Không còn lo lắng khi vận hành hệ thống xử lý sinh học nước thải!
Quá trình bùn hoạt tính đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải và đã được nghiên cứu rộng rãi cả trong nước và quốc tế. Việc quan sát giai đoạn sinh học của bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải và phân tích những thay đổi trong cộng đồng sinh học có tầm quan trọng định hướng quan trọng đối với hoạt động bình thường lâu dài của hệ thống xử lý nước thải.
Bài viết này giới thiệu các phương pháp quan sát giai đoạn sinh học trong quá trình bùn hoạt tính và thảo luận về vai trò biểu hiện của nó trong xử lý nước thải, đưa ra hướng dẫn vận hành và quản lý hiệu quả hệ thống xử lý nước thải.
Tại sao pha sinh học có thể phản ánh trạng thái của hệ thống nước thải?
Nguyên tắc là các vi sinh vật, động vật nguyên sinh và động vật metazoa trong bùn hoạt tính sẽ oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải thành CO2 và H2O trong điều kiện sục khí. Một số chất vô cơ, chẳng hạn như PO43-, NH3 và H2S, bị phân hủy và năng lượng tạo ra trong quá trình này được sử dụng cho sự phát triển và sinh sản của chính vi sinh vật.
Với dòng nước thải chảy liên tục, pha sinh học liên tục phát triển và tái tạo trong nước thải, cuối cùng hình thành một hệ sinh thái tương đối ổn định với các chức năng suy thoái nhất định.
Sự hình thành hệ sinh thái ổn định này được hưởng lợi từ môi trường phát triển thuận lợi cho các giai đoạn sinh học, bao gồm nhiệt độ, pH, tải trọng hữu cơ, nồng độ kháng sinh và cung cấp oxy. Khi các yếu tố kiểm soát trong hệ thống xử lý nước thải thay đổi thì chủng loại, số lượng và chức năng hoạt động của các pha sinh học khác nhau trong bùn hoạt tính cũng thay đổi tương ứng.
Ở một mức độ nhất định, những thay đổi trong pha sinh học của bùn hoạt tính trong hệ thống xử lý phản ánh chất lượng và trạng thái vận hành của hệ thống xử lý nước thải.
Vì vậy, bằng cách quan sát sự thay đổi về số lượng pha sinh học và bùn hoạt tính trong hệ thống xử lý nước thải, chúng ta có thể hiểu được trạng thái vận hành, chất lượng của hệ thống xử lý và điều chỉnh kịp thời các điều kiện vận hành để thay đổi pha sinh học, đảm bảo hệ thống xử lý tiếp tục hoạt động bình thường. Hiện nay, việc quan sát pha sinh học trong hệ thống xử lý nước thải được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước.
Phương pháp quan sát pha sinh học của bùn hoạt tính
Hiệu suất lắng của bùn hoạt tính
Lấy bùn hoạt tính mới, cho vào xi lanh chia độ 100 ml, để yên trong một khoảng thời gian nhất định và quan sát cẩn thận tốc độ lắng của bùn, xem bề mặt nước-bùn có sạch hay không và chất nổi trên bề mặt có trong suốt hay không, v.v.
Quan sát giai đoạn sinh học của bùn hoạt tính
Trước khi quan sát, trộn kỹ mẫu. Sử dụng pipet định lượng có đường kính-lớn (đảm bảo dễ dàng tiếp cận bùn hoạt tính), hút 0,05 mL mẫu lên một phiến kính, đậy lại bằng một lá kính phủ và quan sát dưới kính hiển vi. Ban đầu, quan sát ở độ phóng đại 100 lần, khảo sát toàn bộ trường quan sát để hiểu sơ bộ về pha sinh học của mẫu, bao gồm trạng thái của các khối, kích thước hạt, độ nén và quần thể động vật nguyên sinh và động vật đa bào được quan sát.
