Trong bối cảnh ô nhiễm môi trường thì việc kiểm soát và đánh giá chất lượng nước thải đóng vai trò then chốt trong quản lý môi trường. Một trong những chỉ số được sử dụng để theo dõi mức độ ô nhiễm là Coliform – nhóm vi khuẩn có khả năng phát hiện các tác nhân gây bệnh nguy hiểm. Hiểu rõ khái niệm, phân loại, vai trò cũng như ảnh hưởng của Coliform không chỉ giúp nâng cao nhận thức về an toàn nguồn nước, mà còn là nền tảng để thiết kế và vận hành các hệ thống xử lý nước thải hiệu quả. Bài viết dưới đây sẽ đi sâu phân tích tổng quan về Coliform, đồng thời giới thiệu những phương pháp xử lý phổ biến nhằm loại bỏ chúng một cách hiệu quả.
Coliform là một nhóm vi khuẩn Gram âm, hình que, không tạo bào tử, có khả năng lên men đường lactose tạo acid và khí trong vòng 24–48 giờ ở nhiệt độ 35–37 °C. Chúng thường tồn tại trong đất, nước, thực vật và đặc biệt trong phân của động vật máu nóng, bao gồm cả con người. Coliform được sử dụng rộng rãi như chỉ thị vi sinh vật để đánh giá mức độ an toàn và chất lượng của nước hoặc thực phẩm, vì sự hiện diện của chúng cho thấy khả năng nguồn nước/thực phẩm đã bị ô nhiễm bởi vi sinh vật gây bệnh từ phân.
Nhóm Coliform được chia thành 3 loại chính:
Tìm hiểu về Coliform là gì?
Coliform, đặc biệt là fecal coliform và Escherichia coli (E. coli) đánh giá mức độ ô nhiễm phân trong nước thải. Nhóm vi khuẩn này thường xuất hiện khi nước thải chứa chất thải của con người hoặc động vật máu nóng, do đó sự hiện diện của chúng cho thấy khả năng tồn tại của các vi sinh vật gây bệnh khác. Việc kiểm tra coliform giúp các kỹ sư môi trường và đơn vị vận hành hệ thống xử lý nước thải xác định nhanh mức độ ô nhiễm vi sinh vật, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp.
Ngoài ra, coliform cũng được dùng để đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý nước thải. Bằng cách so sánh mật độ coliform trước và sau xử lý, có thể xác định mức độ tiêu diệt vi sinh vật của từng công đoạn, đặc biệt là các bước khử trùng như clo hóa, ozonation hoặc tia UV. Nhờ tính phổ biến, dễ xét nghiệm và chi phí thấp, coliform trở thành chỉ số giám sát tiêu chuẩn trong nhiều quy chuẩn quốc gia và quốc tế về xả thải, đảm bảo nước sau xử lý đạt an toàn trước khi thải ra môi trường.
Khi nước thải chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn chứa coliform xâm nhập vào sông, hồ hoặc thấm vào tầng nước ngầm, nó có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước. Coliform, đặc biệt là fecal coliform và E. coli, là chỉ thị rõ ràng cho sự hiện diện của chất thải sinh học và phân người/động vật trong nguồn nước. Sự ô nhiễm này làm suy giảm chất lượng nước mặt và nước ngầm, ảnh hưởng đến hệ thống cấp nước sinh hoạt, nông nghiệp và cả các hệ sinh thái thủy sinh phụ thuộc vào nguồn nước đó.
Coliform không trực tiếp gây bệnh nhưng lại cảnh báo sự hiện diện của các vi sinh vật gây bệnh khác như Salmonella, Shigella, Giardia và virus đường ruột. Khi con người tiếp xúc với nước bị ô nhiễm — thông qua uống, tắm rửa, tưới tiêu hay thực phẩm rửa bằng nguồn nước đó — nguy cơ mắc các bệnh như tiêu chảy cấp, thương hàn, viêm đường ruột hay viêm gan A tăng cao. Điều này đặc biệt nguy hiểm đối với trẻ nhỏ, người già hoặc những người có hệ miễn dịch yếu, và có thể dẫn đến bùng phát dịch bệnh trong cộng đồng.
