Xử ký nước thải bằng phương pháp vi sinh vật

MỞ ĐẦU Hiện nay, xã hội đang trên đà phát triển, các công nghệ kỹ thuật tiên tiến được áp dụng vào quá trình xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng cũng như đầu tư vào quy trình công nghệ sản xuất ngày càng phong phú, đặc biệt trong các ngành công nghiệp, cùng với sự phát triển đó môi trường cũng bị ảnh hưởng và chủ yếu là theo hướng tiêu cực, đặc biệt là môi trường nước. Bất kỳ loại hình công nghiệp nào cũng sử dụng một lượng lớn nước tiêu dùng và thải ra không ít nước thải từ quá trình sản xuất, vấn đề đặt ra ở đây là làm thế nào để lượng nước thải sau xử lý đủ tiêu chuẩn để có thể đổ ra môi trường hoặc tái sử dụng nhằm tiết kiệm về nguồn năng lượng cũng như kinh tế cho sản xuất. Xử lí nước thải là quá trình phân huỷ các hợp chất gây ô nhiễm thành những chất ít hoặc không gây ô nhiễm, keo tụ và làm trong nước thải. Trong một số trường hợp, thay vì phân hủy có thể chuyển hóa các chất ô nhiễm thành những chất có ích như năng lượng hay sinh khối. Hiện nay, trong lĩnh vực nước thải có tới 80% lượng nước thải được coi là có thể xử lý bằng công nghệ sinh học. Đó là nước thải sinh hoạt chứa chất ô nhiễm hữu cơ, các hợp chất N, P; nước thải công nghiệp chứa các hợp chất hữu cơ sinh hủy được, ở mức độ nhất định công nghệ sinh học xử lý được cả các hóa chất độc, kể cả các kim loại nặng thường có nguồn gốc nhân tạo. Quá trình xử lý nước thải trong môi trường chủ yếu là các vi sinh vật như virus, vi khuẩn, tảo đơn bào...Vì vậy, với mục đích xử lý nước thải người ta thường quan tâm chủ yếu đến nhóm vi sinh vật trong nước. Từ yêu cầu của xã hội cũng như vai trò của vi sinh vật trong nước đã nêu trên, nhóm chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “ Xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh vật”. B – NỘI DUNG Cơ sở khoa học ( lý thuyết ) của phương pháp: Mục đích oxi hóa hết các hợp chất hữu cơ có khả năng hòa tan. Sử dụng hoạt động của VSV để phân hủy hết các hợp chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. VSV sử dụng chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng, năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận chất dinh dưỡng tạo tế bào mới, sinh trưởng, sinh sản nên tế bào của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ VSV là quá trình OXH sinh hóa. VSV có vai trò quyết định chúng có thể sử dụng hợp chất hữu cơ ở thể rắn cũng như hòa tan trong nước và phân giải chúng đến muối vô cơ, CO2 và nước. trong những trường hợp thuận lợi nhất của môi trường chúng đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa chất gây ô nhiễm nhưu chúng có thể cung cấp oxi cho môi trường nước, tiết vào môi trường các chất có khả năng kìm hãm sinh trưởng của VSV có hại, ngoài ra chúng có thể hấp thụ các kim loại nặng. Một số VSV điển hình trong nước thải: - VSV