Bùn vi sinh là bùn được sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Trong bùn có chứa các vi khuẩn hoạt tính và động vật nguyên sinh. Bùn được sử dụng để xử lý nước thải công nghiệp giúp oxi hóa carbon sinh học, chất đạm. Vậy bùn hoạt tính có các loại nào? Và đơn vị nào cung cấp bùn hoạt tính tốt nhất. Chúng ta hãy cùng nhau đi tìm hiểu nhé!!!

Bùn vi sinh là gì?

Bùn vi sinh ( bùn hoạt tính ) là tổ hợp của những vi sinh vật, nhưng nhiều nhất vẫn là vi khuẩn. Chúng được kết dính lại với nhau dưới hình dạng bông, màu nâu, dễ lắng.

Kích thước của nó sẽ dao động trong khoảng tầm từ 3-150 µm. Bên cạnh đó, trong mẫu bùn này còn chứa những vi sinh vật sống (nấm men, vi khuẩn…). Cùng một số chất rắn khác (khoảng 40%). Bùn chứa những vi sinh vật mang khả năng phân hủy tốt những chất hữu cơ. Ví dụ như: BOD, N, P. Song lại tận dụng chính những chất này làm dinh dưỡng. Do đó, nó giúp làm sạch nước một cách nhanh chóng và tương đối hiệu quả.

Bùn được coi là khỏe mạnh thì các màu sắc của bùn hoạt tính lành mạnh là nâu. Nó sẽ có mùi đất. Trong thử nghiệm lắng 30 phút, khối lượng bùn lắng sẽ là 200-300 mL / L. Các SVI sẽ là 80-150. Tuổi bùn cho các hệ thống thông thường sẽ là 3-10 ngày và 15-30 ngày đối với hệ thống sục khí kéo dài.

Thành phần bùn vi sinh

Bùn vi sinh là tập hợp các vi sinh vật có khả năng hấp thụ trên bề mặt và oxy hoá các chất hữu cơ trong nước thải với sự có mặt của ôxy. Bùn vi sinh là một hệ sinh vật phức tạp bao gồm; vi khuẩn, nguyên sinh vật, nấm, tảo, vi rút. Trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan trọng nhất trong việc phân huỷ chất hữu cơ và là thành phần cấu tạo chủ yếu của bùn hoạt tính. Vi khuẩn trong bùn hoạt tính gồm đầy đủ các vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tuỳ tiện, một số vi khuẩn dạng sợi và các nhóm nguyên sinh động vật. Thành phần vi khuẩn có trong bùn vi sinh thay đổi theo nhiệt độ và thành phần nước thải.

Bùn vi sinh dạng bông, màu vàng nâu dễ lắng. Cứ một gam bùn vi sinh khô chứa từ 10­­­­­­­­- 10 tế bào với kích thước 0,1- 3 mm. Bản chất của chất hữu cơ có trong nước thải sẽ quyết định các loại vi khuẩn nào có trong bùn là chủ đạo. Nước thải chứa protein sẽ kích thích các loại Alcaligenes, Flavobacterium, Bacillus phát triển. Nếu nước thải chứa nhiều hidrat cacbon thì kích thích Pseudomonas.

Quá trình hình thành bùn vi sinh

Sự phát triển của tế bào là sự tăng sinh khối do vi sinh vật hấp thụ, đồng hoá các chất dinh dưỡng. Vi sinh vật có thể sinh sản bằng cách phân đôi tế bào, sinh sản giới tính và nảy mầm nhưng chủ yếu chúng sinh sản bằng cách phân đôi tế bào. Thời gian cần để phân đôi tế bào gọi là thời gian sinh sản. Tuy nhiên vi khuẩn không thể sinh sản đến vô tận do quá trình sinh sản phụ thuộc vào môi trường. Khi thức ăn cạn kiệt, pH, nhiệt độ thay đổi ra ngoài giá trị tối ưu, việc sinh sản sẽ ngừng lại.

Tế bào vi khuẩn gồm 80% nước và 20 % chất khô. Trong chất khô có đến 90% là chất hữu cơ và chỉ có khoảng 10 % là chất vô cơ.

