Vi khuẩn kỵ khí là gì? Ứng dụng của vi sinh kỵ khí trong xử lý nước thải

Vi khuẩn kỵ khí là một loại sinh vật có kích thước rất nhỏ, thuộc nhóm vi sinh vật đơn bào. Thông qua nhiều nghiên cứu khoa học, các vi sinh vật này đang dần được ứng dụng để phục vụ đời sống với hiệu quả cao. Trong đó, một trong những ứng dụng lớn nhất của vi khuẩn kỵ khí là hỗ trợ quá trình xử lý nước thải. Cùng Môi Trường Hồng Thái tìm hiểu chi tiết.

Tổng quan về Vi khuẩn kỵ khí và Vi sinh vật kỵ khí

Vi khuẩn kỵ khí là loại vi khuẩn có khả năng sống và phát triển trong môi trường kỵ khí, hay còn được biết tới là loại môi trường không có oxy hoặc có nồng độ oxy thấp. Những loại vi khuẩn này có thể thích nghi với môi trường không oxy thông qua các pháp sinh học đặc biệt, chẳng hạn như sử dụng các chất khử (electron donors) để thay thế oxy trong quá trình hô hấp. 

Vi khuẩn kỵ khí có thể tồn tại trong các môi trường thiếu oxy như đất ngập nước, ruộng lúa ngâm nước, ruột động vật, và các môi trường chứa chất thải hữu cơ. Một số vi khuẩn kỵ khí phổ biến bao gồm các thành viên của họ Clostridium, Desulfovibrio và Bacteroides.

Trong khi đó, vi sinh vật kỵ khí là một thuật ngữ tổng quát để chỉ các loài sinh vật, bao gồm cả vi khuẩn và vi kính, có khả năng sinh sống và phát triển trong môi trường có nồng độ oxy hạn chế. Ngoài vi khuẩn, vi sinh vật kỵ khí cũng bao gồm các loại vi kính như nấm và các loài vi kính khác như amip.

Vi sinh vật kỵ khí có thể được tìm thấy trong nhiều môi trường khác nhau bao gồm đất ngập nước, môi trường nước ngọt và biển, và các cơ quan sinh học như ruột động vật. Các vi sinh vật kỵ khí đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học diễn ra trên Trái Đất, chẳng hạn như quá trình phân hủy chất thải hữu cơ và tái chế các chất dinh dưỡng.

Xem thêm: Ứng dụng của Vi sinh vật hiếu khí trong xử lý nước thải

Vi khuẩn yếm khí và hiếu khí khác nhau chỗ nào?

Vi khuẩn yếm khí (aerotolerant bacteria) và vi khuẩn hiếu khí (obligate anaerobic bacteria) là hai loại vi khuẩn có khả năng sống và phát triển trong môi trường có nồng độ oxy hạn chế, nhưng chúng có sự khác biệt về khả năng chịu oxy. Dưới đây là sự khác biệt chính giữa hai loại vi khuẩn này:

Vi khuẩn yếm khí (aerotolerant bacteria):

• Vi khuẩn yếm khí là loại vi khuẩn có khả năng chịu được sự hiện diện của oxy, tức là chúng có khả năng sống và phát triển cả trong môi trường có và không có oxy.
• Chúng không phụ thuộc vào oxy để thực hiện quá trình trao đổi chất và hô hấp, và thường sử dụng các cơ chế khác để duy trì hoạt động sinh học trong môi trường oxy hạn chế.
• Một ví dụ phổ biến về vi khuẩn yếm khí là vi khuẩn thuộc họ Lactobacillus, một loại vi khuẩn thường được tìm thấy trong một số sản phẩm lên men như sữa chua và các sản phẩm lên men khác.

Vi khuẩn hiếu khí (obligate anaerobic bacteria):

• Vi khuẩn hiếu khí là loại vi khuẩn không thể sống và phát triển trong môi trường có sự hiện diện của oxy. Chúng chỉ có thể tồn tại trong môi trường không có oxy hoặc nồng độ oxy rất thấp.
• Vi khuẩn hiếu khí không có các enzym và cơ chế sinh học để sử dụng oxy trong quá trình trao đổi chất và hô hấp, và nếu tiếp xúc với oxy, chúng có thể bị tổn thương hoặc chết.
• Một số ví dụ về vi khuẩn hiếu khí là các thành viên của họ Clostridium và Bacteroides, các loại vi khuẩn thường được tìm thấy trong đường ruột động vật và môi trường phân hủy hữu cơ.

Xem thêm chi tiết: Địa chỉ cung cấp bùn vi sinh uy tín hiện nay

Ứng dụng của vi sinh kỵ khí trong quá trình xử lý nước thải

Vi sinh vật kỵ khí đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ô nhiễm môi trường và tạo ra các nguồn năng lượng tái tạo trong quá trình xử lý nước thải. Sử dụng vi sinh vật kỵ khí giúp cải thiện hiệu quả xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.