phân giải protein: Protein → NH3 → No2 → NO3 Ví dụ ở vi khuẩn Pseudomomas Quá trình phân giải pr hay quá trình amon hóa chất hữu cơ chứa Nito phổ biến là là protein bởi các vi khuẩn amon điển hình là vi khuẩn Pseudomonas. Nhờ men ngoại bào của vi khuẩn này mà pr sẽ bị phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn như polipeptit, oligopeptit….nhờ enzim peptitaza phân giải thành các axit amin. Một phần các axit amin sẽ được VSV sử dụng tổng hợp protein xây dựng tế bào mới, một phần sẽ bị phân giải tiếp theo những con đường khác nhau tạo ra các sản phẩm trung gian khác. - VSV phân giải chất béo: nhiều VSV có khả năng phân giải chất béo Bacillas, Serratina, Psendomonas… với sự có mặt của VSV này chất béo bị thủy phân nhờ enzim lipaza nội bào hoặc ngoại bào tạo thành Gliserin và axit béo sau đó Gliserin và axit béo bị ô xi hóa theo nhiều con đường khác nhau. - Phân giải Gluxit ( tinh bột) trong điều kiện hiếu khí có vi khuẩn pseudomonas, Astiomyces, Bacilulus… trong trường hợp này tinh bột bị phân giải thành đường, đường lại bị phân giải thành CO2 và sản phẩm khác. Trong điều kiện kỵ khí vi khuẩn gây thối như Clotridium phân giải thành etanol, axit Focmic, axit acetic… Bảng 1- Các họ vi khuẩn và đối tượng chất thải công nghiệp xử lý được Loại chất thải  Họ (genus) vi khuẩn (vi sinh)   Hydro carbon no  Achromobacter Acinetobacter Arthrobacter Bacillus Flavobacterium  Micrococcus Mycobacterium Pseuodmonas Vibrio   HC nông nghiệp (trừ sâu, diệt cỏ)  Achromobacter Alcaligenes Arthrobacter Athiorocaceae Corneybacterium*  Flavobacterium Methylomonas Penicillium* Pseudomonas Zylerion*   Phẩm màu  Aeromonas Micrococcus Klebsiella Pseudomonas  Phaneorchaete* Shigella Trametes*   Thực phẩm, giết mổ  Acinetobacter Arthrobacter Bacillus Brevibacterium  Nitrosomonas Pseudomonas Rhodococcus Vibrio   Kim loại  Aeromonas Alteromonas Bacillus  Enterobacter Pseudomonas Saccharomyces   Giấy, bột giấy  Arthrobacter Eisenia Chromobacter Sporotrichum*  Talaromyces* Trichoderma* Xanthomonas   Dung môi  Alcaligenes Citrobacter Desulfomonite Enterobacter Morganeela Mycobacterium  Nitrosomonas Nocardia Pseudomonas Rhodococcus Xanthobacter   Hoạt động và các quá trình xử lý chính của vi sinh vật Ở trong nước thải còn mới có ít vi sinh vật, nếu trong nước thải có nhiều chất độc cần xử lý sơ bộ để giảm nồng độ chất độc và phù hợp với sự phát triển của VSV. Sau một thời gian VSV thích nghi, sinh sản phát triển tăng sinh khối tạo thành quần thể VSV có trong nước kéo theo sự phát triển của giới thủy sinh. Các VSV sống trong nước thải chủ yếu là nhóm VSV hoại sinh và dị dưỡng. Quá trình hấp thụ các hợp chất hữu cơ nhờ VSV trải qua 3 giai đoạn: chất hữu cơ tiếp xúc với màng vi sinh vật, khuyế tán các chất qua màng tế bào VSV, chuyển hóa các chất trong nội bào. Các giai đoạn này có mối liên