Phương pháp sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường

Vi sinh vật là gì? Đặc điểm và sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường cần lưu ý những gì? Nếu bạn đang quan tâm về Phương pháp sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường thì hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thông tin qua bài viết dưới đây nhé. 

Vi sinh vật là gì? 

Vi sinh vật (hay còn được gọi là vi khuẩn) là các loại sinh vật nhỏ nhưng có khả năng tồn tại và phát triển trong môi trường sống khác nhau. Chúng có thể tồn tại ở đất, nước, không khí, trong cơ thể các sinh vật khác, và cả trong cơ thể con người.

Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái, chẳng hạn như phân giải chất hữu cơ và chất khí, tạo ra các chất dinh dưỡng cho cây trồng, giúp cân bằng hệ vi khuẩn trong đường ruột con người và giúp duy trì sự khỏe mạnh của cơ thể.

Tuy nhiên, một số vi khuẩn cũng có thể gây bệnh cho con người và động vật. Vì vậy, vi sinh vật có thể có tác động tích cực và tiêu cực đối với sức khỏe và môi trường sống của chúng ta. Nên việc sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường chúng ta cần đặc biệt lưu ý và theo sự chỉ dẫn. 

>> Xem thêm: Top 5+ chế phẩm vi sinh vật xử lý nước thải hiểu quả 2023

Đặc điểm của vi sinh vật trong xử lý môi trường

Vi sinh vật là các hệ thống sống nhỏ nhất, không thể nhìn thấy bằng mắt thường, bao gồm vi khuẩn, nấm, vi rút và các tế bào vi sinh vật. Dưới đây là một số đặc điểm chính của vi sinh vật chúng ta cần nắm rõ trước khi sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường. 

• Kích thước nhỏ: Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ, thường chỉ từ vài nanomet đến vài micromet. Vì kích thước nhỏ, vi sinh vật có thể tồn tại và phát triển trong môi trường rất đa dạng.
• Tổ chức tế bào đơn giản: Vi sinh vật chủ yếu được cấu thành bởi một hoặc nhiều tế bào, không có cấu trúc phức tạp như các hệ thống sống cao hơn như động vật hay cây cối.
• Sự tự tiến hóa: Vi sinh vật có khả năng tự tiến hóa để thích ứng và sống sót trong môi trường thay đổi. Chúng có khả năng tạo ra các biến thể mới thông qua đột biến hoặc sự trao đổi gen để đáp ứng với điều kiện môi trường mới.
• Sự đa dạng sinh học: Vi sinh vật có sự đa dạng sinh học lớn, có thể tồn tại ở mọi môi trường trên Trái Đất, từ đáy đại dương đến sa mạc nhiệt đới và ngay cả trong cơ thể con người.
• Chức năng sinh học quan trọng: Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong các quy trình sinh học, bao gồm phân hủy và tái sinh chất hữu cơ, trao đổi chất, sản xuất thực phẩm, phòng ngừa bệnh tật và cân bằng sinh thái.
• Tác động đối với con người: Một số vi sinh vật có tác động tiêu cực đối với con người, gây bệnh tật và nhiễm trùng. Tuy nhiên, cũng có nhiều loại vi sinh vật có lợi, được sử dụng trong lĩnh vực y học, công nghệ sinh học và nông nghiệp.

Tóm lại, vi sinh vật là các hệ thống sống nhỏ nhất, có khả năng tự tiến hóa và có vai trò quan trọng trong các quy trình sinh học. Chúng đa dạng và có thể gây ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đối với con người.

