ảnh hưởng của ph đến tai trong bùn hoạt tính

Lời cám ơn

Trước khi đi vào nội dung luận văn em xin chân thành cảm ơn đến:

Thầy Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá

trình thực hiện để hoàn thành luận văn này.

Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng đã tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình vận hành mô hình thí nghiệm.

Cùng toàn thể thầy cô khoa môi trường đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.

Xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, những người đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian

học tập cũng như thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp.

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ em đã tạo điều

kiện cho em hoàn thành tốt luận văn tốt này.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 59 trang tài liệu này.

Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện luận văn này, em kính mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện hơn vốn kiến của mình và có thể tự tin bước vào cuộc sống với vốn kiến thức có được.

Lời mở đầu

Môi trường là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan tâm, vấn đề không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống của con người gây ra.

Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng, đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trường mà không được xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống toàn cầu.

Việt Nam chúng ta đã và đang chú trọng đến việc cải tạo môi trường và ngăn ngừa ô nhiễm. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng, hầu hết các con kênh rạch trong Thành phố đều ô nhiễm nặng nề, những làn khói bụi thoát ra từ các nhà máy, xe cộ đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân. Vấn đề cấp bách đặt ra cho cấp lãnh đạo thành phố hiện nay là cần ngăn chặn các nguồn ô nhiễm và tái tạo lại môi trường thành phố.

Tuy nhiên, để ngăn chặn sự ô nhiễm trước tiên phải xử lý các nguồn gây ô nhiễm thải vào môi trường, có nghĩa là các nhà máy, xí nghiệp, các khu thương mại trong quá trình hoạt động và sản xuất phát sinh chất thải phải được xử lý triệt để. Muốn vậy, cần phải ngăn ngừa, giảm thiểu và xử lý triệt để các loại chất thải phát sinh là điều tất yếu phải làm đối với mỗi chúng ta.

Mục lục

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1

1.1. GIỚI THIỆU 1

1.2. MỤC ĐÍCH 1

1.3. PHẠM VI ĐỀ TÀI 1

1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 3

2.1. GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH 3

2.1.1. Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính 3

2.1.2. Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính 3

2.1.3. Sự tăng trưởng sinh khối 4

2.1.4. Tính chất tạo bông bùn hoạt tính 10

2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH 12

2.2.1. Ảnh hưởng của pH 12

2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 13

2.2.3. Ảnh hưởng của kim loại nặng 14

2.2.4. Ảnh hưởng của các chất dầu mỡ trong nước thải 15

2.2.5. Ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt 15

2.2.6. Sự lên men của nước thải 15

2.2.7. Nhu cầu oxy 16

2.2.8. Lượng dinh dưỡng 16

2.2.9. Tỉ số F/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối) 19

2.2.10. Lượng bùn tuần hoàn 19

2.2.11. Thời gian lưu bùn 19

2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP

KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH 20

2.3.1. Bùn phát triển phân tán (Dispersed growth) 20

2.3.2. Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs) 21

2.3.3. Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bulking) 21

2.3.4. Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của Zoogloeal

(Zoogloeal growth) 24

2.3.5. Bùn nổi (Rising sludge) 26

2.3.6. Bọt váng (Foam/Scum) 27

a. Bọt 29

b. Váng 30

2.4. LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT

QUÁ TRÌNH BÙN TẠO KHỐI VÀ TẠO BỌT 31

2.4.1. Bùn tạo khối 31

2.4.2. Bọt váng 36

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1. NỘI DUNG THỰC HIỆN 39

3.2. THÍ NGHIỆM 1: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH

CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA 39

3.3. THÍ NGHIỆM 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ 42

3.4. THÍ NGHIỆM 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ 44

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI

THUỘC DA 47

4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI

CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM 58

4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI pH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN

MEN THỰC PHẨM 69

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

5.1. KẾT KUẬN 81

5.2. KIẾN NGHỊ 81

Danh sách các bảng

Bảng 2.1 Các đặc tính trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật 9

Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính 13

Bảng 2.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn 16

Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào vi khuẩn tính

trên trọng lượng khô 16

Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD) 17

Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính 18

Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây ra hiện tượng bùn tạo khối 21

Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khối nhớt 23

Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có quá trình khử nitrat 24

Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp 25

Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học đến sự hình thành bọt/váng 26