quann chặt chẽ, chính nhờ khả năng chuyển hóa các chất có khả năng phân hủy ở trong nước. 2.1 Quá trình hiếu khí: * Chuyển hóa C: Phương trình mẫu chuyển hoá hiếu khí 1 mol gluco (M =180 g) là: 1C6H12O6 + 6O2 ( 6CO2 + 6H2O + E = 2.870 kJ (1) (1) Nếu tải BOD cao (khoảng >0.6 kg m–3 d–1 BOD), nghĩa là dư thừa thức ăn so với sinh khối thì khoảng 0,5 mol (90 g) sẽ được ôxi hoá thành CO2 và nước, ứng với nhu cầu 3 mol O2 (96 g), sinh ra 19 mol ATP (Hình 1). Còn lại 0,5 mol gluco (90 g) chuyển hoá thành pyruvat theo một trong ba cơ chế chuyển hoá gluco (glycolytic pathways), khi đó sẽ tạo thành 0,5–1 mol ATP. Pyruvat sẽ chuyển hoá tiếp tạo các sản phẩm, ví dụ như axetat hoặc đicarboxylic axit được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp tế bào vi sinh mới.
Hình 1- Cân bằng chất và năng lượng trong quá trình vi sinh hiếu khí Tối đa ta có 20 mol ATP tham gia vào tổng hợp tế bào (Hình 1). Ở pH = 7, quá trình thuỷ phân ATP thành ADP và phosphat vô cơ sinh ra 44 kJ/1 mol ATP. Tính trung bình để sinh ra 4,75 g sinh khối vi khuẩn hiếu khí cần 1 mol ATP (Lui, 1998), 90 g sinh khối cần 180 g gluco. Thiêu nhiệt của 1g sinh khối khô = 22 kJ, khoảng 890 kJ (2870 – 980 kJ) tiêu thụ (Hình 1) là tổng năng lượng toả ra trong quá trình hô hấp và tái tạo tế bào. (2) Nếu tải BOD thấp, phần gluco tích luỹ dưới dạng sinh khối sẽ giảm. Khi đó khoảng gần 0,7 mol (126 g) gluco được ôxi hoá thành CO2, ứng với tiêu thụ 4,2 mol O2 (134,4 g). Khi đó chỉ có 30% lượng cacbon chuyển hoá thành sinh khối (trường hợp đầu là 50% lượng cacbon). Có thể áp dụng các phép tính này để đánh giá gần đúng quá trình xử lí trong hồ, bồn hiếu khí thực tế. Ví dụ, ta có nước đầu vào chứa 3,6 g L–1 (chất hữu cơ trong nước thải) và nếu 50% chất hữu cơ bẩn được phân huỷ sinh học sinh ra 0,9 g L–1 sinh khối mới, khi đó 2,7 g L–1 chất bẩn sẽ còn lại ( = 3,6 – 1,8 + 0,9) trong nước đầu ra (kể cả sinh khối). Nếu lắng hết sinh khối nước đầu ra chứa 1,8 g/L. * Nitrat hoá: Khi trong hệ có amôni, sau khi hữu cơ ôxi hoá gần hết sẽ xảy ra sự ôxi hoá amôni trước hết thành nitrit, rồi thành nitrat. Các vi khuẩn nitrit hoá là Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosospira, và Nitrosovibrio; nitrat hoá là các loại (genera) Nitrobacter, Nitrococcus, and Nitrospira. Phản ứng nối tiếp như sau: NH4+ + 1,5O2 ( NO2– + 2H+ + H2O (xx) NO2– + 0,5O2 ( NO3– (xx) Tuy ôxi hoá amoni là quá trình toả nhiệt nhưng các loại vi khuẩn đã nêu thuộc nhóm tự dưỡng (autotrophs), khi đó CO2 (hoặc HCO3-) là nguồn cacbon để tổng hợp tế bào qua chu trình Calvin. Do thế ôxi hoá của các hợp chất N dạng ôxi hoá khá cao nên khó tạo thành NADH2 để khử CO2, NADH2 buộc phải tổng hợp thông qua quá trình trao đổi điện tử ngược thu nhiệt. Vì vậy hiệu suất tạo sinh khối nitrit và nitrat hoá thấp. Ví dụ: Nitrosomonas sp. phải ôxi hoá tới 30g NH3 mới tạo được 1g sinh khối (Schlegel, 1992). 