Lọc sinh học nước thải là giải pháp phù hợp cho các cơ sở công nghiệp tạo ra chất thải chứa nhiều chất hữu cơ. Các hệ thống này giúp phân hủy và loại bỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ khỏi các chất thải như chất thải được tạo ra trong thực phẩm và đồ uống, sản xuất hóa chất, dầu khí và các ngành công nghiệp đô thị. Bài viết dưới đây sẽ chia sẻ cho bạn một số thông tin để hiểu rõ hơn về công nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học.
Công nghệ lọc sinh học nước thải là gì?
Nhắc đến thuật ngữ “lọc sinh học” có thể nhiều người sẽ nghĩ đến một số loại màng lọc như thẩm thấu ngược. Tuy nhiên công nghệ lọc sinh học nước thải là một trong các Công nghệ xanh, không chỉ lọc các chất gây ô nhiễm bằng cách tách các chất này ra, mà còn sử dụng vi khuẩn để phân hủy và tiêu thụ các chất gây ô nhiễm không mong muốn.
Ngoài được ứng dụng để xử lý chất thải, các hệ thống lọc sinh học nước thải còn được sử dụng trong các ứng dụng kiểm soát mùi để phân hủy sinh học các hợp chất ở dạng hơi hoặc khí.
Hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ lọc sinh học hoạt động như thế nào?
Như đã đề cập ở trên, công nghệ lọc sinh học nước thải hoạt động bằng cách sử dụng vi khuẩn để phân hủy các chất ô nhiễm từ nước thải công nghiệp. Các vi khuẩn được sử dụng trong hệ thống này được cố định trong vật liệu lọc trước khi quá trình diễn ra và đảm bảo rằng vi khuẩn có thể tiếp cận diện tích bề mặt lớn.
Phương pháp lọc sinh học nước thải đầu tiên được phát triển vào cuối những năm 1800 sử dụng các loại sỏi và đá nghiền khác nhau. Theo thời gian, nhựa dạng sóng đã bị phá vỡ và được sử dụng làm vật liệu lọc cho các hệ thống lọc sinh học. Ngày nay, gốm xốp là vật liệu lọc chính cho nhiều hệ thống xử lý nước thải bằng vi sinh vật. Vật liệu lọc sinh học nước thải này có thể thúc đẩy sản xuất vi khuẩn có lợi có thể phân hủy nhiều chất ô nhiễm có hại có trong nước thải.
Các vật liệu trên được đưa vào lò phản ứng sinh học, sau đó sẽ bắt đầu phân hủy một số hợp chất có hại trong nước. Các hợp chất có hại này có thể bao gồm protein, chất béo và các hợp chất hữu cơ khác. Một số loại chất gây ô nhiễm khác có thể dễ dàng bị phân hủy trong hệ thống này bao gồm hydro, đường và rượu.
Tùy thuộc vào các hợp chất khác nhau mà tốc độ phân hủy sẽ khác nhau. Trong khi một số hợp chất hữu cơ sẽ phân hủy với tốc độ nhanh, các hợp chất khác điển hình như hợp chất thơm phức tạp và hydrocarbon halogen có thể mất một khoảng thời gian dài để phân hủy.
Nhìn chung, các hệ thống lọc sinh học nước thải không thể xử lý tốt các hợp chất lớn và phức tạp. Đó cũng là lý do tại sao hệ thống lọc này là giải pháp lý tưởng cho các hợp chất đơn giản và nhỏ hơn.
Thiết kế hệ thống
Thiết kế hệ thống lọc sinh học xử lý nước thải hữu cơ rất đơn giản và dễ hiểu, chỉ bao gồm 3 thành phần chính dưới đây:
- Một vật liệu lọc có thể được làm từ bất kỳ thiết bị có diện tích bề mặt cao nào
- Một hệ thống phân phối nước cơ bản cho phép nước thải được trải đều trên diện tích bề mặt của bộ lọc sinh học
- Hệ thống hỗ trợ dưới ống thoát nước giữ vật liệu lọc và cung cấp các rãnh có khe hở nơi nước sẽ chảy ra theo trọng lực
Các hệ thống cần sục khí đưa không khí vào hệ thống bằng quạt gió hoặc quạt, có thể tự động bật khi cảm biến phát hiện nhu cầu. Điều này thường được thực hiện thông qua mạng lưới đường ống phân phối và kiểm soát lưu lượng.
Ưu điểm của lọc sinh học nước thải so với các phương pháp lọc khác
So với các phương pháp lọc khác, công nghệ lọc sinh học nước thải được đánh giá cho hiệu quả tốt hơn và thân thiện với môi trường hơn nhờ vào những ưu điểm dưới đây:
Cải thiện khả năng loại bỏ chất gây ô nhiễm: Hệ thống lọc sinh học xử lý nước thải hữu cơ có thể loại bỏ hiệu quả hơn các chất gây ô nhiễm vô cơ, hữu cơ và vi khuẩn khi so sánh với các hệ thống lọc thông thường.
Giảm tình trạng mùi: Một số hợp chất như methyl-Isoborneol và geosmin thường rất khó xử lý. Tuy nhiên, công nghệ lọc sinh học có thể xử lý và loại bỏ các hợp chất này và giúp giảm tình trạng nước có mùi và vị mốc hoặc đất.
Linh hoạt hơn: Hệ thống xử lý nước thải hữu cơ cũng linh hoạt hơn khi tính đến các thay đổi của nước. Nếu nước thay đổi theo thời gian đến mức quần thể sinh vật bị tái cấu trúc, hệ thống lọc sinh học sẽ loại bỏ mọi chất gây ô nhiễm mới nổi xâm nhập vào nước.