Bảng 2.12 Những dạng bọt chính trong bùn hoạt tính 27

Bảng 2.13 Kiểm soát bọt do thiếu dinh dưỡng 33

Bảng 2.14 Kiểm soát bọt do chất béo, dầu mỡ 35

Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải thuộc da 36

Bảng 3.2 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

thuộc da 36

Bảng 3.3 Số lần pha loãng theo từng tải trọng 37

Bảng 3.4 Thể tích dung dịch KH2PO4 cần châm vào các mô hình 38

Bảng 3.5 Các thông số đầu vào của nước thải chế biến men thực phẩm 38

Bảng 3.6 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

chế biến men thực phẩm 39

Bảng 3.7 Số gam mật rỉ đường tương ứng với từng tải trọng 39

Bảng 3.8 Thể tích dung dịch dinh dưỡng ứng với mỗi tải trọng 40

Bảng 3.9 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế

biến men thực phẩm 41

Bảng 3.10 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu 42

Bảng 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da .. 44

Bảng 4.2 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình sau khi ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 45

Bảng 4.3 Biến thiên clorua của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc

da 47

Bảng 4.4 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da48 Bảng 4.5 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

thuộc da 49

Bảng 4.6 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc

da 51

Bảng 4.7 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước

thải thuộc da 52

Bảng 4.8 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men

thực phẩm 54

Bảng 4.9 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải

trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55

Bảng 4.10 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến

men thực phẩm 57

Bảng 4.11 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

chế biến men thực phẩm 59

Bảng 4.12 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế

biến men thực phẩm 60

Bảng 4.13 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước

thải chế biến men thực phẩm 61

Bảng 4.14 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH (pH = 4 – 11) đối với nước thải

chế biến men thực phẩm 64

Bảng 4.15 COD đầu ra của mô hình pH = 12 64

Bảng 4.16 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình ổn định của nước thải chế biến

men thực phẩm 65

Bảng 4.17 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men

thực phẩm 66

Bảng 4.18 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67

Bảng 4.19 SVI đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực

phẩm 68

Bảng 4.20 SVI đầu ra của mô hình pH = 12 68

Bảng 4.21 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến

thực phẩm 69

Bảng 4.22 Biến thiên MLSS của mô hình pH = 12 đối với nước thải chế biến men

thực phẩm 69

Bảng 4.23 Biến thiên pH đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến

men thực phẩm 71

Bảng 4.24 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải

chế biến thực phẩm 72

Danh sách các hình

Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae) 5

Hình 2.2 Trùng roi (flagellate) 5

Hình 2.3 Trùng tiên mao bơi (free – swimming ciliate) 6

Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa) 7

Hình 2.5 Trùng tiên mao có cuống (stalk ciliated protozoa) 8

Hình 2.6 Giun tròn sống tự do (free – living nematode) 8

Hình 2.7 Trùng bánh xe (rotifer) 9

Hình 2.8 Bùn ở giai đoạn hô hấp nội bào 9

Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt 11

Hình 2.10 Bùn liên kết yếu 12

Hình 2.11 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi 21

Hình 2.12 Hình minh họa bùn dạng bọt váng Nocardia 26

Hình 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da... 44 Hình 4.2 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải

trọng đối với nước thải thuộc da 46

Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

thuộc da 46

Hình 4.4 Clorua đầu ra cúa thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da47 Hình 4.5 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 48

Hình 4.6 Biến thiên SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da

................................................................................................................................. 50

Hình 4.7 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc

da 51

Hình 4.8 COD đầu ra và clorua đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải

trọng đối với nước thải thuộc da 52

Hình 4.9 Độ đục và SVI đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 53

Hình 4.10 MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước

thải thuộc da 53

Hình 4.11 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (0.3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55

Hình 4.12 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55

Hình 4.13 COD vào, COD ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 56

Hình 4.14 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế

biến men thực phẩm 57

Hình 4.15 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến

men thực phẩm 58

Hình 4.16 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải

chế biến men thực phẩm 59

Hình 4.17 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế

biến men thực phẩm 60

Hình 4.18 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 62

Hình 4.19 SVI và MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 63

Hình 4.20 COD đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 64

Hình 4.21 COD đầu ra của mô hình pH = 12 65

Hình 4.22 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến

men thực phẩm 66

Hình 4.23 Độ đục đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 67

Hình 4.24 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67

Hình 4.25 Biến thiên SVI khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 68

Hình 4.26 SVI của mô hình pH = 12 69

Hình 4.27 Biến thiên MLSS khi pH đầu vào thay đổi 70

Hình 4.28 MLSS của mô hình pH = 12 70

Hình 4.29 pH đầu ra khi pH đầu vào thay đổi 71

Hình 4.30 SVI trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế

biến men thực phẩm 72

Hình 4.31 MLSS và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối

với nước thải chế biến men thực phẩm 73

Hình 4.32 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 73

Hình 4.33 pH đầu ra trung bình ổn định khi pH đầu vào thay đổi 74

Danh sách các từ viết tắt

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá.

COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.