2.2. Quá trình yếm khí: Phương trình tổng của phản ứng yếm khí phân huỷ chất hữu cơ như sau: CcHhOoNnSs + 1/4(4c–h–2o+3n+2s)H2O ( 1/8(4c –h+2o+3n+2s)CO2 + 1/8(4c + h – 2o – 3n – 2s)CH4 + nNH3 + sH2S Thành phần khí (được gọi là biogas-khí sinh học) và giá trị nhiệt lượng phụ thuộc vào thành phần đầu vào và được cho ở bảng 2. Bảng 2- Sự phụ thuộc thành phần biogas và dự trữ năng lượng biogas vào thành phần thải Cơ chất  Luợng, cm3/g  Biogas     %CH4  %CO2  Thiêu nhiệt kWh/m3(d)   Cacbonhyđrata Chất béob Đạm  746,7 1434 636  50 71 60  50 29 40  4,95 7,02 5,93   aTính cho đường hexoza; bTính cho triglixerit với 3 mol axit palmitic; cTính cho polyalanin với sự phân huỷ N thành NH4+ rồi thành (NH4)2CO3 Tính chung cho các chất thải quá trình YK bao gồm 3 giai đoạn với sản phẩm cuối là biogas (CH4 + CO2) được mô tả như sơ đồ rút gọn sau: Để so sánh với HK ta dùng sơ đồ sinh hoá chuyển hoá chất chuẩn là glucô:
Hình 1- Cân bằng chất và năng lượng trong quá trình vi sinh yếm khí So sánh hai quá trình: YK chậm hơn nhiều HK: ít sinh khối YK không xử lí được tới chất lượng đầu ra cao, chỉ áp dụng như phương tiện tiền xử lí YK thuận lợi vì sinh ít bùn YK thu hồi năng lượng, rất quan trọng trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng, biogas được coi là nguồn năng lượng tái tạo YK sinh ra amôni, photphat nên không phải là phương tiện xử lí N, P 2.3. Các quá trình thiếu khí: Về khía cạnh xử lí nước các quá trình thiếu khí (DO ~ 0 mg/L) rất quan trong về khía cạnh khử nitrat, nitrit. Trước hết nó cần chất khử (cho điện tử), ví dụ: CH3OH + H2O ( CO2 + 6H+ + 6e– (xx) CH3COOH + 2H2O ( 2CO2 + 8H+ + 8e– (xx) N-nitrat sẽ nhận điện tử và lần lượt qua các trạng thái sau: 2e- e- e- e- NO3– ( NO2– ( NO ( 0,5N2O ( 0,5N2 (xx) Như vậy tuỳ chất cho điện tử, ta có các phương trình ví dụ như sau: 5CH3OH + 6HNO3 ( 5CO2 + 3N2 + 13H2O (xx) 5CH3–COOH + 8HNO3 ( 10CO2 + 4N2 + 14H2O (xx) * Quá trình Anammox: Trong quá trình Anammox amoni sẽ được ôxi hoá thành nitơ bằng nitrit (chất nhận electron) (Van de Graaf et al., 1995, 1997). Sử dụng đồng vị N15 đã chứng minh được rằng nitrit khi đó sẽ bị khử thành hydroxylamin (pt. xx), tiếp theo hydroxylamin phản ứng với amoni tạo hydrazin (N2H4, pt. xx). Tiếp theo hydrazin ôxy hoá bởi tác nhân X bất kì tạo nitơ phân tử (pt. xx): 2HNO2 + 4XH2 ( 2NH2OH + 2H2O + 4X (xx) 2NH2OH + 2NH3 ( 2N2H4 + 2H2O (xx) 2N2H4 + 4X ( 2N2 + 4XH2 (xx) Do cấu tạo đơn giản và khả năng tái tạo nhanh của vi khuẩn, chúng có khả năng xử lý rất tốt các chất thải có nguồn gốc tự nhiên do con người, súc vật thải ra, ngoài ra, quan trọng hơn, chúng còn có thể tự thay đổi và thích nghi rất tốt với môi trường, đây là lí do tại sao vi khuẩn tự nhiên có thể được "huấn luyện" để xử lý một số hóa chất độc, có nguồn gốc nhân tạo. Bảng 1 là danh mục các loại (genus) vi khuẩn được chứng minh là có khả năng xử lý các hóa chất nhân tạo [Handbook of Pollution Control and Waste Minimization, Chapter 10, Ed. Abbas Ghassemi, Marcel Dekker, Inc., 2002]. 