Xác định các sinh vật lớn nhất trong giai đoạn sinh học, vì chúng chủ yếu chỉ ra thời gian lưu trú của bùn. Khi quan sát ở độ phóng đại 100x là không đủ, hãy sử dụng độ phóng đại 400x. Đặc biệt quan trọng là các phần miệng, vị trí và số lượng gắn cờ, kiểu gắn lông mao và sự phát triển của nấm dạng sợi; những thứ này yêu cầu độ phóng đại từ 400x trở lên để quan sát rõ ràng.
Vai trò chỉ định của việc quan sát giai đoạn sinh học bùn hoạt tính
Cấu trúc của bùn hoạt tính
Các đặc tính vật lý và sinh học khác nhau của bùn hoạt tính phản ánh khách quan trạng thái vận hành của quá trình xử lý nước thải.
Nếu trong quá trình quan sát, các khối bùn hoạt tính được phát hiện có kích thước lớn, bờ rõ và cấu trúc dày đặc, thể hiện đặc tính hấp phụ và lắng tốt, điều đó cho thấy hệ thống xử lý nước thải đang hoạt động tốt và có thể tách bùn và nước một cách hiệu quả trong các quy trình xử lý tiếp theo, dẫn đến chất lượng nước thải tốt.
Quan sát nước giữa các bông cặn để tìm chất rắn lơ lửng (SS). Nồng độ SS cao hơn cho thấy lượng lớn chất rắn lơ lửng trong nước thải. Khi hệ thống xử lý gặp trục trặc, cấu trúc bùn trở nên lỏng lẻo, các bông cặn trở nên nhỏ hơn và một số lượng lớn động vật nguyên sinh và động vật đa bào, bao gồm Paramecium, Giun hình hạt đậu, Giun thận, Amoebas và Trichomonas xuất hiện. Điều này cho thấy hiệu suất xử lý bùn kém và khả năng tách nước-bùn không hiệu quả, ảnh hưởng đến chất lượng nước thải.
Chỉ thị pha sinh học
(1) Vai trò chỉ định của động vật nguyên sinh và động vật metazoa
Chỉ báo tải trọng ảnh hưởng:
Trong bùn hoạt tính hoạt động bình thường, pha sinh học vẫn tương đối ổn định, với động vật nguyên sinh chủ yếu bao gồm các loài như Entomopathia, Vorticosella và Rotifers. Khi các động vật đa bào cao hơn như côn trùng-giống gấu và bọ rùa xuất hiện, điều đó cho thấy tải lượng nước thải chảy vào thấp. Khi hệ thống xử lý hoạt động ở mức tải thấp trong thời gian dài và bước vào giai đoạn lão hóa, các siêu sinh vật siêu nhỏ như luân trùng, tuyến trùng sẽ xuất hiện.
Tại thời điểm này, tải lượng bùn nên được tăng lên. Khi số lượng động vật nguyên sinh trong bùn hoạt tính giảm đáng kể so với trạng thái bình thường và một số động vật nguyên sinh như động vật ăn xác thối xuất hiện trong điều kiện tải trọng thấp biến mất và không có siêu sinh vật nào xuất hiện chứng tỏ tải trọng dòng vào quá cao, amip và một số trùng roi nhỏ chiếm ưu thế [2]. Lúc này, cần thực hiện các biện pháp như giảm nước thải đầu vào và giảm xả bùn để giảm tải lượng bùn và duy trì hoạt động bình thường của hệ thống.
Chỉ thị oxy hòa tan:
Khi lượng oxy hòa tan trong bùn hoạt tính không đủ sẽ thường xuất hiện các động vật nguyên sinh như Atorva, vi khuẩn lưu huỳnh, bọ cạp và tân tạo. Đồng thời, dưới tải trọng cao và không đủ thông khí, một số lượng lớn các roi nhỏ xuất hiện. Lúc này cần thực hiện các biện pháp như tăng cường sục khí để tăng lượng oxy hòa tan. Khi lượng oxy hòa tan cao, các sinh vật như amip, sarcodactylus, luân trùng thường xuất hiện. Lúc này, cần thực hiện các biện pháp như giảm sục khí và tăng tỷ lệ hồi lưu bùn để tăng nồng độ bùn và giảm tải lượng bùn.