Tăng trưởng của sinh khối gồm 4 giai đoạn như sau:

• Giai đoạn tăng trưởng chậm: đây là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng. tuy nhiên giai đoạn này ngắn hơn so với giai đoạn phát triển chậm của số lượng vi khuẩn.
• Giai đoạn tăng sinh khối theo logarit: tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi khuẩn phụ thuộc vào khả năng xử lý chất nền của vi khuẩn.
• Giai đoạn tăng trưởng chậm dần: tốc độ tăng sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng của môi trường cạn kiệt.
• Giai đoạn hô hấp nội bào: nồng độ các chất dinh dưỡng cho tế bào cạn kiệt. Vi khuẩn phải thực hiện trao đổi chất bằng chính các nguyên sinh chất có trong tế bào. Sinh khối giảm dần do chất dinh dưỡng còn lại trong tế bào đã chết khuyếch tán ra ngoài để cấp cho tế bào sống.

Các loại bùn vi sinh xử lý hệ thống nước thải

Bùn vi sinh được chia làm 3 loại:  hiếu khí, kỵ khí và thiếu khí.

Cách kiểm tra bùn vi sinh

Bùn vi sinh bao gồm 3 dạng là hoạt tính hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí. Đối với từng loại nước thải khác nhau thì đặc tính của bông bùn, màu bùn sẽ khác nhau.

Bùn vi sinh hiếu khí

Đặc điểm nhận biết:

–  Bùn có màu nâu nhạt hơi sáng màu.

–  Bùn lơ lửng khi bắt đầu lắng thì bùn có hiện tượng tạo bông bùn.

Bùn hoạt tính sau khi tắt sục khí, khuấy trộn thì các bông bùn được hình thành. Các bông bùn do vi sinh kết hợp lại với nhau tại thành 1 khối. Khối này có khối lượng riêng nặng hơn nước nên các bông bùn sẽ lắng xuống dưới.

Điều kiện để bùn hoạt tính hiếu khí tồn tại:

+ Duy trì độ PH trong khoảng từ 6,5-8,5.

+ Do vi sinh không thể sống nếu không có nồng độ oxy. Do đó, cần hết sức chú ý tới nồng độ này trong khoảng từ 2-4 mg/l.

+ Nhiệt độ tốt nhất đảm bảo cho vi sinh vật phát triển lành mạnh. Là tầm từ 20-30 độ C. Nếu vượt quá 40 độ thì vi sinh vật sẽ bị chết.

+ Phải đảm bảo tỷ lệ dinh dướng của 3 thành phần BOD:N:P là 100:5:1. Bên cạnh đó, cần thêm những nguyên tố vi lượng, chả hạn như: K, Ca, Fe, Mo,…

+ Nồng độ, tốc độ tuần hoàn giữ ở mức trung bình.

 Bùn vi sinh thiếu khí ( hay bùn vi sinh già)

– Bùn thiếu khí được áp dụng dùng cho bể anoxic. Mẫu bùn này mang một số đặc điểm như:

+ Có màu nâu, sẩm hơn khi đem so sánh cùng loại bùn hiếu khí.

+ Bông bùn thiếu khi thường sẽ lớn hơn bùn hiếu khí. Đồng thời tốc độ lắng cũng sẽ nhanh hơn nhiều.

+ Nếu quan sát kỹ, bông bùn thiếu khí trong bể sẽ có các bọt khí nằm trong đó. Khi chúng lắng được 30 phút thì những bọt này lại có kích cỡ to dần ra. Nhờ vậy, các bông bùn mới nổi lên mặt nước vì khối lượng lúc này nặng hơn.

+ Ngoài ra, khi dùng đũa thủy tinh để khuấy nhẹ hay thổi bông bùn. Chúng lập tức sẽ vỡ ra, trở thành những bọt khí gồm các khí ni tơ có tính không mùi, màu, vị.

Bùn vi sinh kỵ khí 

Bùn hoạt tính kỵ khí được sử dụng trong các bể kỵ khí. Nhằm xử lý chất thải trong khu vực của bể này.