• Xử lý bùn hiếu khí (anaerobic sludge digestion): Vi sinh vật kỵ khí được sử dụng trong quá trình phân hủy bùn hiếu khí. Trong hệ thống xử lý bùn hiếu khí, vi sinh vật kỵ khí tiêu hủy các chất hữu cơ trong bùn dưới điều kiện không có oxy. Quá trình này tạo ra khí metan (methane), một nguồn năng lượng thay thế có thể được sử dụng để tạo nhiệt hoặc điện.

• Xử lý nước thải hữu cơ: Vi sinh vật kỵ khí có thể được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ trong nước thải, chẳng hạn như chất bột giấy, chất bột gỗ, chất bột thực phẩm và chất bột sinh học. Chúng thực hiện quá trình phân hủy sinh học dưới điều kiện không có oxy, giúp giảm nồng độ các chất hữu cơ và khí thải gây ô nhiễm môi trường.

• Xử lý nước thải chứa chất hữu cơ đặc biệt: Các vi sinh vật kỵ khí cũng có thể được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ đặc biệt trong nước thải, chẳng hạn như dioxin, PCBs (polychlorinated biphenyls) và các chất cấu trúc phức tạp khác. Vi sinh vật kỵ khí phân hủy các chất này thành các sản phẩm không độc và không gây ô nhiễm môi trường.
• Xử lý nước thải từ ngành công nghiệp: Vi khuẩn kỵ khí cũng được sử dụng trong xử lý nước thải từ các ngành công nghiệp như chế biến thực phẩm, chế biến gỗ, chế biến giấy và chế biến hóa chất. Chúng có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phức tạp và các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải công nghiệp.

Xem thêm: Quy trình xử lý nước cấp tốt nhất hiện nay

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí

Quá trình xử lý nước thải bằng vi khuẩn kỵ khí có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố chẳng hạn như:

• Loại vi sinh vật: Vi sinh vật là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí. Các vi sinh vật như vi khuẩn và vi kỵ khí phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Loại vi sinh vật được sử dụng cần phù hợp với tính chất của nước thải và điều kiện môi trường.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Vi sinh vật thường hoạt động tốt ở nhiệt độ phù hợp. Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, vi sinh vật có thể không hoạt động hiệu quả hoặc ngừng hoạt động hoàn toàn.
• pH: pH của nước thải cũng có tác động đáng kể đến quá trình xử lý bằng vi sinh kỵ khí. Vi sinh vật thường hoạt động tốt ở khoảng pH trung tính (từ 6 đến 8). Nếu pH quá cao hoặc quá thấp, vi sinh vật có thể bị tác động và không hoạt động hiệu quả.
• Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải cũng ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Nếu nồng độ chất hữu cơ quá cao, vi sinh vật có thể không xử lý hết chất hữu cơ trong thời gian ngắn và cần thời gian lâu hơn để hoàn thành quá trình.

• Nồng độ chất độc: Một số chất độc như Amoni, kim loại nặng, Tanin, Sulfuric,,… có thể ảnh hưởng đến vi khuẩn kỵ khí và làm giảm hiệu suất xử lý. Do đó, nếu nước thải chứa các chất này thì cần loại bỏ trước khi sử dụng sinh vật kỵ khí. 
• Thời gian lưu trữ: Thời gian mà nước thải được lưu trữ trong hệ thống xử lý cũng ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng vi sinh kỵ khí. Thời gian lưu trữ quá ngắn có thể không đủ để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ hoàn toàn.
• Công nghệ xử lý: Công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí có thể khác nhau tùy thuộc vào từng hệ thống. Các yếu tố kỹ thuật như thiết kế hệ thống, quy trình xử lý và quản lý hoạt động cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí.
• Độ tinh khiết của nước thải: Nếu nước thải chứa các chất tạp khác như hóa chất độc hại, kim loại nặng, chất cản trở khác, có thể ảnh hưởng đến hoạt động và sinh trưởng của vi sinh vật, làm giảm hiệu suất xử lý.
• Độ ẩm và nồng độ oxy trong môi trường: Vi sinh vật cần điều kiện môi trường phù hợp để phát triển và hoạt động. Độ ẩm và nồng độ oxy trong môi trường xử lý cần được duy trì ở mức thích hợp để đảm bảo hoạt động hiệu quả của vi sinh vật.

• Khả năng sinh học và sự tương tác giữa các loại vi sinh vật: Sự tương tác giữa các loại vi sinh vật có thể ảnh hưởng đến quá trình xử lý. Một hệ vi sinh vật đa dạng và cân bằng có thể tăng hiệu quả phân hủy chất hữu cơ.

Như đã nói, các loại vi khuẩn kỵ khí và yếm khí cũng như hiếu khí đều đang được nghiên cứu và ứng dụng trong quy trình xử lý nước thải dựa trên các công nghệ sinh học hiện đại. Quy trình này đang ngày càng được tối ưu để giúp tiết kiệm chi phí và tăng độ hiệu quả khi ứng dụng. Đừng ngần ngại liên hệ cho Môi Trường Hồng Thái để được tư vấn chi tiết hơn về phương pháp xử lý nước thải ứng dụng vi sinh vật này.