Môi trường sống của vi sinh vật 

Môi trường sống của vi sinh vật có thể rất đa dạng và phong phú. Vi sinh vật có thể tồn tại ở mọi nơi trên Trái Đất, từ đại dương sâu tới sa mạc khô cằn, từ đỉnh núi cao tới hang động tối tăm.Một số môi trường sống chính của vi sinh vật bao gồm:

• Môi trường nước: Vi sinh vật có thể sống trong nước ngọt (như sông, hồ, ao) hoặc nước mặn (như biển, vịnh). Môi trường nước cung cấp độ ẩm và các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật.
• Môi trường đất: Vi sinh vật có thể sống trong đất đai, từ lớp trên cùng của đất đến lớp sâu hơn. Đất cung cấp không gian để sinh sống, chất dinh dưỡng và nước.
• Môi trường khí quyển: Một số vi sinh vật có thể tồn tại trong không khí, như vi khuẩn và nấm. Khí quyển cung cấp oxi và các chất dinh dưỡng khác thông qua mưa, gió và các quá trình hóa học.
• Môi trường đá: Vi sinh vật có thể sống trên các bề mặt đá, như đá núi, đá vôi hoặc đá phiến. Môi trường đá có thể cung cấp một môi trường ổn định và bảo vệ vi sinh vật khỏi môi trường bên ngoài.
• Môi trường cận nhiệt đới: Một số vi sinh vật có khả năng sống trong môi trường có nhiệt độ cao, như núi lửa, suối nước nóng, hoặc địa điểm có hiệu ứng nhà kính.

> Xem thêm: Ứng dụng công nghệ vi sinh vật xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật

Công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật là một phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để loại bỏ các chất ô nhiễm có mặt trong nước thải. Phương pháp này thường được coi là thân thiện với môi trường vì sử dụng các quá trình tự nhiên để làm sạch nước. Vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm, và vi tảo có thể phân hủy những chất hữu cơ, giảm nồng độ các chất hóa học độc hại, và loại bỏ chất rắn lơ lửng.

Các phương pháp trong công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật 

Dưới đây là một số phương pháp xử lý nước thải phổ biến sử dụng vi sinh vật:

1. Hệ thống bể lắng sinh học: 

– Bể Aerobic: Trong bể aerobic, vi sinh vật cần oxy để phân hủy chất hữu cơ. Khí oxy được cung cấp thông qua việc thổi khí hoặc sục khí vào nước thải. 

– Bể Anaerobic: Trong bể anaerobic, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ mà không cần đến oxy. Quá trình này thường tạo ra khí methane (CH4) và carbon dioxide (CO2) là những sản phẩm phụ có thể được thu hồi và sử dụng làm năng lượng.

2. Hệ thống MBR (Membrane Bioreactor): 

– Kết hợp xử lý sinh học và lọc qua màng (membrane) để tách vi sinh vật và chất rắn khỏi nước đã xử lý. MBR thường cho chất lượng nước xử lý cao và có thể tái sử dụng trực tiếp sau khi xử lý.

3. Bể SBR (Sequencing Batch Reactor): 

Bể SBR là một loại bể lắng sinh học hoạt động theo chu kỳ (batch), trong đó vi sinh vật xử lý nước thải qua các giai đoạn nạp, phản ứng, lắng và xả.

4. Mô hình Bùn Hoạt Tính (Activated Sludge): 

Trong mô hình này, vi sinh vật được nuôi cấy trong nước thải và tạo thành bùn hoạt tính. Quá trình này cần duy trì một lượng oxi đủ để vi sinh vật có thể phân hủy chất hữu cơ.

5. Hệ thống xử lý nước thải dạng ẩm (Constructed Wetlands): 

Là hệ thống xử lý nước thải giả lập môi trường đầm lầy tự nhiên. Cây cỏ và vi sinh vật tự nhiên sống trong môi trường đầm lầy giúp phân hủy và loại bỏ chất ô nhiễm.6. FBR (Fluidized Bed Reactor): 

Là loại bể xử lý nước thải mà trong đó các viên hạt mang vi sinh vật được giữ lơ lửng trong nước thải bằng dòng chảy của nước, tạo điều kiện tốt để vi sinh vật tiếp xúc với chất ô nhiễm và phân hủy chúng.Ứng dụng của vi sinh vật trong xử lý nước thải không chỉ giúp loại bỏ các chất hữu cơ và vô cơ từ nước thải mà còn giảm mức độ sử dụng hóa chất, giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. 

