Phương pháp xử lý nước thải bằng hồ sinh học là tận dụng quá trình tự làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động thấp, quản lý đơn giản. Để xử lý nước thải bằng Hồ sinh học đạt hiệu quả cao NTS giới thiệu đến các bạn bài viết sau đây. 

Cơ chế xử lý nước thải trong hồ sinh học

Hồ sinh học (Waste Stabilization Ponds) là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải. Hồ sinh học có thể dùng để xử lý nhiều loại nước thải khác nhau: nước thải công nghiệp hay sinh hoạt từ đơn giản đến phức tạp, trong những điều kiện thời tiết khác nhau. Trong hồ có nhiều vi sinh vật, phiêu sinh, nấm, tảo,… Các vi sinh vật trong hồ là các vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí hay tuỳ tiện như interobacterium, streptococus, clostridium, achromobacter, cytophaga, micrococus, pseu-domonas, bacillus, lactobacillus… Chúng có vai trò rất quan trọng trong quá trình xử lý các chất hữu cơ, vô cơ trong nước thải. 

Nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học: Vi sinh sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong hóa trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, đồng thời rong tảo lại tiêu thụ CO₂, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ không được thấp hơn 6^oC. 

Các hồ sinh học có thể là hồ độc lập hoặc thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác.

Phân loại hồ sinh học

Hồ kỵ khí 

Hồ kỵ khí dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng quá trình sinh hóa tự nhiên, dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí.

Đặc điểm

• Các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong nước thải, giải phóng khí CH₄ và CO₂;
• Hồ kỵ khí chuyên dùng để xử lý nước thải công nghiệp nhiễm bẩn, nước thải chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao;
• Trong hồ, các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong dòng chảy, giải phóng khí CH₄ và CO₂;
• Hồ kỵ khí làm giảm hàm lượng N, P, K và các vi sinh vật gây bệnh bằng cách tạo ra bùn và giải phóng NH₃ vào không khí;
• Lượng chất hữu cơ có trong hồ liên quan mật thiết đến lượng oxy xâm nhập vào hồ, nhằm duy trì điều kiện kỵ khí trên bề mặt hồ. Hồ kỵ khí không nên có mặt của tảo;
• Hồ kỵ khí hoạt động hiệu quả trong điều kiện khí hậu ấm (khả năng loại bỏ 60 – 85% BOD);
• Chiều sâu hồ từ 2 – 5m, có khả năng xử lý chất hữu cơ cao (thường > 100 gBOD/m³ với độ sâu > 3 m);
• Đối với nước thải công nghiệp có nồng độ cao, phải cần đến chuỗi 3 hồ kỵ khí mới có thể xử lý tốt nhưng thời gian lưu ở mỗi hồ không nên ít hơn một ngày (McGarry and Pescod, 1970)

Hồ tùy tiện

Có 2 loại hồ tùy tiện 

– Hồ tùy tiện sơ cấp: tiếp nhận nguồn nước thải nguyên chất chưa qua xử lý;

– Hồ tùy tiện thứ cấp: tiếp nhận nguồn thải đã qua xử lý (thường là dòng thải từ hồ kỵ khí).

Xem thêm: Các phương pháp Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Đặc điểm 

