Giá thể vi sinh và những ứng dụng của giá thể vi sinh trong thực tế

Những ai từng làm công tác xử lý nước thải hẳn đều nghe hoặc biết đến giá thể vi sinh. Nhưng với một số cá nhân, doanh nghiệp chưa có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này, đây có thể là một khái niệm mới. Giá thể vi sinh là (đệm vi sinh) là nguyên liệu được thêm vào trong quy trình xử lý nước thải, đây là quá trình hoạt động bằng phương pháp sinh học. Có nhiều loại giá thể vi sinh phổ biến trên thị trường như: giá thể vi sinh dạng sợi, giá thể MBBR,…

So với các vật liệu truyền thống để xử lý nước thải như sỏi, cát, than thì giá thể vi sinh được đánh giá là vượt trội hơn vì tiết kiệm diện tích sử dụng. Vậy thì hãy cùng Biogency tìm hiểu về giá thể vi sinh và những ứng dụng của nó trong thực tế nhé.

Giá thể vi sinh là gì?

Giá thể vi sinh (hay còn gọi là đệm vi sinh) có tên tiếng Anh là Microbiological prices.

Trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, giá thể vi sinh được dùng như một loại nguyên liệu bổ sung. Tác dụng của chúng là làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nước thải và môi trường vi sinh, làm gia tăng sinh khối và nhờ đó mà quá trình phân hủy sinh học sẽ được xử lý với hiệu suất cao hơn và rút ngắn thời gian nhanh chóng.

Giá thể vi sinh hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động

Dựa vào diện tích tiếp xúc, giá thể vi sinh sẽ bám vào bề mặt để tạo thành một lớp màng nhầy có độ dính với tác dụng phân hủy. Quy luật chung quá trình phát triển của màng vi sinh vật gắn liền với sự tiêu thụ các chất hữu cơ có trong nước thải, từ đó mà nước thải sẽ được làm sạch.

Quá trình bám dính của giá thể vi sinh

Quá trình bám dính của giá thể vi sinh có thể chia thành 4 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Kết dính khởi đầu

Ở quá trình khởi đầu này, các vi sinh vật sẽ bám dính vào bề mặt để tạo nên một lớp màng mỏng trên giá thể. Với điều kiện lý tưởng, tất cả vi sinh vật phát triển y như nhau, cùng điều kiện, sự phát triển giống như quá trình vi sinh vật lơ lửng.

Giai đoạn 2: Phát triển

Các vi sinh vật sẽ sinh sôi trên nền giá thể thông qua những lớp màng nhầy. Ở đây lớp màng này sẽ tiến hành quá trình phân hủy sinh học một cách tự nhiên.

Giai đoạn 3: Trưởng thành

Đến giai đoạn này thì vi sinh vật đã phát triển tối đa, lớp màng lúc này cũng đã dày lên. Hiệu suất quá trình phân hủy sinh học đạt tới mức cao nhất. Đảm bảo các chất hữu cơ đưa vào một lượng phù hợp đủ cho quá trình trao đổi chất, nhằm tránh sự suy giảm sinh khối sẽ khiến cho lớp màng bị mỏng dần. Quá trình này sẽ đạt tới sự cân bằng mới giữa cơ chất và sinh khối.

Giai đoạn 4: Phân tán

Khi lớp màng trên giá thể đã phát triển tới độ dày nhất định, chúng sẽ không dày lên thêm nữa mà trở nên ổn định. Sau một khoảng thời gian, lượng vi sinh sẽ bong tróc ra khỏi bề mặt giá thể và bắt đầu xảy ra quá trình trao đổi chất. Chất hữu cơ sẽ được phân hủy thành nước và khí CO2 giải phóng ra trong quá trình này.

Lượng vi sinh vật không thay đổi do bề dày lớp màng không đổi và không có sự gia tăng sinh khối ở giai đoạn này. Lượng cơ chất phải được cung cấp đủ cho quá trình trao đổi chất, nếu không vi sinh vật sẽ bị thiếu dinh dưỡng và bắt đầu phân hủy nội bào để có được sự cân bằng với cơ chất và sinh khối.

Các giai đoạn trên đây sẽ diễn ra cùng lúc và xen kẽ với nhau giúp cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra liên tục. Quá trình phân hủy nội bào sẽ diễn ra đồng thời với quá trình trao đổi chất. Khi đó tốc độ phát triển của màng sẽ cân bằng với tốc độ suy giảm bởi sự phân huỷ nội bào.

Ứng dụng của giá thể vi sinh trong thực tế

Nhờ nguyên lý hoạt động như trên mà các nhà khoa học đã ứng dụng giá thể vi sinh vào quá trình xử lý nước thải, giúp cho quá trình phân hủy sinh học được diễn ra thuận lợi và hiệu suất tăng cao, giảm thiểu lượng bùn thải sản sinh ra.

Bên cạnh đó, quá trình này đồng thời làm giảm bớt mùi hôi phát sinh ra trong quá trình phân hủy của các hợp chất hữu cơ. Giúp quá trình vận hành hệ thống diễn ra ổn định đạt tới năng suất cao.