3. Điều kiện áp dụng vi sinh vật trong hệ xử lý môi trường 3.1 Mật độ vi sinh: Để quá trình sinh học đủ nhanh để có thể áp dụng, trước hết, phải có hoặc tạo điều kiện để vi sinh phát triển tới mật độ đủ lớn để chúng có thể thực hiện quá trình xử lí trong thời gian đủ ngắn. Để đạt được điều này, tùy quá trình sẽ áp dụng (yếm khí, hiếu khí hay thiếu khí như trên) cần tạo điều kiện để các loại vi sinh tương ứng phát triển. Trước hết, đó là các điều kiện phục vụ cho quá trình sinh trưởng của chúng (nồng độ cơ chất – thức ăn, các nguyên tố và chất vi lượng; nguồn năng lượng; kiểu hô hấp) (xem Bảng 3 ). Bảng 3- Phân loại vi khuẩn theo các nhu cầu để tăng trưởng và các kiểu hô hấp Tên  Đặc điểm   Prototrophs  Hiệu quả nhất. Tự tổng hợp được tất cả các chất để sinh trưởng từ CO2 hoặc các hợp chất hữu cơ đơn   Auxotrophs  Không tự tổng hợp được tất cả các chất cần thiết   Nguồn carbon:    Tự dưỡng (Autotrophs)  Nguồn C là CO2, HCO3-. VD: tảo, vi khuẩn quang hợp   Dị dưỡng (Heterotrophs)  Nguồn C là hữu cơ ở trạng thái khử   Methanotrophs, methanogens  Nguồn C và năng lượng là metan   Nguồn năng lượng:    Quang năng (Phototroph)  Lấy năng lượng từ ánh sáng (VD: tảo)   Hóa năng (Chemotroph)  Lấy năng lượng từ phản ứng ôxi hóa hóa học   Organotrophs  Lấy năng lượng từ phản ứng ôxi hóa chất hữu cơ   Lithotrophs  Lấy năng lượng từ phản ứng ôxi hóa chất vô cơ   TEA:    Hiếu khí (Aerobe)  Sử dụng ôxi   Yếm khí (oligate)  Không phát triển khi có ôxi. Chất nhận điện tử (TEA) khác nhau   Yếm khí tùy nghi  Chấp nhận O2 nếu có; ưu tiên môi trường không có O2, thay bằng các TEA khác.   Lên men (Fermentation)  TEA là các chất hữu cơ   Tính linh hoạt của vi khuẩn cho phép chúng xử lý được nhiều chất ô nhiễm. Như trong Bảng 3, các chủng Pseudomonas có thể xử lý các chất thải nông nghiệp, kim loại nặng, công nghiệp thực phẩm và cả các dung môi. Trong mọi trường hợp, để có thể xử lý hiệu quả yêu cầu đầu tiên là mật độ vi khuẩn phải đủ lớn. Các nghiên cứu cho thấy mật độ 103–108 cfu/L, hoặc 104–107 cfu/g là đủ để xử lí nước ngầm và đất tương ứng. Vì vậy mật độ ít nhất là 108 cfu/L được đề xuất. Nếu nồng độ chất ô nhiễm tăng thì mật độ vi khuẩn phải tăng tương ứng. Các vi khuẩn bản địa thường là tổ hợp nhiều loại. Vì vậy, có thể coi là một loại vi khuẩn một mình khó có thể xử lý chất thải thành công. Phần lớn các thông tin cho thấy khó đạt được sự phân hủy tới khoáng hóa hoàn toàn (chuyển hóa hoàn toàn chất thải thành CO2, H2O, sinh khối và muối vô cơ). Sự khoáng hóa hoàn toàn cần sự tham gia của cả tập đoàn vi sinh. Một tập đoàn gồm nhiều chủng loại vi sinh cùng phát triển. Tập đoàn có khả năng