1. Cơ sở lý thuyết:

- Hồ sinh học (Waste Stabilization Ponds) là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ ổn định nước thải.
- Đây là một trong những hình thức lâu đời nhất để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
- Hồ sinh học trong xử lý nước thải dùng để xử lý những nguồn thải thứ cấp với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên. —Các hoạt động diễn ra trong hồ sinh học là kết quả của sự cộng sinh phức tạp giữa nấm và tảo, giúp ổn định dòng nước và làm giảm các vi sinh vật gây bệnh. Những quá trình này cũng tương tự như quá trình tự làm sạch ở sông hồ tự nhiên.Các hồ sinh học có thể là hồ đơn hoặc thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác.

Xem thêm:

Chuỗi hồ sinh học 
 

2. Nguyên tắc hoạt động

Vi sinh vật sử dụng oxy từ rêu tảo trong hóa trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ và rong tảo trong hồ lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ của vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ không được thấp hơn 6oC. 


Tùy theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh học ra làm nhiều loại hồ: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tùy tiện.

Ngoài chức năng xử lý nước thải, hồ sinh học còn có thể sử dụng cho mục đích:
- Nuôi trồng thủy sản. 
- Là nơi tích trữ nguồn nước tưới tiêu cho cây trồng.
- Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị hoặc các khu công nghiệp, khu dân cư.
​- Giúp tạo cảnh quan.
 
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.

 

3. Các loại hồ sinh học

3.1 Hồ hiếu khí 

Hoạt động dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí.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:

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.

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.


3.2 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

Đặc điểm

- Chuyên xử lý những loại nước thải CN nhiễm bẩn, nước thải chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao.
- Trong hồ, các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ trong dòng chảy, giái phóng khí CH4 và CO2.
- Hồ kỵ khí làm giảm hàm lượng N, P, K và các vi sinh vật gây bệnh bằng cách tạo ra bùn và giải phóng NH3 vào không khí.


Cấu tạo

- Chiều sâu hồ từ 2,4-3,6m.
- Hồ thường được thiết kế với 2 ngăn (dự phòng).
- Thời gian lưu nước về mùa hè là >1,5 ngày còn về mùa đông > 5 ngày.
- S kỵ khí = 10-20% S hiếu khí.

 

3.2 Hồ tùy tiện

Có 2 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)

Đặc điểm 

Trong hồ tùy tiện thường xảy ra 2 quá trình song song:
- Oxy hóa hiếu khí
- Phân hủy metan cặn lắng

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.

Cấu tạo

Hồ có cấu tạo 3 lớp: lớp hiếu khí, lớp trung gian và lớp kỵ khí.
Chiều sâu hồ tùy tiện 0,9-1,5 m. Ở vùng có gió, S hồ lớn còn ở vùng ít gió hồ được thiết kế có nhiều ngăn.
(Tổng hợp)