Các loại công trình hồ sinh học và nguyên tắc hoạt động

Các dạng hồ sinh học

– Hồ tự nhiên;

– Hồ nhân tạo;

– Hồ kỵ khí;

– Hồ hiếu khí;

– Hồ tùy tiện;

– Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước.

1. Hồ tự nhiên

– Hồ được hình thành do quá trình kiến tạo bề mặt trái đất;

– Hồ tự nhiên trước đây, khi chưa chịu tác động đáng kể của con người thường là những hồ sinh thái có độ đa dạng sinh học cao, là nơi cư trú của nhiều loài động thực vật.

– Đến nay dưới tác động của bàn tay con người, một số hồ đã bị xoá sổ, một số được khai thác cạn kiệt các tài nguyên trong hồ hay phải gánh chịu những vấn đề ô nhiễm môi trường do con người tạo ra.

2. Hồ nhân tạo

– Hồ nhân tạo được hình thành do những tác động của con người nhằm những mục đích này hay mục đích khác, như đắp chắn dòng sông ngăn lũ, lưu trữ nước cho nhà máy phát điện, cung ứng cho tưới tiêu chống hạn tạo những hồ sinh thái ở khu vực thượng nguồn.

– Hồ còn do quá trình đào đắp đất hoặc khai thác đất đá, khoáng sản tạo thàng các hố sâu rộng, theo thời gian nước được lấp đầy do mưa tạo thành những lòng hồ, làm môi trường sống cho các loại động vật thuỷ sinh…

Một dạng hồ sinh học nhân tạo

3. Hồ kỵ khí

– Hồ kỵ khí dùng để lắng và phân hủy cặn lắng và phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí.

– Các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong dòng chảy, giải phóng khí CH4 và CO2.

– Có khả năng xử lý nước thải chứa hàm lượng hữu cơ cao

– Hồ kỵ khí làm giảm lượng N, P, K và các vi sinh vật gây bệnh bằng cách tạo ra bùn và giải phóng NH3 vào không khí

Hồ kỵ khí

Hiệu quả của hồ kỵ khí được mô tả như sau:

– Chuyển đổi vật chất từ dạng vật liệu hòa tan thành dạng vật chất lắng đọng như bùn đáy.

– Hòa tan các dạng vật chất hữu cơ khác.

– Phá vỡ quá trình phân hủy sinh học của các vật chất hữu cơ.

– Chứa vật chất không hòa tan và không phân hủy như bùn đáy.

– Chứa vật chất không hấp thụ và ở dạng vô định hình như bùn đáy.

– Cho phép xử lý một phần dòng chảy đi qua.

4. Hồ tùy tiện

Có hai loại hồ tùy tiện:

 Hồ tùy tiện nguyên thủy, tiếp nhận nguồn thải nguyên chất chưa qua xử lý;

 Hồ tùy tiện thứ cấp, tiếp nhận nguồn thải đã qua xử lý (thường là dòng thải từ hồ kỵ khí)

Hồ tuỳ tiện

Khi quá trình hoàn thành, hồ tùy tiện sẽ đáp ứng:

– Tăng cường xử lý dòng thải vào từ xử lý kỵ khí thông qua việc phân chia, phân hủy và tiêu hóa các vật chất hữu cơ.

– Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết các dạng hữu cơ còn lại ở gần bề mặt hồ.

– Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả năng gây bệnh.

5. Hồ hiếu khí

– Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Có thể phân loại hồ này thành hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo

– Hồ hiếu khí được thiết kế với tác dụng ngăn không cho tảo phát triển. Điều này được thực hiện thông qua 2 điều kiện.

• Sự trộn lẫn hiệu quả >>> tất cả sinh khối ở tình trạng lơ lửng, >>>cung cấp độ đục cần thiết để làm giảm sự xâm nhập của ánh sáng vào trong cột nước >>> thời gian lưu bùn cân bằng với thời gian lưu nước.

• Thời gian lưu nước được kiểm soát ít hơn thời gian lưu bùn làm giảm sự phát triển của tảo. Bởi vì tảo đã bị ngăn chặn không cho phát triển, oxy được cung cấp với nghĩa thụ động.