• Hồ có cấu tạo 3 lớp: lớp hiếu khí, lớp trung gian và lớp kỵ khí;
• Tảo thường chiếm ưu thế trong nước đục, có bùn của hồ tùy tiện là các loài sinh vật phù du (như Chlamydomonas, Pyrobotrys và Euglena);
• Chất hữu cơ trong dòng chảy vào hồ tùy tiện từ hồ kỵ khí (hồ tùy tiện thứ cấp) thường được chuyển hóa thành CO₂, nước, các tế bào vi khuẩn và tảo mới trong điều kiện có oxy;
• Tảo trong hồ đòi hỏi phải có ánh sáng mặt trời, chúng phát triển và sản sinh ra nhiều oxy, lượng oxy dư này được các vi khuẩn sử dụng để phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong dòng thải;
• Do hoạt động quang hợp của tảo trong hồ nên có sự thay đổi nồng độ oxy hòa tan vào các thời điểm trong ngày. Chủ yếu là hiếu khí vào lúc bức xạ mặt trời đỉnh điểm và chủ yếu kỵ khí lúc mặt trời mọc. Sau khi mặt trời mọc, độ hòa tan oxy sẽ gia tăng đến cực đại vào giữa trưa và sau đó sẽ giảm trong suốt buổi tối;
• Việc tạo ra oxy từ tảo xảy ra ở gần bề mặt của hồ, oxy cũng có thể được cung cấp vào hồ nhờ “gió” gây ra sự xáo trộn theo chiều dọc, vì vậy toàn bộ bề mặt của hồ là tầng hiếu khí, tầng thiếu khí ở lớp trung gian và toàn bộ tầng kỵ khí ở đáy hồ;
• Từ đó hiệu quả xử lý dòng thảo cao: Từ xử lý kỵ khí thông qua việc phân chia, phân hủy và tiêu hóa các vật chất hữu cơ. Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết các dạng hữu cơ còn lại ở gần bề mặt hồ;
• Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả năng gây bệnh.

Hồ hiếu khí 

Hoạt động dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí. Hồ sinh học hiếu khí được chia thành hai loại: 

– Hồ làm thoáng tự nhiên: Oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của thực vật nước (rong, tảo,…). Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt nhất là từ 0,3 – 0,5 m. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250 – 300 kg/ha/ngày;

Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện tích của hồ đòi hỏi phải đủ lớn. Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp với việc nuôi trồng thủy sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp;

– Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Loại này nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học. Do được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 – 4,5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêu BOD khoảng 400 kg/ha/ngày. 

Đặc điểm

• Hồ hiếu khí được thiết kế với tác dụng ngăn không cho tảo phát triển. Điều này được thực hiện thông qua hai điều kiện. Đầu tiên, sự trộn lẫn hiệu quả có tác dụng làm cho tất cả sinh khối ở trình trạng lơ lửng, do đó cung cấp độ đục cần thiết để làm giảm sự xâm nhập của ánh sáng vào nước. Thời gian lưu nước được kiểm soát ít hơn giá trị tối thiểu của thời gian lưu bùn làm giảm sự phát triển của tảo;
• Do tảo bị ngăn chặn, không phát triển được nên oxy được cung cấp một cách thụ động. Tạo sự pha trộn hoàn toàn không khí trong hồ làm cho tất cả chất rắn sinh học ở trong tình trạng lơ lửng và hình thành bùn hoạt tính các vi khuẩn hiếu khí oxy hóa thức ăn của các chất ô nhiễm hữu cơ thành CO₂ và nước và sinh khối mới;
• Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp để phân phối, điều hòa nước trên toàn bộ diện tích hồ. 

Hồ sinh học kết hợp thực vật thủy sinh

Để Xử lý nước thải bằng Hồ sinh học đạt hiệu quả cao, hồ sinh học với sự tham gia của thực vật thủy sinh phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất nước thải, BOD, dinh dưỡng, các chất độc hại, nhiệt độ nước thải, điều kiện khí hậu, thời tiết, nhiệt độ, bức xạ,… Tính chất nguồn nước tiếp nhận. 

Ngoài ra, các loại thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định chất lượng nước. Chúng sử dụng các chất dinh dưỡng (N, P), kim loại nặng (Cu, Cd, Hg, Zn) để cho sự đồng hoá và phát triển sinh khối. Tùy theo từng điều kiện cụ thể mà loài thực vật đưa vào hồ sinh học sẽ khác nhau.

Thực vật thuỷ sinh trong hồ sinh học được chia thành ba nhóm

• Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước

Đặc điểm quan trọng của nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước là chúng tiến hành quá trình quang hợp hay trao đổi chất diễn ra hoàn toàn trong môi trường nước. Chính vì vậy nhóm thực vật thuỷ sinh này chỉ có thể phát triển tốt ở một khoảng độ sâu nhất định của nước và chiều sâu này thường từ 50cm (tính từ bề mặt nước) trở lại vì ở chiều sau này thì ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất. Bao gồm các loại như rong Hydrilla Verticillata, Ceratophyllum…hấp thụ các chất dinh dưỡng và các nguyên tố cần thiết khác qua thân, lớp vỏ, đây là quá trình lọc và hấp thụ các chất hòa tan. 