DO (Dissolved Oxygen): Nồng độ oxy hoà tan. SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng.

MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng.

MLVSS (Mix Liquid Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn

lỏng.

SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn. SRT (Solid Retention Time): Thời gian lưu bùn.

F/M (Food – Microorganism ratio): Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật. TN: Hàm lượng Nitơ tổng.

TP: Hàm lượng Photpho tổng.

TSS: Tổng chất rắn lơ lửng.

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam.

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1.1. GIỚI THIỆU

- Hiện nay, có rất nhiều phương pháp được dùng để xử lý nước thải, bao gồm: cơ học, hóa lý, sinh học,…Trong đó, phương pháp sinh học đang được coi như là phương pháp hữu hiệu trong lĩnh vực xử lý nước thải vì những ưu điểm của nó như: đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả cao hơn các biện pháp cơ học, hóa lý,…Quá trình công nghệ này hoạt động dựa trên sự hoạt động của hệ vi sinh vật. Vì vậy, để có thể áp dụng hiệu quả phương pháp xử lý này, điều kiện tiên quyết là phải có một quần thể vi sinh vật tốt hay nói theo từ chuyên môn là bùn hoạt tính để phân hủy chất ô nhiễm.

- Tuy nhiên, không phải lúc nào bùn cũng có hoạt tính mạnh để xử lý nước thải. Trái lại, các kỹ sư vận hành phải thường xuyên đối mặt với vô số những rắc rối phát sinh khi vận hành bùn hoạt tính. Một trong những rắc rối thường gặp đó là việc suy giảm hay mất đi quần thể vi sinh vật hay còn gọi là hiện tượng bùn tạo khối. Có nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng nói trên trong đó các yếu tố vận hành như pH, tải trọng,… có ảnh hưởng khá quan trọng. Vì vậy, đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của pH và tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính” được đề ra để nghiên cứu, theo dõi với mong muốn sẽ làm tăng hiệu quả vận hành để nâng cao hiệu suất xử lý của hệ thống xử lý sinh học.

1.2. MỤC ĐÍCH

Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số vận hành bao gồm pH và tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính.

1.3. PHẠM VI ĐỀ TÀI

- Nghiên cứu được tiến hành trên các mô hình phòng thí nghiệm, là những mô hình hoạt động theo từng mẻ có thể tích 2 lít. Mô hình được vận hành trong vòng 3 tháng, bao gồm 3 thí nghiệm như sau:

Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư Ký thuộc Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân.

Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến thực phẩm Maurine – La Ngà.

Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.

- Các thông số ảnh hưởng đến nghiên cứu bao gồm: pH và tải trọng.

1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Bao gồm:

- Tổng quan về bùn hoạt tính và một số hiện tượng liên quan đến bùn hoạt tính như bùn phát triển phân tán, bùn nổi, bùn tạo khối,…và các phương pháp để kiểm soát các hiện tượng bùn tạo khối, tạo bọt.

- Xây dựng mô hình phòng thí nghiệm.

- Tiến hành các thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 kgCOD/m3.ngày đối với nước thải thuộc da.

- Thí nghiệm 2: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 – 4,0 – 6,0 kgCOD/m3.ngày đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.

- Thí nghiệm 3: thay đổi pH như sau: 4, 6.5 – 7.5, 8.5, 11, 12 đối với nước

thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.

- Xử lý và thảo luận kết quả thu được.

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

2.1. GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH

2.1.1. Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí - bùn hoạt tính ngày nay đã trở nên rất phổ biến và quen thuộc. Tổ tiên của phương pháp này là tiến sĩ Angus Smith. Vào cuối thế kỉ trước, ông đã nghiên cứu việc làm thoáng khí tạo điều kiện oxy hoá chất hữu cơ làm giảm ô nhiễm trong nước thải. Và từ đó, có rất nhiều nghiên cứu về vấn đề này. Năm 1910, Black và Phelps thấy rằng có thể làm giảm ô nhiễm nước thải đáng kể bằng cách sục khí. Nhiều thí nghiệm tiếp theo đã đưa đến thí nghiệm Lowrence trong suốt năm 1912, 1913 của Clark và Gage. Hai ông thấy rằng nước thải được làm thoáng, cùng với việc nuôi cấy vi sinh trong các bình, các hồ được che một phần bằng các máng che cách nhau 25mm sẽ tăng khả năng làm sạch nước. Dựa vào kết quả của công trình nghiên cứu này, Tiến sĩ G.J. Flower đại học Manchester, Anh thực hiện một số thí nghiệm tương tự và cuối cùng đã đưa đến công trình của Arden và Lockett tại viện nghiên cứu nước thải Manchester. Trong suốt quá trình thí nghiệm của mình, hai ông phát hiện rằng, bùn đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải bằng cách sục khí. Công trình nghiên cứu này được tuyên bố vào ngày 3/5/1914. Arden và Lockett đặt tên cho quá trình này là quá trình bùn hoạt tính.