– Hồ này có thể được thiết kế với nhiều mục tiêu khác nhau, bao gồm:

• Chuyển hóa các vật liệu hữu cơ đã bị vi khuẩn làm cho thối rữa thông qua việc chuyển đổi thành sinh khối;

• Sự ổn định của vật chất hữu cơ (bao gồm cả sinh khối tổng hợp) thông qua sự phân hủy hiếu khí, và sự chuyển hóa của sinh khối tổng hợp do lắng đọng tự nhiên. ( Xem thêm: Nguyên nhân gây nên váng, bọt trong bể hiếu khí? )

Một số hồ hiếu khí

6. Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước

– Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước (hồ thực vật) là phương pháp xử lý được xem là lâu đời nhất (trên 3.000 năm) có khả năng xử lý các chất hữu cơ, nitơ, phospho.

– Việc áp dụng hồ thực vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tính chất nước thải: BOD, dinh dưỡng, các chất độc hại, nhiệt độ nước thải; điều kiện khí hậu, thời tiết: nhiệt độ, bức xạ, tính chất nguồn nước tiếp nhận (hàm lượng muối, độ kiềm, độ cứng);

– Thực vật nước có mặt trong các hồ sinh học chủ yếu là một số loại tảo, phiêu sinh thực vật và các thực vật nổi:

• Pleustophyte (tăng trưởng trên mặt nước, lá nổi trên bề mặt): Lục bình, cỏ vịt, rau muống, bèo hoa dâu, bèo tây, bèo nhật bản;

• Heltophyte (rễ nằm ngập trong nước): Lau sậy, cỏ chỉ, Iris, cỏ năng, lác;

• Hydrophytes (ngập trong nước): Elodea, cỏ thi;

• Phiêu sinh thực vật (Phytoplankton): Tảo chlorella, Euglena, Scenedesmus.

Cơ chế hoạt động của hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước như sau:

Vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O; acid hữu cơ trong điều kiện yếm khí;

Tảo sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời, CO2 và các chất vô cơ trong nước để tổng hợp nguyên sinh chất, giải phóng oxy;

Oxy cung cấp cho vi khuẩn bổ sung từ nước (không khí, gió xáo động khuấy trộn nước hồ, nhiệt độ, hàm lượng muối ảnh hưởng đến oxy hòa tan) và oxy nhân tạo;

Hiện tượng lắng cặn cũng xảy ra trong hồ sinh học có tham gia của thực vật nước.

Hồ sinh học với sự tham gia của thực vật nước

Sự hiện diện và phát triển của các loài vi sinh vật trong hồ thực vật dưới các điều kiện môi trường khác nhau sẽ rất khác nhau.

Khi tải trọng hữu cơ cao phát triển các loài: phytoplagenllata, Euglena cạnh tranh với sự phát triển của vi khuẩn như: Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes. Vi khuẩn E. coli chết nhanh do sản phẩm kháng sinh của tảo và các loài vi khuẩn khác. Đồng thời, xuất hiện các loài cillata giả túc như: colpidium, paramecium, glaucoma, protozoa, rotifer, sử dụng vi khuẩn làm nguồn thức ăn.

Khi tải trọng hữu cơ thấp, phát triển các loài như Daphnia, Rotozoa.

Ứng dụng Hồ sinh học trong công nghệ xử lý nước thải công nghiệp dệt nhuộm công suất Q = 1000 m3/ngày đêm.

Hồ sinh học tiếp nhận nước thải sau quá trình xử lý hóa lý và sinh học nước thải. Ở đây hồ làm nhiệm vụ ổn định chất lượng nước sau quá trình xử lý, tiếp tục oxi hóa phần chất hữu cơ còn lại trong nước thải nhờ các quá trình sinh hóa và quang hóa diễn ra trong hồ. Hồ sinh học còn đóng vai trò chứa để cấp nước tuần hoàn lại cho các quá trình sản xuất của các doanh nghiệp, cấp nước để rửa máy ép bùn cũng như các nhu cầu vệ sinh khác của các doanh nghiệp, dự trữ nước chữa cháy khi cần thiết; hồ còn tạo môi trường cảnh quan cho khu vực.

Trong điều kiện nhiệt đới với nhiệt độ trên 200C, các loại vi khuẩn gây bệnh còn lại trong nước thải sau quá trình xử lý hóa lý và sinh học tiếp tục bị tiêu diệt bởi tác động của bức xạ ánh sáng mặt trời.

Hồ sinh học còn đóng vai trò như một hồ sinh thái ổn định nước thải, tạo cảnh quan khu vực và dự trữ nước để cấp cho quá trình sản xuất các cơ sở tẩy nhuộm trong cụm công nghiệp,…