Thực vật ngập nước bậc cao đóng vai trò lớn trong việc cung cấp oxy cho vi khuẩn tham gia phân hủy các chất hữu cơ. Tuy nhiên cũng cần thiết thường xuyên thu hồi các loại thực vật nổi và thực vật ngập nước ra khỏi hồ để tránh hiện tượng nhiễm bẩn nước.

• Nhóm thực vật trôi nổi

Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước gồm hai phần: phần lá và phần thân mềmnổi trên mặt nước, đây là phần nhận ánh sáng trực tiếp từ mặt trời, phần dưới là rễ. Chúng phát triển trong lòng môi trường nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá thực hiện quá trình quang hợp. 

Loài thực vật này trôi nổi trên nước theo gió và dòng nước. Khi chúng di chuyển kéo theo rễ quét trong lòng nước, các chất dinh dưỡng thường xuyên tiếp xúc và hấp thụ qua rễ. Rễ của loài thực vật này là giá thể cho các loại vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải. So với loài thực vật ngập nước, loài thực vật trôi nổi này có khả năng xử lý các chất ô nhiễm rất cao. 

Nhóm này bao gồm các loại bèo như: Eichhorinia crassipes (bèo Nhật Bản, Lục bình); spirodella; lema; Postia stratiotes… 

Xem thêm: Chi phí và lợi ích của việc tái sử dụng nước thải

• Thực vật nửa ngập nước

Loại thực vật này có rễ bám vào đất nhưng phần thân và lá phát triển trên bề mặt nước, phần rễ bám đất ngập nước nhận các chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển nó lên lá trên mặt nước để tiến hành quá trình quang hợp. Loài thực vật làm sạch môi trường chủ yếu phần lắng ở đáy lưu vực nước.

Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng

Xử lý nước thải bằng hồ sinh học đặc biệt là hồ sinh học hiếu khí có những ưu điểm nổi bật, có thể kết hợp làm hồ thả bèo, nuôi cá. Điều đó đem lại hiệu quả kinh tế và tăng cường xử lý nước thải. 

Nước thải trước khi đưa vào hồ tuy đã được xử lý sơ bộ, nhưng hàm lượng các chất bẩn vẫn còn cao, muốn kết hợp nuôi trồng thủy sản thì chỉ nên nuôi ở các bậc hồ thứ cấp (2, 3) hay những hồ đã được pha loãng bằng nguồn nước khác có chất lượng tốt hơn.

Thả bèo trên mặt hồ sẽ tăng thêm nguồn oxy cho quá trình quang hợp, đồng thời rễ bèo có nhiều sinh vật sẽ thúc đẩy quá trình oxy hóa. Tuy nhiên, cần lưu ý là không nên thả bèo kín mặt hồ để đảm bảo cho ánh sáng xuyên qua.

Một số loài thực vật thủy sinh cũng gây nên những tác hại như làm tăng độ đục của nước, ngăn cản khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nước.

Việc lựa chọn loại cá hay thủy sản khác nuôi trong các bậc của hồ cần phải có sự hướng dẫn của các chuyên gia nuôi trồng thủy sản.

Hy vọng qua bài viết này, các bạn đã hiểu rõ hơn cách xử lý nước thải bằng Hồ sinh học đạt hiệu quả cao và thân thiện môi trường. 

Để biết thêm thông tin và được tư vấn cụ thể hãy liên hệ ngay cho chúng tôi theo Hotline 0888 167 247.

CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT NTS

Trụ sở: Số 15, đường số 3, Khu dân cư Gia Hòa, Phường Phước Long B, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: 0888 167 247

Email: nts@ntse.vn

Website: ntse.vn/xu-ly-nuoc

Facebook: facebook.com/INTSE.VNI/