Tuy nhiên, để đạt hiệu quả xử lý cao, cần phải điều chỉnh và kiểm soát tốt các yếu tố như pH, nhiệt độ, dòng chảy và sự cung cấp oxy.

Quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ vi sinh vật

Dưới đây là các bước cơ bản trong quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật ; 

1. Tiền xử lý: 

• Lọc thô: Loại bỏ các chất rắn lớn như rác, cặn và các vật liệu không tan bằng lưới hoặc sàng. 
• Loại bỏ cát và chất lơ lửng: Sử dụng các bể lắng hoặc bể cát để làm lắng các hạt cát và chất lơ lửng. 
• Điều chỉnh pH và đồng đều hóa: Điều chỉnh độ pH của nước thải để đảm bảo môi trường làm việc lý tưởng cho vi sinh vật và đồng đều hóa nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải.

2. Xử lý chính: 

• Bể hiếu khí (Aerobic): Trong bể này, vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy chất hữu cơ trong nước thải thành CO2, nước và sinh khối. Bể hiếu khí thường được cấp khí thông qua máy thổi hoặc sục khí để cung cấp oxy cho vi sinh vật. 
• Bể kỵ khí (Anaerobic): Ở đây, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ mà không cần oxy, tạo ra khí methane và CO2 cùng với một lượng sinh khối nhỏ. Quá trình này thường diễn ra trong các bể lọc kỵ khí, bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) hoặc các loại bể kỵ khí khác. 
• Bể anoxic: Trong quá trình này, vi sinh vật sử dụng nitrat thay vì oxy để phân hủy chất hữu cơ, qua đó giảm nồng độ nitrat trong nước và quá trình này giúp loại bỏ chất dinh dưỡng như nitơ (quá trình khử nitrat).

3. Lắng sinh học:

• Các hạt sinh khối vi sinh vật sau khi phân hủy chất hữu cơ sẽ được tách ra khỏi nước thải qua các bể lắng thứ cấp. Sinh khối lắng xuống đáy bể thành bùn hoạt tính, một phần bùn này sẽ được hồi lưu trở lại bể xử lý để duy trì quá trình xử lý, phần còn lại sẽ được xử lý như bùn thải.

4. Xử lý sau:

Quá trình này nhằm loại bỏ các chất còn lại như chất dinh dưỡng (nitơ, phosphorus), kim loại nặng, và các vi sinh vật gây bệnh. Có thể sử dụng các phương pháp như lọc qua cát, than hoạt tính, hấp phụ, trao đổi ion, hoặc xử lý bằng tia cực tím (UV).

5. Bùn thải và xử lý bùn: 

Bùn thải thu được từ quá trình lắng cần được xử lý trước khi thải ra môi trường hoặc sử dụng vào mục đích khác. Quá trình xử lý bùn có thể bao gồm ổn định hóa, tiêu hủy, sấy khô, hoặc sử dụng làm phân bón.

6. Khử trùng (nếu cần)

Trong một số trường hợp, nước thải sau xử lý cần được khử trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh còn sót lại trước khi xả ra môi trường hoặc tái sử dụng. Phổ biến nhất là sử dụng clorin hoặc tia cực tím để khử trùng trong công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật.