2.1.2. Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là một tập hợp gồm nhiều vi sinh vật và các hạt có kích thước khác nhau. Các hạt có thể là các vi khuẩn 0.5 - 5µm hoặc là các bông bùn lớn từ 1mm trở lên. Bùn hoạt tính là có nhiệm vụ làm giảm nồng độ chất hữu cơ (C và năng lượng) và vô cơ đến mức thấp nhất có thể. Do vậy mà quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phải sống trong môi trường cạnh tranh gay gắt. Chỉ có quần thể sinh vật nào có khả năng thích nghi tốt mới có thể sống sót. Tuy nhiên loài chiếm ưu thế trong quần thể vi sinh vật thường thay đổi do các yếu tố ảnh hưởng không phải lúc nào cũng giống nhau. Nhưng dù là loài nào đi chăng nữa thì cũng phản ảnh đầy đủ đặc điểm của hệ thống bùn hoạt tính đó.

Quần thể chủ yếu của bùn hoạt tính là các vi khuẩn dị dưỡng (ăn các chất vô cơ) như Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Flavobacterium, Citromonas, Zooglea. Ngoài ra còn có một số vi sinh vật khác như nấm, protozoa (động vật nguyên sinh) và metazoa (động vật đa bào). Trong bùn hoạt tính cũng có các hạt vô cơ và hữu cơ (từ nước thải), các polymer ngoại bào (để tăng cường quá trình kết bông) và các hạt dễ bay hơi. Tuy nhiên các vi sinh vật trong bùn hoạt tính được chia làm 2 nhóm chính:

- Nhóm phân huỷ: chịu trách nhiệm phân huỷ các chất ô nhiễm trong nước thải. Đại diện cho nhóm này gồm có vi khuẩn, nấm, cynaphyta không màu. Một số động vật nguyên sinh cũng có khả năng phân huỷ chất hữu cơ tan nhưng các chất này phải ở nồng độ cao. Ngược lại chúng sẽ không làm tốt công việc này như vi khuẩn.

- Nhóm tiêu thụ: có nhiệm vụ tiêu thụ các vi khuẩn và các tế bào vi khuẩn, thường được gọi chung là chất nền. Nhóm này chủ yếu là microfauna (động vật hiển

vi) gồm động vật nguyên sinh và động vật đa bào.

Khoảng 95% loài trong bùn hoạt tính làm chức năng phân huỷ (trong đó chủ yếu là vi khuẩn). Qua đó ta thấy vai trò loại bỏ chất bẩn của động vật hiển vi không đáng kể.

2.1.3. Sự tăng trưởng sinh khối

Vi sinh vật có thể sinh trưởng thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi, sinh sản giới tính, nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi. Thời gian cần để phân đôi tế bào thường gọi là thời gian sinh sản, có thể dao động từ dưới 20 phút đến hằng ngày.

Các giai đoạn sinh trưởng của vi khuẩn:

1- Giai đoạn tiềm tàng hay thích nghi (giai đoạn sinh trưởng chậm - Lag phase): là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng. Ở giai đoạn này, nồng độ BOD trong nước thải cao, nồng độ oxy hoà tan thấp. Nhóm protozoa có thể sống trong điều kiện này là trùng biến hình (amoebae) và trùng roi (flagellates). Trùng tiên mao (ciliated protozoa), trùng bánh xe (rotifers), giun tròn sống tự do (free-living nematodes) cũng xuất hiện ở giai đoạn này nhưng số lượng ít

và khả năng hoạt động không hiệu quả. Vì vậy, hiệu quả xử lý BOD trong suốt pha lag không cao, nước thải bị đục.

Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae)

Hình 2.2 Trùng roi (flagellate)

2- Giai đoạn tăng sinh khối theo số mũ (Log phase): Ở pha log vi khuẩn sản xuất ra nhiều enzym cần thiết để làm giảm BOD và tổng hợp tế bào cần thiết cho quá trình sinh trưởng. Có thể chia pha log thành hai giai đoạn nhỏ.

- Trong nửa giai đoạn đầu, tế bào vi khuẩn hấp thụ BOD và hàm lượng bay hơi

của MLSS tăng. Lúc này vi khuẩn chưa sinh trưởng nhiều.

- Trong nửa giai đoạn còn lại, quá trình tổng hợp và sinh trưởng xảy ra. Vi

khuẩn sử dụng cBOD đã hấp thụ được để sản sinh ra tế bào mới, số lượng vi khuẩn