Chỉ thị pH nước thải:
Khi nước thải có tính kiềm cao thường xảy ra các hiện tượng nước thải đục, bùn hoạt tính phân hủy, sinh vật đơn bào chết và phân hủy, giảm hiệu quả xử lý. Axit cần được thêm vào kịp thời để trung hòa nó. Khi độ axit quá mạnh, bể xử lý bùn hoạt tính thường có mùi chua, hiệu quả xử lý giảm, hoạt động của các giai đoạn sinh học khác nhau cũng giảm. Lúc này, cần bổ sung kiềm kịp thời để điều chỉnh.
(2) Vai trò biểu thị của những thay đổi về quy mô quần thể của cùng một sinh vật
Trong điều kiện vận hành bình thường, hệ thống xử lý nước thải duy trì số lượng và chủng loại sinh vật tương đối ổn định. Ngược lại, khi chủng loại và số lượng sinh vật biến động đáng kể, điều đó cho thấy môi trường của hệ thống xử lý nước thải đang có những thay đổi tương ứng.
Khi một số lượng lớn vi khuẩn dạng sợi xuất hiện trong bùn, điều đó cho thấy bùn đã đóng thành khối hoặc sắp đóng thành khối. Chúng bao gồm các vi khuẩn như *Sphaerocephala*, *Thiobacillus benziii*, *Nocardia* và nấm mốc. Cần thực hiện kịp thời các biện pháp liên quan để ức chế sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi, điều chỉnh các điều kiện xử lý khác nhau của hệ thống và duy trì hoạt động ổn định của hệ thống xử lý.
Khi cấu trúc bông bùn bị lỏng lẻo, các bông cặn nhỏ sẽ trở thành thức ăn cho một số luân trùng nhất định. Với nguồn thức ăn dồi dào, luân trùng sinh sôi nảy nở quá mức. Trong trường hợp này, cần thực hiện các biện pháp xử lý bùn thích hợp để loại bỏ thiệt hại do lão hóa bùn gây ra đối với hiệu quả xử lý nước. Động vật nguyên sinh và một số-vi động vật nhạy cảm với chất độc hơn bản thân chất độc. Sợi che chắn là một chỉ số quan trọng trong bùn hoạt tính. Khi loại bùn này giảm nhanh chứng tỏ có sự hiện diện của các chất độc hại trong nước thải. Nó đòi hỏi phải xử lý trước kịp thời.
Bản tóm tắt
Bùn hoạt tính là hệ sinh thái tương đối ổn định, có chức năng phân hủy nhất định. Sự hình thành hệ sinh thái ổn định này được hưởng lợi từ môi trường tăng trưởng thuận lợi cho cộng đồng sinh học. Khi điều kiện môi trường trong hệ thống xử lý nước thải thay đổi thì quần xã sinh vật tương ứng cũng sẽ thay đổi. Ở một mức độ nhất định, những thay đổi trong quần thể sinh học phản ánh chất lượng và trạng thái của hệ thống xử lý nước thải.
Trong vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải, trạng thái vận hành của hệ thống có thể được nghiên cứu bằng cách quan sát những thay đổi trong pha sinh học của bùn hoạt tính. Điều này cho phép xác định kịp thời các vấn đề và thực hiện các biện pháp để đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định. Tuy nhiên, giai đoạn sinh học của bùn hoạt tính thay đổi đáng kể giữa các vùng và nhà máy xử lý nước thải khác nhau do sự khác biệt về chất lượng nước, quy trình xử lý và loại nước thải.
Vì vậy, trong thực tế, cần xem xét các trường hợp cụ thể và nghiên cứu mối quan hệ giữa thay đổi chất lượng nước và thay đổi pha sinh học trong các trường hợp phù hợp. Việc quan sát những thay đổi này sẽ hướng dẫn tốt hơn cho việc vận hành và quản lý các nhà máy xử lý nước thải.