Ứng dụng của vi sinh vật trong xử lý môi trường 

Vi sinh vật có nhiều ứng dụng trong xử lý môi trường nhằm đảm bảo sự cân bằng và bảo vệ môi trường. Dưới đây là một số lĩnh vực sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường:

1. Xử lý nước thải: Vi sinh vật có khả năng phân hủy và chuyển hóa các chất ô nhiễm trong nước thải thành các chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn. Các hệ thống xử lý nước thải sử dụng vi sinh vật như hệ thống xử lý bùn hiếu khí hoặc hệ thống xử lý bùn liên tục đã được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
2. Xử lý chất thải hữu cơ: Vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất thải hữu cơ như bã cà phê, bã cọ, bã rau, chất thải thực phẩm, rơm rạ, v.v. Việc sử dụng vi sinh vật trong quá trình phân hủy chất thải hữu cơ giúp giảm thiểu khí thải và chất thải rắn, đồng thời tạo ra phân bón hữu cơ tự nhiên.
3. Xử lý chất thải hữu cơ thải nhiệt: Vi sinh vật có thể được sử dụng để xử lý chất thải hữu cơ thải nhiệt từ nhà máy điện, nhà máy sản xuất, và các ngành công nghiệp khác. Vi sinh vật có khả năng chuyển hóa chất thải hữu cơ thành nhiên liệu sinh học như khí metan hoặc ethanol.
4. Xử lý dầu thải: Vi sinh vật cũng có thể được sử dụng để phân hủy dầu thải và các chất ô nhiễm dạng dầu khác. Vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các hydrocarbon dễ bay hơi và phân hủy các chất ô nhiễm dạng dầu thành các chất không gây ô nhiễm môi trường.
5. Phục hồi đất: Vi sinh vật có thể được sử dụng để tái tạo và phục hồi đất bị ô nhiễm hoặc suy thoái. Vi sinh vật có khả năng tạo ra các enzyme và chất tiết tác đồng thời giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng cường khả năng hấp thụ và giữ nước, và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

Tuy nhiên, sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường không đúng cách sẽ tác động không mong muốn đến môi trường .Do đó, việc áp dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường cần được kiểm soát và quản lý cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và an toàn.

Phương pháp sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường như thế nào? 

Sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường là một phương pháp được gọi là xử lý sinh học. Vi sinh vật có khả năng phân hủy và chuyển hóa các chất gây ô nhiễm trong môi trường thành các chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn.Có hai phương pháp chính để sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường:

1. Phương pháp vi sinh học tự nhiên

sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường bằng phương pháp sinh học tự nhiên đang được sử dụng rộng rãi. Trong phương pháp này, vi sinh vật tự nhiên được sử dụng để phân hủy chất ô nhiễm trong môi trường. 

Ví dụ: Sử dụng vi sinh vật như vi khuẩn và nấm có khả năng phân hủy các chất hữu cơ như dầu mỏ, các chất hóa học độc hại và các chất thải sinh hoá.

2. Phương pháp vi sinh học cấy phát triển

Trong phương pháp sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường, vi sinh vật được cấy vào môi trường ô nhiễm để tăng cường quá trình phân hủy. Vi sinh vật được cung cấp các điều kiện tối ưu để sinh sôi và phát triển, như nhiệt độ, pH, lượng chất dinh dưỡng và oxy. 

Ví dụ sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường: 

sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường xử lý nước thải, vi sinh vật có thể được cấy vào hệ thống xử lý nước thải để giúp phân hủy các chất hữu cơ và chất ô nhiễm khác.

Trong cả hai phương pháp, quá trình phân hủy chất ô nhiễm diễn ra thông qua các quá trình sinh học như phân giải, chuyển hóa và oxy hóa. Vi sinh vật có thể được cung cấp bằng cách thêm chúng vào môi trường ô nhiễm hoặc thông qua các hệ thống xử lý môi trường như hệ thống chứa, hồ ao, bể xử lý.

Phương pháp sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường có nhiều ưu điểm như không gây tác động môi trường xung quanh, tiết kiệm chi phí so với các phương pháp xử lý hóa học và vật lý, và có khả năng xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm khó phân hủy. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm như thời gian phân hủy dài hơn so với các phương pháp khác và yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và điều kiện môi trường tốt để vi sinh vật phát triển.

Để được tư vấn sử dụng vi sinh vật trong xử lý môi trường quý khách hàng vui lòng liên hệ Thantin.net để được hỗ trợ tư vấn!