Dưới đây, Biogency sẽ giới thiệu đến bạn những loại giá thể vi sinh dùng trong xử lý nước thải:

Giá thể vi sinh MBBR

Đây là loại giá thể vi sinh di động, được sử dụng rất phổ biến. Chúng có dạng viên hoặc hình cầu, giúp tăng diện tích tiếp xúc bám dính cho vi sinh khiến cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra nhanh hơn gấp nhiều lần so với loại bùn hoạt tính thông thường. Khi thiết kế bể MBBR, giá thể vi sinh được liên tục quay tròn, xoay chuyển và khuếch tán khắp nơi trong bể sinh học, chúng có thể chuyển động trong lòng bể một cách dễ dàng do tỷ trọng vi sinh MBBR nhỏ hơn so với nước.

Tham khảo: Công nghệ vi sinh MBBR trong xử lý nước thải

Ưu điểm của giá thể vi sinh MBBR

• Khả năng bám dính cao, cần khoảng không gian ít.
• Kích thước nhỏ nhưng cấu trúc bề mặt lớn nên mật độ vi sinh bám dính cao, tỉ lệ diện tích bề mặt > 500m2/m3.
• Thích hợp sử dụng cho nhiều hình dạng bể, như là bể kị khí, hiếu khí, thiếu khí.
• Vật liệu nhựa HBDE cao cấp khiến cho thời gian sử dụng kéo dài.
• Tỷ trọng nhẹ hơn nước nên chúng sẽ lơ lửng trong nước khi được thổi khí và lúc nào cũng chuyển động.
• Tiết kiệm được khoản chi phí và thời gian làm khung đỡ.

Mật độ giá thể trong bể cũng là yếu tố cần lưu ý: giá trị tối ưu trong khoảng 25 – 50%, không được vượt quá 67%.

Nhược điểm của giá thể vi sinh MBBR

• Sau một thời gian sử dụng, trọng lượng do bùn bám vào sẽ dẫn tới khả năng giá thể không còn sự lơ lửng như ban đầu.
• Khi lượng nước thải vượt tải giá thể có thể bị trôi và thu hồi khó.

Cách lắp đặt giá thể vi sinh MBBR

• Thể tích giá thể MBBR chiếm khoảng 50 – 60% thể tích của bể sinh học cần xử lý.
• Lắp đặt giá thể MBBR rất đơn giản, chỉ cần đổ trực tiếp vào bể sinh học đang sục khí, giá thể vi sinh MBBR sẽ mất khoảng 30 phút để tự động phân tán đều khắp nơi trong bể. 
• Trước khi đổ giá thể dạng cầu vào bể vi sinh, cần lắp đặt một lớp lưới chắn giá thể MBBR để ngăn không cho quả cầu chui vào ống dẫn sang bể lắng, sẽ gây tổn thất giá thể.
• Sau khoảng 25 – 30 ngày vận hành, trên giá thể MBBR sẽ hình thành một lớp màng vi sinh bám dính trên đó, lúc này chúng ta thu được chất lượng nước tốt nhất.

Giá thể vi sinh dạng sợi

Giá thể vi sinh dạng sợi được chế tạo ra từ sợi nhựa tổng hợp và được sử dụng phổ biến trong quá trình xử lý nước thải sinh học. Giá thể vi sinh dạng sợi là nơi có sự sinh sôi và phát triển của vi sinh hiếu khí và kỵ khí. Chúng bám vào bề mặt giá thể nhằm duy trì số lượng ổn định, giúp làm tăng mật độ cũng như diện tích bề mặt tiếp xúc của vi sinh với nước thải.

Ưu điểm của giá thể vi sinh dạng sợi

Giá thể vi sinh dạng sợi thường sản xuất từ nhựa PE giá thành rẻ và nhiều số lượng có sẵn do có nhiều công ty tại Việt Nam sản xuất và trực tiếp thi công. Chúng có các ưu điểm sau:

• Có thể áp dụng lên nhiều bề mặt bể với độ bền khá cao (> 5 năm).
• Tải trọng cao, dễ dàng bổ sung lượng nước thải lớn trong quá trình xử lý.
• Vệ sinh và tái sử dụng đơn giản, dễ dàng.
• Dòng chảy được lưu thông thường xuyên, không gặp tình trạng tắc nghẽn.
• Quy trình lắp đặt đơn giản, vận hành sửa chữa dễ dàng.

Nhược điểm của giá thể vi sinh dạng sợi

Cần đầu tư khung treo giá thể nên phải tốn chi phí, thời gian và công sức lắp đặt.

Cách lắp đặt giá thể vi sinh dạng sợi

Giá thể vi sinh dạng sợi nhựa PE rất dễ lắp đặt:

• Đầu tiên gia cố 2 thanh đỡ ở 2 bên thành bể, đục lỗ giữa các thanh đỡ sao cho khoảng cách các lỗ từ 20 – 30cm.
• Lắp đặt đường dây bằng inox hoặc cước để kết nối 2 bên thành bể lại với nhau, hoặc làm khung đỡ 2 bên thành bể. 
• Cột giá thể vi sinh lên các đường dây hoặc khung đỡ, khoảng cách giữa các sợi là 20 – 30cm tùy vào loại nước thải cần xử lý. 
• Cho nước sạch vào bể chứa để thử tải, sau đó đi vào vận hành thử nghiệm độ chắc chắn của giá thể và hệ thống khung đỡ.

