1. Vi sinh vật là gì?
Vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật rất nhỏ bé, không thể nhìn thấy bằng mắt thường, chỉ quan sát được dưới kính hiển vi. Chúng bao gồm vi khuẩn, nấm, tảo, động vật nguyên sinh, virus…
Trong lĩnh vực xử lý nước thải sinh học, vi sinh vật đóng vai trò cốt lõi, là những “công nhân vô hình” giúp làm sạch nước bằng cách phân hủy các chất ô nhiễm.
2. Phân loại vi sinh vật trong nước thải
Dựa theo cấu trúc tế bào, vi sinh vật chia thành 2 nhóm chính:
2.1. Prokaryote (Sinh vật nhân sơ)
Không có nhân thật (DNA nằm trong vùng nucleoid).
Kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản.
Bao gồm:
🔹Vi khuẩn (bacteria): chiếm số lượng lớn nhất trong hệ vi sinh nước thải.
🔹Vi khuẩn lam (cyanobacteria): có khả năng quang hợp.
🔹Archaea: sống được trong điều kiện khắc nghiệt (hiếm hơn).
2.2. Eukaryote (Sinh vật nhân thực)
Có nhân thật, cấu trúc phức tạp hơn.
Bao gồm:
🔹Động vật nguyên sinh (protozoa): amip, trùng roi, trùng lông.
🔹Nấm (fungi): men, mốc.
🔹Tảo (algae): có vai trò ở giai đoạn kỵ khí hoặc ao hồ sinh học.
3. Các nhóm vi sinh vật chính trong hệ thống xử lý nước thải
| Nhóm vi sinh | Ví dụ | Chức năng chính |
|---|---|---|
| Vi khuẩn | Bacillus, Pseudomonas, Nitrosomonas | Phân hủy BOD, khử N, P, tạo bùn hoạt tính |
| Virus
|
Bacteriophage, Adenovirus | Gây bệnh cho vi khuẩn hoặc người, chỉ thị ô nhiễm vi sinh |
| Động vật nguyên sinh (protozoa) | Vorticella, Paramecium, Amoeba | Ăn vi khuẩn, làm trong nước, kiểm soát sinh khối |
| Rotifers và giun nhỏ | Nematode, Rotifer | Ăn bã hữu cơ, hỗ trợ ổn định hệ sinh thái vi sinh |
| Nấm | Aspergillus, Penicillium | Phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân giải |
| Tảo | Chlorella, Euglena | Tạo oxy, hấp thụ dinh dưỡng trong hồ sinh học |
4. Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải
Vi sinh vật là trái tim của các công nghệ xử lý nước thải sinh học như: bùn hoạt tính (CAS), AO, SBR, MBR...
4.1. Phân hủy chất hữu cơ (BOD, COD)
Vi khuẩn dị dưỡng sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng.
Biến các chất ô nhiễm thành CO₂, nước và sinh khối mới.
4.2. Khử Nitơ (N)
Vi khuẩn Nitrosomonas oxy hóa NH₄⁺ → NO₂⁻.
Vi khuẩn Nitrobacter tiếp tục chuyển NO₂⁻ → NO₃⁻.
Trong điều kiện thiếu oxy, vi khuẩn khử nitrat biến NO₃⁻ → khí N₂ (thoát ra ngoài).
4.3. Khử Phốt pho (P)
Vi khuẩn tích lũy polyphosphate (PAO) hấp thu P vượt mức → thải cùng bùn.
4.4. Làm trong nước
Động vật nguyên sinh và rotifers ăn bớt vi khuẩn tự do → nước sau xử lý trong hơn.
Vi sinh vật là lực lượng “vô hình” nhưng cực kỳ quan trọng trong mọi hệ thống xử lý nước thải sinh học. Hiểu rõ các nhóm vi sinh vật và chức năng của chúng không chỉ giúp vận hành hệ thống hiệu quả, mà còn hỗ trợ trong việc giám sát, xử lý sự cố và tối ưu hóa chi phí.