Hướng Dẫn Nuôi Cấy Vi Sinh Hiệu Quả Trong Xử Lý Nước Thải

1. Nuôi cấy vi sinh là gì?

Nuôi cấy vi sinh là quá trình đưa các vi sinh vật vào hệ thống xử lý sinh học nhằm phát triển quần thể vi sinh có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm trong nước thải. Trong giai đoạn đầu, vi sinh vật sẽ cần thời gian để thích nghi với điều kiện môi trường và nguồn dinh dưỡng sẵn có. Mục tiêu của việc nuôi cấy là tạo ra một hệ vi sinh khỏe mạnh, có mật độ đủ lớn để phù hợp với loại nước thải cần xử lý. Từ đó đảm bảo hiệu suất sinh học ổn định và vận hành lâu dài cho hệ thống.
Vi sinh vật đóng vai trò cốt lõi trong quá trình xử lý sinh học nhất là tại các công đoạn như bùn hoạt tính, sinh học hiếu khí hoặc thiếu khí. Chúng có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm như COD, BOD và chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ (Amoni, Nitrat) và photpho thông qua quá trình nitrat hóa, khử nitrat và loại bỏ photpho sinh học. Một hệ vi sinh phát triển tốt không chỉ giúp xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm mà còn duy trì sự ổn định của hệ thống, giảm thiểu tình trạng sốc tải và đảm bảo khả năng thích ứng với biến động trong lưu lượng hoặc thành phần nước thải.

2. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả nuôi cấy vi sinh

2.1 Nguồn vi sinh

• Vi sinh thuần chủng được lấy từ bùn hoạt tính hoặc từ các hệ thống đang vận hành ổn định vì đã được thích nghi sẵn với môi trường nước thải tương tự. Lựa chọn nguồn vi sinh phù hợp sẽ gia tăng khả năng xử lý và độ ổn định hệ thống lâu dài.
• Vi sinh thương mại được cung cấp dưới dạng khô hoặc lỏng, chứa các chủng vi sinh vật chuyên biệt cho xử lý nước thải công nghiệp, sinh hoạt hoặc từng loại chất ô nhiễm cụ thể. Chúng có ưu điểm là dễ bảo quản, tiện lợi khi sử dụng và cho hiệu quả nhanh trong giai đoạn khởi động hệ thống.

2.2 Điều kiện môi trường

• pH: Mức pH lý tưởng nằm trong khoảng 6.5–8.5, tạo điều kiện tối ưu cho hầu hết vi khuẩn hiếu khí phát triển và thiểu số vi sinh kỵ khí hoạt động ổn định. Quá cao hoặc quá thấp sẽ làm suy giảm năng suất sinh học và gây sốc cho hệ vi sinh.
• Nhiệt độ: Giữ trong khoảng 25–35 °C là phù hợp cho hoạt động của các nhóm vi sinh như vi khuẩn nitrat hóa; nếu nhiệt độ vượt dưới 15 °C hoặc quá 40 °C, tốc độ phản ứng sinh học sẽ giảm đáng kể.
• DO (Oxy hòa tan): Đạt từ >2 mg/L để duy trì điều kiện hiếu khí, giúp vi khuẩn phân hủy hiệu quả COD, BOD và tránh hiện tượng thiếu oxy – yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh.

2.3 Dinh dưỡng hỗ trợ

• Tỷ lệ BOD:N:P ≈ 100:5:1 (có thể dao động giữa 100:10:1 và 100:5:1) được xem như tiêu chuẩn nền tảng để vi sinh có đủ năng lượng và dưỡng chất cần thiết cho việc phân hủy chất hữu cơ, tổng hợp tế bào và hoạt động enzyme ổn định.
• Nếu thiếu hụt Nitơ hoặc Photpho, hiệu suất xử lý BOD có thể giảm, dẫn đến hiện tượng “bùn nổi” hoặc bông bùn không ổn định.

3. Quy trình nuôi cấy vi sinh như thế nào cho hiệu quả?

3.1 Giai đoạn khởi động

3.2 Giai đoạn thích nghi

3.3 Giai đoạn ổn định

Khi hệ vi sinh đã ổn định, MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids – chất rắn lơ lửng hỗn hợp trong bể hiếu khí) sẽ trong khoảng 2 500–3 500 mg/L, thể hiện mật độ sinh khối phù hợp. Đồng thời, vi sinh sẽ tạo bông tốt, lắng nhanh và không nổi bùn – điều kiện lý tưởng để vận hành dài hạn, giảm thiểu rối loạn sinh học như “pin-floc” hoặc bùn nổi.

4. Các lưu ý khi nuôi cấy vi sinh

• Không cho quá nhiều cod một lúc: Tránh sốc tải (shock loading) là không đưa vào bể sinh học một lượng lớn chất hữu cơ cùng lúc. Bởi điều này dễ khiến vi sinh bị áp lực cao hoặc chết hàng loạt
• Tránh hóa chất độc gây ức chế: Loại bỏ hoặc hạn chế đưa dầu mỡ, kim loại nặng, dung môi, chất tẩy rửa vào bể vì các chất này có thể ức chế enzyme của vi sinh, làm gián đoạn hoạt động nitrat hóa, sinh bông và lắng của bùn .
• Theo dõi hàng ngày: Theo dõi các chỉ tiêu chính: pH, DO, MLSS, SV30/SVI, cùng các quan sát về mùi, màu nước để nhận biết sớm sự thay đổi môi trường, bùn nổi, hoặc hệ vi sinh rối loạn mà có thể điều chỉnh kịp thời