thực hiện chuỗi chuyển hóa phức tạp, trong khi một loại vi khuẩn thường chỉ ưu tiên những cơ chất quen thuộc. Số lượng và chủng loại của tập đoàn phụ thuộc vào loại chất thải, độ khó xử lí của chất thải và nồng độ chất thải cần xử lý. Các tập đoàn vi khuẩn tự nhiên được coi là tập thể hoạt động tương hỗ để cùng tồn tại. Khi không có tác động của con người, luôn xuất hiện một hoặc hai nhóm có ưu thế. Các nhóm này có khả năng thích nghi cao nhất, có khả năng sử dụng năng lượng hiệu quả nhất. Cùng thời gian, mật độ vi sinh có thể thay đổi theo sự thay đổi của cơ chất, dinh dưỡng hoặc tác nhân nhận điện tử. 3.2 Tác nhân nhận điện tử (TEA – terminal electron acceptor): Trong phản ứng vi sinh vai trò của TEA có tính quyết định. Bảng 4 liệt kê các loại TEA mà vi khuẩn sử dụng. Vi khuẩn hiếu khí sử dụng O2. Đối với các vi khuẩn hiếu khí không ngoại lệ O2 có thể được lấy từ không khí, ôxi kĩ thuật hoặc H2O2. Sự thay đổi TEA dẫn đến sự thống trị của các loại vi khuẩn khác. Ví dụ: vi khuẩn khử nitrat sử dụng nitrat (NO3− ( NO2− ( N2) làm TEA. Vi khuẩn khử sulphat, như Desulfovibrio, sử dụng SO42–, tạo ra S2–. Methanogens sử dụng CO2 như TEA. Một số loại vi khuẩn có thể sử dụng chất hữu cơ làm TEA. Bảng 4 Các loại TEA đặc trưng và các kiểu hô hấp tương ứng Loại TEA  Công thức  Kiểu hô hấp   Oxy Nitrat, nitrit Sulphat Carbon dioxit Chất hữu cơ  O2 NO3–, NO2– SO42– CO2 Khác nhau  Hiếu khí Yếm (thiếu) khí Yếm khí Lên men metan Hiếu khí, yếm khí, lên men   Loại TEA quyết định con đường chuyển hóa cơ chất và các phản ứng tương ứng. Chính vì vậy sự phối hợp nhiều loại vi khuẩn với các khả năng khác nhau, sử dụng các TEA sẽ đảm bảo quá trình cùng chuyển hóa, giảm thiểu sự tích lũy các trung gian độc hại. Thông thường, vi khuẩn (bacteria) được chia thành 10 lớp. Lớp thứ nhất là eubacteria, đây là lớp quan trọng nhất về khía cạnh vi sinh vật học môi trường (Schlegel 1992). Vì vậy, chỉ có lớp eubacteria được đặc trưng ở đây. 3.3 Điều kiện môi trường Các điều kiện môi trường cơ bản để vi sinh phát triển và thực hiện chức năng của chúng là nhiệt độ, pH. *Giá trị pH môi trường ảnh hưởng đến các chức năng của tế bào, đến khả năng vận tải chất qua màng tế bào, đến các phản ứng enzym. Thường pH dao động trong khoảng 3 đơn vị là chấp nhận được đối với phần lớn các vi khuẩn. Phần lớn các vi khuẩn ưa khoảng pH giữa 5 và 9, tuy nhiên điểm tối ưu là gần 7. Có một số loại ưa môi trường axit hơn (pH 1–3). Ví dụ: Thiobacillus thioxidans có pH tối ưu là 2,5 nên được coi là ưa axit (acidophilic). Trong khi đó, Cyanobacteria và Bacillussphaericus lại thích môi trường kiềm. Chúng được gọi là vi khuẩn ưa kiềm (alkalophilic). Đại lượng pH và các chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến thế oxi hóa khử (ORP-oxidation reduction potential), đây sẽ là chỉ thị về sự có mặt của loại TEA nào. ORP là