Sự hiện diện kéo dài của coliform trong môi trường nước thải chưa xử lý có thể gây mất cân bằng hệ sinh thái thủy sinh. Hàm lượng hữu cơ cao đi kèm với vi khuẩn làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, gây hiện tượng phú dưỡng và làm chết cá, tôm, các loài thủy sinh khác. Bên cạnh đó, vi khuẩn có thể tích tụ trong trầm tích và chuỗi thức ăn, tác động lâu dài đến sự đa dạng sinh học và khả năng tự phục hồi của môi trường nước. Nếu không kiểm soát tốt, hệ sinh thái có thể bị suy thoái không thể phục hồi.
Công nghệ MBR (Membrane Bioreactor) là sự kết hợp giữa quá trình sinh học hiếu khí và màng lọc vi sinh. Trong hệ thống này, vi khuẩn và chất hữu cơ được phân hủy trong bể sinh học, sau đó nước thải được lọc qua màng để giữ lại toàn bộ vi sinh vật, bao gồm cả Coliform và E. coli. MBR có khả năng loại bỏ rất cao – thường đạt từ 6 đến 6.7 log đối với coliform và khoảng 6.1–6.2 log với E. coli. Đây là một trong những phương pháp hiện đại, hiệu quả và phù hợp cho các hệ thống yêu cầu nước sau xử lý đạt chất lượng cao.
Xem thêm: Công nghệ xử lý nước thải MBR
Các hệ thống như MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) và RBC (Rotating Biological Contactor) sử dụng giá thể cho vi sinh vật bám dính và hình thành lớp biofilm. Lớp màng này giúp phân hủy chất hữu cơ và hấp thụ vi sinh vật gây ô nhiễm, trong đó có Coliform. Mô hình này linh hoạt và thích hợp với các trạm xử lý có lưu lượng thay đổi.
Trong khi đó, hồ ướt nhân tạo (constructed wetlands) mô phỏng hệ sinh thái tự nhiên với sự kết hợp giữa đất, thực vật và vi sinh vật. Hiệu quả xử lý coliform trong các hệ này dao động từ 1 đến 3 log, tùy thuộc vào thiết kế (dòng chảy ngầm hiệu quả hơn dòng chảy bề mặt) và điều kiện vận hành.
Xem thêm: Công nghệ xử lý nước thải MBBR
Khử trùng là bước xử lý cuối để tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn còn sót lại. Các phương pháp phổ biến bao gồm clo hóa, ozone và tia UV. Clo thường được dùng do giá thành thấp, nhưng ozone và UV lại có ưu điểm không tạo ra sản phẩm phụ gây hại.
Ngoài ra, các hệ thống lọc màng tiên tiến như màng siêu lọc hoặc lọc nano khi kết hợp với khử trùng bằng ozone có thể nâng hiệu suất xử lý lên mức gần như tuyệt đối – loại bỏ đến 100% coliform và E. coli. Những công nghệ này thường được ứng dụng trong xử lý nước thải bệnh viện, chế biến thực phẩm, hoặc các cơ sở có yêu cầu xả thải nghiêm ngặt.
Xem thêm: Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý
Các phương pháp xử lý Coliform hiệu quả nhất hiện nay
Tóm lại, Coliform là chỉ số vi sinh sinh học quan trọng phản ánh mức độ ô nhiễm phân trong nước thải và nguy cơ tiềm ẩn đối với hệ sinh thái. Việc giám sát mật độ Coliform không chỉ giúp đánh giá hiệu quả xử lý nước mà còn đóng vai trò cảnh báo sớm các rủi ro ô nhiễm. Các công nghệ xử lý hiện đại như MBR, MBBR, RBC hay khử trùng bằng ozone, UV đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi để đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn an toàn trước khi thải ra môi trường. Do đó, đầu tư vào hệ thống xử lý và kiểm soát vi sinh vật, chính là bước đi chiến lược nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển bền vững trong tương lai.