Giảm sự hình thành DBP: Hệ thống xử lý nước thải bằng lọc sinh học có thể loại bỏ hiệu quả cacbon hữu cơ khỏi nước thải, giúp giảm khả năng phát triển các sản phẩm phụ khử trùng như axit haloacetic và trihalomethane.
Giảm thiểu sản xuất chất rắn: Sử dụng hệ thống lọc sinh học đồng nghĩa với việc sản xuất chất rắn còn lại sẽ được giữ ở mức tối thiểu. Đổi lại, chi phí xử lý sẽ được giữ ở mức thấp.
Cải thiện độ ổn định của nước: Lọc sinh học có thể loại bỏ cacbon hữu cơ hòa tan có thể phân hủy sinh học, giúp cải thiện độ ổn định của nước trong hệ thống bạn lựa chọn.
Hiệu quả xử lý cao
Nhờ vào việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên để phân hủy các chất hữu cơ, công nghệ lọc sinh học có thể loại bỏ đến 90-95% các chất ô nhiễm trong nước thải. Các chất như BOD (nhu cầu oxy sinh học), COD (nhu cầu oxy hóa học), nitơ và photpho đều được xử lý hiệu quả.
Thân thiện với môi trường
Không sử dụng các hóa chất độc hại trong quá trình xử lý, công nghệ lọc sinh học được coi là thân thiện với môi trường. Các vi sinh vật tự nhiên giúp phân hủy các chất ô nhiễm mà không tạo ra các sản phẩm phụ gây hại.
Tiết kiệm chi phí vận hành
So với các phương pháp xử lý nước thải khác như hóa học hay nhiệt học, công nghệ lọc sinh học tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành hơn. Việc sử dụng vi sinh vật tự nhiên cũng giảm thiểu nhu cầu về hóa chất và bảo trì.
Ứng dụng đa dạng
Công nghệ lọc sinh học có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau, từ nước thải sinh hoạt đến nước thải công nghiệp. Ngoài ra công nghệ này cũng phù hợp cho cả các hệ thống xử lý quy mô lớn và nhỏ, từ các nhà máy công nghiệp đến các khu dân cư.
Nhược điểm và hạn chế của công nghệ lọc sinh học
Thời gian xử lý dài
Quá trình phân hủy sinh học thường mất nhiều thời gian hơn so với các phương pháp hóa học hoặc cơ học. Điều này có thể làm giảm tốc độ xử lý và yêu cầu diện tích lớn để xây dựng các bể xử lý.
Khả năng xử lý giới hạn
Công nghệ lọc sinh học nước thải không hiệu quả trong việc xử lý các chất thải không phân hủy sinh học hoặc các chất ô nhiễm có nồng độ quá cao. Các chất như kim loại nặng, hợp chất hóa học phức tạp thường không được xử lý triệt để.
Duy trì vi sinh vật
Để duy trì hiệu quả xử lý, hệ thống xử lý nước thải bằng vi sinh vật cần được quản lý và duy trì vi sinh vật ở mức tối ưu. Sự thay đổi về nhiệt độ, pH, nồng độ chất hữu cơ có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, làm giảm hiệu quả xử lý.
Ứng dụng của công nghệ lọc sinh học
Công nghệ lọc sinh học được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực để làm sạch không khí và nước thải bằng các quy trình tự nhiên. Phương pháp này được đánh giá là hiệu quả trong việc loại bỏ chất gây ô nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường.
Lọc sinh học để xử lý không khí
Hệ thống lọc sinh học có hiệu quả trong việc loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi không khí. Các hệ thống này sử dụng vi sinh vật để phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và các chất có hại khác.
Bên cạnh đó, công nghệ lọc sinh học cũng giúp quản lý mùi hôi và khí thải từ các cơ sở công nghiệp. Các cơ sở sản xuất thải ra các hợp chất có mùi như nhà máy xử lý chất thải, được hưởng lợi rất nhiều từ công nghệ này. Các bộ lọc sinh học giữ lại và trung hòa mùi hôi, giúp không khí sạch hơn và an toàn hơn.
Lọc sinh học nước thải
Công nghệ lọc sinh học cũng quan trọng không kém trong xử lý nước thải. Hệ thống lọc sinh học nước thải sử dụng các quy trình tự nhiên để loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi nước. Trong đó việc ứng dụng than sinh học có thể lọc các chất dinh dưỡng, mầm bệnh và dược phẩm khỏi nước thải. Hệ thống này cũng giúp phục hồi chất dinh dưỡng, có lợi cho mục đích sử dụng trong nông nghiệp.
Một phương pháp hiệu quả khác là sử dụng các tác nhân xử lý sinh học để phục hồi nước ngầm. Phương pháp này bao gồm việc sử dụng vi khuẩn và các vi sinh vật khác để phân hủy các chất ô nhiễm có hại.
Chẳng hạn, các kỹ thuật phục hồi sinh học tại chỗ có thể làm sạch nước ngầm bị ô nhiễm, phân hủy các chất ô nhiễm thành các chất vô hại. Điều này làm cho công nghệ lọc sinh học trở thành giải pháp linh hoạt và quan trọng trong quá trình lọc nước.
Kết luận
Nhìn chung, công nghệ lọc sinh học nước thải là giải pháp hiệu quả và bền vững cho vấn đề ô nhiễm nước thải hiện nay. Với những ưu điểm vượt trội về hiệu quả xử lý, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí, công nghệ này ngày càng được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, cần có sự đầu tư đúng mức và quản lý kỹ lưỡng trong quá trình vận hành.