chỉ thị của trạng thái ôxi hóa khử của hyđrô, carbon, nitơ, ôxi, lưu huỳnh, mangan, sắt, v.v... . Khi môi trường là khử, mật độ điện tử tăng lên và ORP sẽ có giá trị âm. Để các quá trình hiếu khí xảy ra, ORP phải lớn hơn 50mV. Nếu dinh dưỡng không đầy đủ và pH lệch khỏi khoảng giá trị cần thiết thì mối quan hệ TEA/kiểu hô hấp cần thiết có thể không thực hiện được, khi đó quá trình phân hủy ô nhiễm không đạt yêu cầu. Hiện trạng áp dụng phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh vật Trên thế giới Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã sử dụng vi sinh vật cho quá trình xử lý. Các hệ thống lọc, bể lọc, quá trình lắng và khử trùng được nghiên cứu và phát triển. Góp phần hạn chế phí phạm nguồn tài nguyên nước của chúng ta. Ở Singapore, hàng chục năm nay Singapore phải nhập khẩu nước từ bang Johor - Malaysia. Nhưng 2 hiệp ước mua bán nước cấp quốc gia sẽ hết hạn lần lượt vào các năm 2011 và 2061, và quan hệ song phương thường bị ảnh hưởng bởi những bất đồng về giá nước thô. Cho nên Singapore đã tái chế nước thải thành nước uống có tên gọi “NEWater”. Mặc dù chi phí không nhỏ nhưng họ quyết định dùng cả 3 cấp xử lý: Lọc Ultra (UF), lọc thẩm thấu ngược (RO) và thanh trùng bằng tiacực tím (UV), đảm bảo độ tinh khiết tối đa của thành phẩm NEWater. Chất lượng nước đầu ra hoàn toàn an toàn cho ăn uống, sinh hoạt và sử dụng vào các mục dích khác. Ở Việt Nam Hiện trạng áp dụng phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật ở Việt Nam khá còn khiêm tốn. Do các công nghệ được áp dụng chủ yếu được mua lại từ nước ngoài, giá cả chuyển giao đắt đỏ. Mới đây phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật đã được áp dụng cho công trình xử lý nước thải sinh hoạt của công ty TNHH Furukawa (B6-319 Lý Thường Kiệt, Phường 15, Quận 11,HCM)… Ưu nhược điểm của phương pháp Ưu điểm Có khả năng xử lý các chất thải trong nước, đặc biệt là chất thải nguồn gốc hữu cơ. Đặc biệt, với khả năng sinh sản của mình thì khi chúng ta nắm được quy trình sản xuất vi sinh vật cho các quá trình xử lý nước thải sẽ khá phong phú. Hệ thống công nghệ đơn giản, chủ yếu tập trung vào khả năng của vi sinh vật. Nhờ đó mà công nghệ hầu hết dễ vận hành. Làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước. Nhược điểm Khả năng xử lý của vi sinh vật khác nhau. Điều này dẫn đến việc nghiên cứu, áp dụng các công nghệ phải chính xác, phù hợp để đem lại hiệu quả cao. Các nguồn nước thải phần lớn chứa hỗn hợp các chất độc hại với hàm lượng cao khiến cho khả năng tồn tại và phát triển của vi sinh vật gặp khó khăn. Do vi sinh vật là những loài nhỏ bé không quan sát được bằng mắt thường nên việc điều chỉnh sinh sản phát triển nhân giống gặp nhiều khó khăn. Việc đòi hỏi công nghệ nghiên cứu, phát triển vi sinh vật tốn kém. Đặc biệt ở Việt Nam, công nghệ vi sinh vật trong nước