+ Loại bùn này có một số đặc điểm nhận dạng như:

• Khi cho bùn kỵ khí vào dụng cụ chứa ở can, chai…Thì sau tầm 1-2 ngày thì những chai cùng can đựng bùn đó sẽ phồng lên. Nguyên nhân là vì khí metan được tạo thành trong bùn đó gây ra. Nếu đốt khí hình thành bởi bùn thì sẽ thấy có ngọn lửa mang màu xanh khá đẹp mắt
• Được chia thành 2 dòng: Bùn kỵ khí lơ lửng và bùn dạng hạt. Trong đó:

Bùn kỵ khí lơ lửng: Do máy khuấy trộn vận hành làm thành dòng chảy dạng lơ lửng trong khu vực bể kỵ khí.

Bùn hạt: Sở hữu bông bùn to, tốc độ lắng nhanh. Khi bùn hạt càng lớn thì vi sinh vật lại phát triển tương đối tốt.

+ Điều kiện để bùn kỵ khí sống trong bể được là:

• Độ PH dao động trong khoảng từ 6,5-7,5.
• Tỷ lệ dinh dưỡnglà COD:N:P: 350:5:1.
• Không chứa các chất độc hại trong nguồn nước của bể.
• Nhiệt độ không quá 35 độ C.

Sự cố bùn vi sinh và cách khắc phục

1/ Bùng bùn vi sinh

Nguyên nhân:

Bùng bùn hoạt tính có thể bắt nguồn từ những nguyên nhân đơn giản. Đó là chất dinh dưỡng chưa cân bằng. Chỉ số DO thấp, PH tương đối thấp (<6) gây ức chế vi khuẩn tạo ra bông bùn. Các vi sinh vật dạng sợi bành trướng khỏi bông bùn (SVI > 100).

Cách khắc phục:

Hiện nay, để khắc phục sự cố này, người ta thường áp dụng 3 cách sau:

+ Điều chỉnh để đạt sự cân bằng dinh dưỡng. Sao cho BOD nhỏ hơn 100 mg/l, tổng nitơ là 1mg/l, photpho 0,5 mg/l.

+ Điều chỉnh khoảng thời gian lưu bùn.

+ Tăng tỷ lệ tuần hoàn bùn.

+ Nâng tỷ lệ pH lên tới 7.

+ Nâng DO ở bể hiếu khí lớn hơn 1 mg/l.

2/ Lên bùn

Nguyên nhân:

Bùn hoạt tính tự nhiên nổi lên mặt nước có thể xuất phát từ lý do tiến hành khử nitrat quá mức. Gây thiếu hụt oxy ở trong bể lắng. Từ đó, bóng của ni tơ bám cùng bông bùn, xuất hiện nổi trên mặt nước của bể lắng.

Cách khắc phục:

+ Kiểm tra nồng độ nitrate trong nước thải đầu vào của bể lắng.
+ Tăng tỷ lệ bùn tuần hoàn.
+ Tăng DO trong bể hiếu khí.
+ Giảm SRT.

3/ Bọt và váng

Nguyên nhân:

Tình trạng bùn có bọt kèm váng có thể đến từ nguyên nhân nước thải chứa quá nhiều chất hoạt động trong bề mặt.

 Cách khắc phục:

+ Kiểm tra lại hệ thống tuần hoàn có trong bùn

+ Tắt sục khí có trong bể vi sinh hiếu khí cũng như máy khuấy ở bể vi sinh thiếu khí

+ Tăng chỉ số F/M cao

4/ Bùn bị mịn, khả năng lắng chậm, nước thải sau 30 phút có màu vàng

Nguyên nhân:

Bùn hoạt tính (bùn mịn) do vi sinh vật thiếu thức ăn. Vi sinh vật thiếu thức ăn nên bùn không phát triển, bùn rất mịn.

Cách khắc phục:

+ Tăng lưu lượng nước cần xử lý.

+ Bổ sung thêm các chất hữu cơ tự nhiên cho vi sinh vật phát triển.

5/ Bùn có bọt màu trắng, nổi bọt to, màu nâu đen 

Nguyên nhân:

Do vi sinh vật chết nên tiết ra những chất nồng. Mùi hôi tạo thành bọt khí trên bề mặt bể. Từ đó, dẫn tới bùn bị bí khí, chết, bám vào các bọt khí này.

Cách khắc phục:

Để lắng tầm 1 tiếng, sau đó thực hiệm bơm nước thải ra. Sau đó, bơm nước thải sạch vào trong bể aerotank sục khí khoảng 30 phút. Tiếp tục để lắng và bơm ra thêm một vài lần.