Tìm hiểu về hồ sinh học trong xử lý nước thải- Nguyên tắc hoạt động

[manhquynhw...@gmail.com]

Xử lý nước thải ở hồ sinh học là lợi dụng quá trình tự làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải. Lượng ô xy cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặt thoáng của hồ và do quá trình quang hợp của thực vật nước.

Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có thể đem lại những lợi ích sau:

- Nuôi trồng thủy sản.

- Là nơi tích trữ nguồn nước để tưới cho cây trồng.

- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị hoặc các khu công nghiệp, khu dân cư.

ở nước ta hiện này hồ sinh học chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong các biện pháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi:

- Không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư.

- Bảo trì, vận hành đơn giản, không đòi hỏi có người quản lý thường xuyên.

- Hầu hết các đô thị, các khu dân cư có nhiều ao, hồ hay khu ruộng trũng có thể sử dụng mà không cần cải tạo, xây dựng nhiều.

- Có các điều kiện kết hợp mục đích xử lý nước thải với việc nuôi trồng thủy sản và điều hòa nước mưa.

Phân loại hồ sinh học trong xử lý nước thải

Hiện nay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại:

- Hồ làm thoáng tự nhiên: Ô xy cung cấp cho quá trình ô xy hóa chủ yếu do sự khuyếch 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. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 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 ô xy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết vị 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. Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngày.

Cấu tạo của hồ sinh học trong xử lý nước thải

Các loại hồ sinh học hiếu khí có thể làm một hoặc nhiều bậc, chiều sâu của các bậc sau sâu hơn các bậc phía trước. Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp để phân phối, điều hòa nước trên toàn bộ diện tích hồ. Thông thường, hồ một bậc thường được thiết kế với diện tích 0,5 - 0,7 ha; hồ nhiều bậc thì mỗi bậc 2,25 ha; tùy theo công suất mà có thể xây dựng làm nhiều hồ.

Xử lý theo phương pháp hồ sinh học khá đơn giản và được tóm tắt như sau:

Nước thải – loại bỏ rác, cát sỏi... – hồ ổn định – nước đã xử lý. 

Nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học trong xử lý nước thải

    Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy. Các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật hấp thụ và oxy hóa mà sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitorat, nitorit... Khí CO2, các hợp chất nitơ, phôtpho được rong, tảo sử dụng trong quá trình quang hợp, giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn. Sự hoạt động của rong, tảo giúp ích cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn. Trường hợp nước thải đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển từ tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa chất hữu cơ. Nấm, xạ khuẩn cũng thực hiện quá trình này.

    Các hợp chất nitơ, phôtpho, cacbon... trong hồ sinh học cũng được chuyển hóa theo chu trình riêng với sự tham gia của vi khuẩn, tảo và các thực vật bậc cao khác. Xử lý nước thải ở hồ sinh học là lợi dụng quá trình tự làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải. Lượng oxy cho quá trình sinh hóa chủ yếu là do không khí xâm nhập qua mặt thoáng của hồ và do quá trình quang hợp của thực vật nước. 

Cơ sở khoa học của phương pháp: 

    Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Như vậy, quá trình làm sạch không phải thuần nhất là quá trình hiếu khí mà còn có cả quá trình tùy tiện và kị khí. Theo quá trình sinh hóa người ta chia hồ sinh học ra làm 3 loại : hồ kỵ khí, hồ hiếu khí và hồ tùy tiện. Các loại ao hồ sinh học có thể áp dụng thích hợp ở nước ta nếu diện tích mặt bằng và các điều kiện khác cho phép. Các ao hồ có thể làm một bậc hoặc nhiều bậc xử lý. Chiều sâu của hồ bậc sau thường sâu hơn bậc trước. Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu trúc thích hợp để phân phối đều hỗn hợp bùn nước trên toàn bộ diện tích hồ. 

    Quá trình xử lý nước thải của hồ sinh học phụ thuộc vào các yếu tố tự nhiên. Hiện nay chưa có chỉ tiêu thiết kế chung cho hồ sinh học. Hầu hết các hồ sinh học được thiết kế, xây dựng trên cơ sở kinh nghiệm hoặc nghiên cứu thực nghiệm đối với các loại nước thải cụ thể trong các điều kiện cụ thể.

Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng:

Xử lý nước thải bằng hồ sinh học nói chung, đặc biệt là hồ sinh học hiếu khí có những ưu điểm nên nó là một trong số những loại hình công trình xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi và đem áp dụng ở tỉnh ta khá thích hợp, 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. Nếu thả bèo trên mặt hồ sẽ tăng thêm nguồn ô xy cho quá trình quang hợp, đồng thời rễ bèo có nhiều sinh vật sẽ thúc đẩy quá trình ô xy hóa. Tuy nhiên, cần lưu ý là không nên thả bèo kín mặt hồ để đảm bảo cho ánh sáng xuyên qua.

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.

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.