thải khá mới mẻ, việc bỏ vốn ra để mua lại công nghệ của nước ngoài khiến cho sự phát triển kinh tế gặp không ít khó khăn. Đội ngũ cán bộ nghiên cứu về vấn đề này còn quá ít và chưa có trình độ cao. Những điều này làm hạn chế việc áp dụng đại trà phương pháp trên diện rộng. Kết luận và kiến nghị Kết luận Có thể nói công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật là công nghệ xử lí ô nhiễm sinh thái nhất, hầu như không sử dụng hoá chất, nước thải sau xử lý có thể đạt chất lượng rất cao. Quá trình thường dùng nhất trong xử lý nước thải là quá trình sinh học hiếu khí, nên còn được gọi là quá trình ôxi hoá vi sinh thì chất ôxi hoá là ôxi không khí, rẻ nhất. Chất thải duy nhất là bùn vi sinh (sinh khối). Tóm tắt bản chất: với quá trình hiếu khí, khi nước thải được cấp đủ ôxi vi sinh vật hiếu khí sẽ thực hiện đồng thời hai quá trình: Đồng hoá là sử dụng các cơ chất chứa các nguyên tố C, H, O, N, P, vi lượng có trong nước thải để tổng hợp tế bào với công thức gần đúng C5H7NO2 và Dị hoá là ôxi hoá các chất hữu cơ và các chất có khả năng ôxi hoá khác để tạo năng lượng sử dụng cho các hoạt động sống. Kết quả là nước giảm các chất ô nhiễm và sinh khối tăng. Để thực hiện điều này trong thực tế xử lí nước thải phải áp dụng các kĩ thuật sao cho hệ vi sinh có điều kiện thực hiện tốt các chức năng đã nêu, đồng thời phải tách được lượng bùn dư hình thành. Kiến nghị Từ lợi ích mà phương pháp mang lại chúng ta nên triển khai nghiên cứu nhiều hơn về khả năng của các loài vi sinh vật khác. Vì Theo các nhà khoa học thì chúng ta mới chỉ biết khoảng 10% các loại vi sinh vật. Thế giới vi sinh vật còn muôn điều kỳ thú để chúng ta tìm khám phá. Việc ứng dụng vẫn còn hạn chế do đó việc tìm kiếm và tìm hiểu vai trò của nó trong môi trường sống là tối cần thiết. Trong môi trường nước quá rộng lớn chúng ta đã biết khá nhiều loài đặc trưng và vai trò chủ yếu của nó, đặc biệt là trong đời sống. Mặt khác, chúng ta cần phải giảm thiểu việc hình thành nước thải bằng việc thực hiện các biện pháp sau: Trong sản xuất: - Tái sử dụng nguồn nước thải, không thể tuần hoàn quá nhiều lần vì nồng độ các chất ô nhiễm tăng lên vượt mức quy định. - Thay đổi các kỹ thuật tạo ra nước thải phức tạp khó xử lý. - Sử dụng thực vật xử lý nước thải tại chổ. - Hạn chế sử dụng hóa chất, giảm bớt ô nhiễm trong quá trình sản xuất. Trong sinh hoạt: - Thực hiện chính sách tiết kiệm nước. - Xử lý nguồn nước thải để tái sử dụng Danh mục bảng và hình Bảng Bảng 1- Các họ vi khuẩn và đối tượng chất thải công nghiệp xử lý được. Bảng 2- Sự phụ thuộc thành phần biogas và dự trữ năng lượng biogas vào thành phần thải. Bảng 3- Phân loại vi khuẩn theo các nhu cầu để tăng trưởng và các kiểu hô hấp. Bảng 4 Các loại TEA đặc trưng và các kiểu hô hấp tương ứng. Hình Hình 1- Cân bằng chất và năng lượng trong quá trình vi sinh hiếu khí.