobacter và Ferrobacillus, chịu trách nhiệm oxy hóa S, NH3 và Fe.
2. Xử lý yếm khí
Trong quá trình xử lý yếm khí chất thải (lên men tạo khí methane) có ba nhóm vi khuẩn tham gia: 1) Nhóm vi khuẩn chịu trách nhiệm thủy phân và lên men. 2) Nhóm vi khuẩn tạo H2 và acetic acid. 3) Nhóm vi khuẩn tạo khí methane tự dưỡng sử dụng H2. Để nâng cao hiệu suất của quá trình lên men, hiện nay người ta vẫn tiếp tục hoàn thiện các loại giống, chủng vi khuẩn lên men yếm khí bằng biện pháp chọn lọc tự nhiên hoặc nhờ phương pháp công nghệ DNA tái tổ hợp. Đặc biệt, về mặt công nghệ người ta cần phải chú ý khắc phục các yếu tố giới hạn tốc độ phân hủy cơ chất có mặt trong chất thải như cellulose, tinh bột... và tốc độ tạo khí methane. Cần lưu ý một số sản phẩm cuối của quá trình lên men như H2, CO2 và H2S thường có tác động ức chế ngược làm giảm hoạt động của vi khuẩn tạo khí methane. Trong thực tế có rất nhiều kiểu thiết bị lên men yếm khí. Từ những dạng cấu tạo đơn giản hoàn toàn thủ công, cho đến các hệ thống xử lý có cấu tạo khá phức tạp hiện đang hoạt động ở một số nước phát triển. Dưới đây là kiểu thiết bị lên men yếm khí tương đối điển hình và đang được sử dụng khá rộng rãi
3. Thu hồi nước (water recycling) Hiện nay, trên thế giới vấn đề thiếu nước ngày càng trở nên trầm trọng, do đó việc sử dụng lại nước thải sau khi được xử lý sẽ là một hướng ưu tiên trong các thập kỷ tới.
Ở các nước thuộc thế giới ba việc sử dụng nước thải thô của chăn nuôi để tưới trực tiếp cho cây trồng lương thực khá phổ biến. Một hệ thống vòng khép kín như thế có khả năng gây nhiễm bẩn rất lớn các cây trồng lương thực với các virus gây bệnh hoặc prion. Đây cũng là một thách thức lớn trong việc thực hiện các công trình có giá trị kinh tế nhằm sản xuất nước tưới an toàn vệ sinh mà không loại bỏ các chất có thể sử dụng làm phân bón như là N và P. Trong trường hợp này, sự phân hủy yếm khí là rất có triển vọng. Một hoạt động sử dụng nước rất nhiều nữa là sản xuất công nghiệp, chẳng hạn công nghiệp thực phẩm, kim loại, dệt và giấy. Hiện nay, các hoạt động sản xuất này đang phát triển các hệ thống xử lý mới cho phép thu hồi nước thải của họ trong một hệ thống vòng kép kín. Đặc trưng, là một hệ thống các quy trình sản xuất nước chất lượng cao từ nước thải của quá trình sản xuất. Quy trình này thường phối hợp các xử lý sinh học ở giai đoạn đầu và các xử lý hóa-lý ở bước cuối cùng. Ví dụ: nhà máy sản xuất chip khoai tây sử dụng một chuỗi các quá trình bao gồm xử lý hiếu khí và yếm khí, lọc, khử trùng bằng khí ozone và thẩm thấu ngược. Một hệ thống xử lý phức tạp như thế cần thiết được thực hiện để loại bỏ hoàn toàn các carbohydrate, thuốc diệt cỏ và vi sinh vật. Thực tế cho thấy, để sản xuất một tấn thép người ta cần 280 tấn nước. Trong trường hợp này, những cố gắng thu hồi nước từ các lò luyện than cốc thông qua xử lý bùn hoạt tính đã bị đe dọa bởi sự nhiễm độc bùn thải nhanh khi hơn 50% nước xử lý đã được tái sử dụng. Nguyên nhân do sự tích lũy các hợp chất hữu cơ độc tính cao, vì vậy nó cũng chỉ ra sự cần thiết phải nghiên cứu cẩn thận về các hợp chất hữu cơ còn thừa và thậm chí các sản phẩm vi sinh vật đã làm tăng quá trình chuyển hóa không hoàn toàn. Nhiều thiết bị xử lý ướt nguyên liệu dệt hiện nay đang nâng cấp các hệ thống xử lý nước thải của nó để thu hồi nước. Do thành phần hóa học của các chất thải lỏng thay đổi rất lớn (tùy thuộc vào loại vải và thuốc nhuộm đang được xử lý), cho nên ít có hai nhà máy dệt cùng áp dụng một phương thức để xử lý nước thải của họ
 
Theo nhập môn công nghệ sinh học của
 
Nguyễn Hoàng Lộc

X