Giá thể vi sinh tổ ong

Giá thể vi sinh tổ ong là loại giá thể cố định có dạng tấm, được lắp đặt để xử lý nước thải theo phương pháp sinh học, kết hợp với quá trình sinh học kỵ khí hay hiếu khí.

Giá thể vi sinh dạng tổ ong giúp tăng bề mặt tiếp xúc giữa các vi sinh vật với nước thải. Đồng thời chúng cũng duy trì sự ổn định lượng bùn vi sinh trong quá trình xử lý hệ thống nước thải ra.

Ưu điểm của giá thể vi sinh tổ ong

• Có độ dày đồng nhất và tính thẩm mỹ cao
• Tốc độ lưu thông khí và dòng nước cao
• Độ bám dính của vi sinh vật tương đối cao
• Tốn chi phí thấp trong việc lắp đặt và vận hành
• Dễ vận chuyển và lắp đặt
• Chịu được các loại hóa chất ăn mòn có trong nguồn nước

Nhược điểm của giá thể vi sinh tổ ong

• Tốn thêm chi phí và công sức làm khung đỡ
• Tuổi thọ sử dụng không cao, chỉ từ 2 – 3 năm 
• Độ dày kém nên dễ rách khi sử dụng
• Chỉ sử dụng cho 1 lần và không thể tái sử dụng
• Gây khó khăn trong quá trình rửa ngược, lượng bùn bám dính có thể làm tăng trọng lượng gây sập giàn khung
• Chỉ dụng đối với công suất 5 m3 – > 1000 m3

Giá thể vi sinh biochip

Loại giá thể này có hình dẹt và di động với mật độ xử lý trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn các loại giá thể thông thường. Nhờ đặc điểm này mà chúng có hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn và ứng dụng cho thể tích bể xử lý nhỏ hơn.

Ưu điểm nổi bật của giá thể vi sinh biochip

• Có sự đồng nhất về độ dày.
• Tốc độ lưu thông đều và cao.
• Mật độ vi sinh xử lý được trong mỗi đơn vị thể tích cao hơn so với bể thổi khí bình thường, do đó thể tích bể xử lý nhỏ hơn mang tới hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao hơn.
• Vi sinh xử lý sẽ được nhóm thành các vi sinh khác nhau, phát triển giữa các lớp màng vi sinh, khiến cho các lớp màng sinh học phát triển theo khuynh hướng tập trung vào các chất hữu cơ chuyên biệt.
• Chịu được các chất hoà tan có trong nước.

Nguyên lý hoạt động của giá thể vi sinh biochip

Giá thể biochip được coi như là môi trường lý tưởng cho vi sinh vật bám vào và phát triển. Giá thể biochip được thiết kế với khả năng tự lơ lửng được trong nước, nhờ vào quá trình sục khí trong bể hiếu khí mà giá thể biochip có thể di chuyển khắp nơi trong bể để xử lý nước thải. 

Vi sinh bám trên bề mặt của giá thể biochip tạo nên lớp màng mỏng và phát triển trên lớp màng đó. Khi bắt đầu quá trình phân hủy sinh học, lớp màng sẽ dày lên và đây là giai đoạn này phân hủy sinh học là cao nhất. 

Đến giai đoạn cuối cùng, sau khi đã phát triển đạt tới độ dày nhất định, lớp màng sẽ ngưng dày thêm và duy trì sự ổn định. Lúc này vi sinh sẽ tróc ra khỏi bề mặt và sự trao đổi chất diễn ra để phân hủy chất hữu cơ thành nước và khí CO2.

Ứng dụng của giá thể vi sinh biochip

Giá thể biochip này được ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp, ví dụ như các công ty dược phẩm, xi mạ, hóa chất, in ấn, luyện kim, chế biến thực phẩm,…

Ngoài những giá thể vi sinh phổ biến kể trên, thị trường hiện nay còn có một số giá thể khác như giá thể vi sinh cố định, giá thể xơ dừa, giá thể dạng bông mai, giá thể dạng hạt xốp,…

———————————

Với bài viết trên Biogency đã cập nhật đến các bạn giá thể vi sinh là gì các rất nhiều loại giá thể vi sinh đang được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải. Chắc chắn rằng các bạn đã nắm được thông tin về giá thể vi sinh và những ứng dụng của giá thể vi sinh trong thực tế, hy vọng bạn sẽ ứng dụng chúng đúng cách, đúng bối cảnh để có được hiệu quả sử dụng cao nhất. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết, mọi thắc mắc và nhu cầu tư vấn xin đừng ngại liên hệ ngay cho Biogency qua số hotline 0909 538 514.

Chịu trách nhiệm nội dung

Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh