Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công ty TNHH Gia Hòa

i khuẩn kể trên thì trong nước thải còn có vi khuẩn hoại sinh, chúng thuộc nhóm vi khuẩn di dưỡng hoại sinh. Các loài thường gặp chủ yếu là: Enterobacterium, Streptococus, Micrococcus, Pseudomonas, Spirochatea, Baccilus, Lactobacillus Vi khuẩn hoại sinh dùng chất hữu cơ làm thức ăn, chúng phân hủy chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng, thải ra môi trường chất hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn. Vì vậy mà chúng có khả năng phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải. b. Protoazoa: Đây là loại vi khuẩn không chỉ tiêu thụ chất hữu cơ có trong nước thải mà chúng còn có khả năng ăn các vi khuẩn khác. Như vậy loài này không những đóng vai trò quan trọng là tách chất hữu cơ mà còn khôi phục khả năng hấp thụ bề mặt của màng sinh học hay bông kết tủa. Tảo (Algae): Tảo thuộc nhóm vi thảo mộc, không có rễ, thân, lá. Chúng được xếp vào loại vi tảo là sinh vật hiếu khí tự dưỡng, cần có ánh sáng để quang hợp để phát triển. Đây là loại thực vật phù du có thể trôi nổi trong nước hay bám vào các giá đỡ. Tảo là sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng CO2 hay bicacbonat làm nguồn cacbon và sử dụng nguồn nitơ, photpho vô cơ để cấu tạo tế bào, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và thải ra oxy cho môi trường. Quá trình quang hợp diễn ra như sau: CO2 + PO4-2 + NH4+ Tế bào mới (tăng sinh khối) + O2 Tảo thường đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp oxy cho nước thải thông qua quá trình quang hợp, khí oxy giải phóng được sử dụng để oxy hóa chất ô nhiễm trong nước thải, quá trình này thường diễn ra trong các hồ sinh học. Tuy nhiên nếu trong nước thải không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thì thường không có tảo. Trong nước giàu nguồn N, P (đặc biệt là P) sẽ tạo điều kiện tốt cho tảo phát triển. Sự phát triển quá mức này thường gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa làm nước có màu xanh, nâu, đỏ. Tảo thường không gây độc cho nước nhưng khi phát triển nhiều thì ảnh hưởng đến quá trình xử lý vì tảo rất nhẹ nên khó keo tụ và khó lắng. Ảnh hưởng của tảo đến quá trình xử lý nước: Thay đổi hàm lượng oxy trong nước thải theo độ sâu và theo thời gian trong ngày. Gây ra sự chuyển hóa mạnh nitrat trong mùa hè, đồng thời làm xuất hiện nhiều nitrat. Làm biến đổi cân bằng CO2 của nước do tiêu thụ CO2 (quá trình quang hóa) làm thay đổi pH của nước (6,5-9) trên bề mặt nước. Tạo ra vùng thiếu oxy hay axit hơn ở các lớp nước phía dưới bề mặt lớp nước có tảo. Làm giảm chất lượng cảm quan của nước. Xuất hiện một số độc tố trong nước. Nấm và các vi sinh vật khác: Các nhóm vi sinh vật khác như: nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn thường có trong nước thải nhưng không nhiều bằng vi khuẩn. Chúng là những vi sinh vật hiếu khí và vi sinh vật di dưỡng. Một số loài có khả năng phân hủy chất hữu cơ, còn một số loài khác còn có khả năng phân hủy Xenlulozơ đặc biệt là Lignin. Trong đó nấm men phân hủy chất hữu cơ hạn chế, nhưng chúng có thể lên men chuyển hóa đường thành alcol, axit hữu cơ, glixerin trong điều kiện kị khí và phát triển mạnh trong điều kiện hiếu khí. Vai trò của nấm men, nấm mốc cũng như xạ khuẩn thường không quan trọng bằng vi khuẩn, chúng không có khả năng phân hủy chất hữu cơ trong giai đoạn ban đầu. Với kích thước lớn hơn vi khuẩn và tỷ trọng nhẹ, nên khi phát triển chúng thường kết thành lưới nổi lên mặt nước và gây cản trở cho quá trình lắng. Các loài nấm thường gặp trong nước thải: Sarolegia, Leptomus. Những loài này thường gây ảnh hưởng cho quá trình xử lý nước, chúng sống chủ yếu trong các ao hồ và phát triển mạnh vào mùa đông, chúng phát triển thành các khối nhầy trong vòng 90-120 phút có thể làm bít song chắn rác gây cản trở dòng chảy hay tắc nghẽn màng lọc sinh học. Sinh trưởng của vi sinh vật trong nước thải: Sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng trưởng kích thước, số lượng tế bào (quá trình sinh sản), phát triển tăng khối lượng của quần thể sinh vật (tăng sinh khối). Tất cả quá trình biến đổi về hình thái sinh lý diễn ra trong tế bào gọi là quá trình phát triển của tế bào. Trong quá trình xử lý nước thải, sự sinh trưởng của tế bào cũng là quá trình tăng số lượng tế bào và sự thay đổi kích thước của tế bào. Kích thước tế bào dao động quanh một giá trị trung bình, việc tính số lượng tế bào phản ánh được sự tăng sinh khối của vi sinh vật. Các vi sinh vật trong nước thải chủ yếu là vi sinh vật dị dưỡng, để đảm bảo cho vi sinh vật phát triển thì nguồn nước cần phải đảm bảo nguồn chất dinh dưỡng như N, P sao cho BOD : N : P = 100 : 5 : 1. Các nguyên tố khoáng khác như K, Mg, Ca cũng phải cung cấp đủ đảm bảo cho hoạt động của vi sinh vật. Các chất độc trong nước thải phải được khử trước khi xử lý bằng vi sinh vật. Vi sinh vật chủ yếu sinh sản bằng phương pháp nhân đôi tế bào, thời gian phân chia này gọi là thời gian sinh sản, quá trình sinh sản thường kéo dài trong 20 phút hay vài ngày. Tuy nhiên quá trình này kết thúc trong vài ngày vì chúng tùy thuộc vào môi trường. Khi chất dinh dưỡng, pH và nhiệt độ thay đổi ra ngoài giá trị tối ưu thì quá trình sinh trưởng dừng lại. Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật tuân theo quy luật sau: Mật độ tế bào Thời gian Xf X2 X1 X0 1 2 3 4 5 Hình 3: Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật Quá trình sinh trưởng chia làm 5 giai đoạn: Giai đoạn 1: Đây là giai đoạn làm quen hay pha tiềm phát. Giai đoạn 2: Giai đoạn sinh sản theo cách nhân đôi tế bào (theo cấp số nhân) hay còn gọi là pha phát triển theo logarit (pha số mũ). Giai đoạn 3: Giai đoạn chậm dần (pha ổn định). Giai đoạn 4: Giai đoạn ổn định (pha ổn định). Giai đoạn 5: Giai đoạn suy giảm (pha suy vong hay pha nội sinh) hay còn gọi là pha hô hấp nội bào. Hoạt động sống của vi sinh vật trong nước thải: Trong nước thải hầu như có rất ít vi sinh vật, đặc biệt là nước thải công nghiệp khi qua công đoạn xử lý nhiệt. Nước thải trong hệ thống thoát nước qua một thời gian dù rất ngắn thì cũng có vi sinh vật phát triển, trừ nước thải có hàm lượng các chất độc hay chất ức chế diệt vi sinh như: nước thải có hàm lượng kim loại cao hay hàm lượng chất vô cơ độc hại. Sau một thời gian phát triển chúng tạo thành quần thể sinh vật đồng thời kéo theo sự phát triển của các sinh vật thủy sinh. Quần thể sinh vật trong nước thải không giống nhau, mỗi loại nước thải có hệ sinh vật khác nhau. Các loài này không thể tổng hợp chất hữu cơ làm vật liệu xây dựng tế bào mới cho chúng, mà trong nước cần phải có chất hữu cơ để chúng phân hủy chuyển hóa thành những chất dinh dưỡng làm vật liệu xây dựng tế bào. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy này là CO2, H2O và một số khí khác như: CH4, H2S, Indol, Mecaptan, N2 Trong nước thải, chất bẩn chủ yếu là chất hữu cơ hòa tan, ngoài ra còn có chất tồn tại dưới dạng keo hay dạng lơ lửng. Các chất hữu cơ này tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn bằng cách hấp thụ hay keo tụ sinh học, sau đó diễn ra quá trình đồng hóa và dị hóa. Quá trình dị hóa là quá trình phân hủy các chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn, mạch dài thành những chất có khối lượng nhỏ mạch ngắn có cấu tạo đơn giản hơn có thể thẩm thấu qua màng tế bào vào trong tế bào để chuyển sang quá trình phân hủy nội bào hay chuyển sang quá trình đồng hóa. Quá trình làm sạch nước thải diễn ra theo 2 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc bề mặt tế bào vi sinh vật. Giai đoạn 2: Khuếch tán và hấp thụ chất ô nhiễm qua màng bán thấm vào trong tế bào vi sinh vật. Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất này vào trong nội bào để sinh năng lượng và tổng hợp vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật. Các giai đoạn này liên quan chặc chẽ với nhau, kết quả là nồng độ chất ô nhiễm giảm dần, điều này thể hiện ở những vùng có vi sinh vật phát triển nhiều thì nồng độ chất ô nhiễm thấp hơn những vùng khác. Quá trình phân hủy chất trong tế bào vi sinh vật diễn ra như sau: Các hợp chất bị oxy hóa đầu tiên là hydracacbon (tinh bột) và một số hợp chất hữu cơ khác. Nếu là tinh bột thì sẽ được hấp thụ qua bề mặt tế bào vi sinh vật theo cơ chế cảm ứng, lúc này vi sinh vật sẽ tiết ra enzim amilaza phân hủy tinh bột thành đường. Đối với protein dưới tác dụng của men proteinaza xúc tác quá trình phân hủy thành polypeptic, pepton, axit amin và cuối cùng là NH4+, đối với chất béo thì sẽ phân hủy chúng thành glyxerin và axit béo. Các enzim này sẽ tách H+ ra khỏi phân tử enzim kết hợp với oxy tạo thành nước. Đường, rượu và các sản phẩm của quá trình phân hủy chất hữu cơ khác sẽ được phân hủy tạo thành CO2 và H2O. Trung tâm của quá trình oxi hóa khử là quá trình hô hấp nội bào. Quá trình phân hủy hay quá trình oxi hóa khử không phải tất cả đều tạo ra CO2 và H2O, các sản phẩm phụ được tạo ra tham gia vào quá trình đồng hóa hay quá trình sinh tổng hợp vật chất tổng hợp tế bào để hình thành tế bào mới phục vụ cho quá trình sinh trưởng. Song song với quá trình đồng hóa trong tế bào luôn xảy ra quá trình dị hóa tạo ra năng luợng phục vụ cho quá trình đồng hóa. Các phản ứng chuyển hóa chất hữu cơ là phản ứng phân hủy hay phản ứng oxi hóa khử trong quá trình hô hấp của vi sinh vật. Có 2 loại phản ứng phân hủy: phân hủy hiếu khí và phân hủy kị khí. Cơ chất của phản ứng oxi hóa ở đây là các hợp chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải, được thể hiện bằng BOD. Do hoạt động sống của vi sinh vật, các chất bẩn có trong nước thải sẽ được làm sạch và đồng thời sản phẩm phân hủy sẽ phục vụ cho vi sinh vật sinh trưởng và tăng sinh khối. Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong nước thải Quá trình phân hủy hiếu khí: Quá trình phân hủy hiếu khí dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí. Vi sinh vật sau khi tiếp xúc với nước thải có chứa các chất hữu cơ thì chúng sẽ dần dần phát triển. Vận tốc phát triển của chúng tỷ lệ nghịch với nồng độ oxy hòa tan trong nước. Nếu chất hữu cơ quá nhiều, nguồn oxy không đủ sẽ tạo ra môi trường kị khí. Như vậy trong quá trình phân hủy hiếu khí thì vận tốc trao đổi của vi sinh vật phải luôn thấp hơn vận tốc hòa tan của oxy trong nước khi nồng độ chất dinh dưỡng trở thành yếu tố giới hạn. Thực vật phù du cùng với các sinh vật tự dưỡng khác sử dụng CO2 và khoáng chất để tổng hợp các chất hữu cơ làm tăng sinh khối và làm giàu oxy trong nước thải. Oxy cần có trong quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật, vì vậy mà chất hữu cơ trong nước giảm dần. Trong hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du và động vật nguyên sinh sẽ làm tiêu hao chất dinh dưỡng, chất khoáng và kể cả kim loại độc hại. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong hồ sinh học dựa trên quan hệ cộâng sinh của vi sinh vật. Trong hồ sinh học được chia làm 3 phần: phần hiếu khí là phần tiếp giáp với mặt thoáng xuống sâu vài chục centimet, phần tiếp theo là phần kị khí tùy nghi và phần cuối cùng là khu vực kị khí. Ở phần hiếu khí, oxy luôn có khuynh hướng khuếch tán vào nước, dưới tác dụng của gió góp phần làm tăng khả năng hòa trộn oxy vào nước. Ở vùng này vào ban ngày, dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, tảo và các vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 và các chất vô cơ khác tổng hợp vật chất cho tế bào phục vụ cho quá trình sinh trưởng, đồng thời thải oxy vào nước. Các sinh vật hiếu khí đặc biệt là vi khuẩn hiếu khí, chúng sẽ sử dụng oxy này để phân giải chất hữu cơ có trong nước. Ở vùng này các sinh vật nitrat hóa sẽ oxy hóa hợp chất amôn thành nitrit rồi thành nitrat trong điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật Pseudomonas Denitritficans, Bacillus licheniformis, Thiobaccillus denitritfocans sẽ khử nitrat thành N2 và thải vào không khí. Điều kiện chung cho vi khuẩn nitrat hóa là pH = 5,5 - 9 nhưng tốt nhất là 7,5. Khi pH < 7 thì vi khuẩn phát triển chậm, oxy hòa tan cần là 0,5mg/l, nhiệt độ phát triển từ 5 - 400C. Các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí thải ra môi trường CO2, nguồn CO2 cung cấp cho hoạt động của tảo và thực vật phù du khác phát triển. Quá trình phân hủy hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu dùng các biện pháp tác động vào như: sục khí, làm tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách tăng bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng và ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình phát triển của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật làm sạch nước thải đều là vi sinh vật hoại sinh, hiếu khí ưa ấm. Vì vậy mà nhiệt độ nước thải ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của vi sinh vật, nhiệt độ thích hợp cho quá trình xử lý là 20 - 400C, tối ưu là 25 - 300C. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Oxy hóa chất hữu cơ CxHyOz + O2 CO2 + H2O + ∆H Giai đoạn 2: Tổng hợp xây dựng tế bào CxHyOz + O2 tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H Giai đoạn 3: Oxy hóa chất liệu tế bào C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH2 ± ∆H Quá trình phân hủy kị khí: Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra trong điều kiện không có oxy nhờ sự hoạt động của hệ vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện kị khí. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là axit hữu cơ, các ancol cuối cùng là NH3, H2S và chủ yếu là CH4, vì vậy mà quá trình này còn gọi là quá trình lên men kị khí sinh mêtan hay lên men mêtan. Quá trình phân hủy kị khí gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn thủy phân: Dưới tác dụng của enzim thủy phân do vi sinh vật tiết ra, các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân thành đường đơn giản, protein bị thủy phân thành albomoz, pepton, peptic, axit amin, chất béo thủy phân thành glyxerin và axit béo. Giai đoạn tạo khí: Sản phẩm thủy phân này tiếp tục phân hủy tạo thành khí CO2, CH4 ngoài ra còn có một số khí khác như: H2, N2, H2S và một ít muối khoáng. Các hydratcacbon bị phân hủy sớm nhất và nhanh nhất, hầu hết chuyển thành CO2, CH4. Các hợp chất hữu cơ hòa tan bị phân hủy gần như hoàn toàn (axit béo tự do hầu như phân hủy gần 80-90%, axit béo loại este phân hủy gần 65-68%). Riêng hợp chất chứa lignin là chất khó phân hủy nhất, chúng là nguồn tạo ra mùn. Trong quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện kị khí, sản phẩm cuối cùng chủ yếu là CH4 chiếm 60 -75%. Quá trình lên men mêtan gồm 2 pha điển hình: pha axit và pha kiềm. Ở pha axit, hydratcacbon (xenlulozơ, tinh bột, các loại đường) dễ bị phân hủy tạo thành axit hữu cơ có phân tử lượng thấp (axit propionic, butyric, axetic). Một phần chất béo cũng chuyển thành axit hữu cơ. Đặc trưng của pha này là tạo thành axit, pH của môi trường có thể thấp hơn 5 và xuất hiện mùi hôi. Cuối pha, axit hữu cơ và các chất tan có chứa nitơ tiếp tục phân hủy thành những hợp chất amôn, amin, muối của axit cacbonic và tạo thành một số khí như CO2, N2, CH4, H2, H2S, indol, mecaptan gây mùi khó chịu, lúc này pH của môi trường bắt đầu tăng chuyển sang trung tính và sang kiềm. Ở pha kiềm, đây là pha tạo thành khí CH4. Các sản phẩm thủy phân của pha axit làm cơ chất cho quá trình lên men mêtan và tạo thành CH4, CO2. pH của pha này chuyển hoàn toàn sang môi trường kiềm. Quá trình thủy phân các chất hữu cơ trong môi trường kị khí là quá trình phức tạp với sự tham gia của nhiều vi sinh vật kị khí. Nhiệt độ phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí là 10 -150C, 20 - 400C và trên 400C. thời gian lên men kéo dài trong khoảng 10 -15 ngày, nếu ở nhiệt độ thấp thì quá trình lên men kéo dài hàng tháng. Các quá trình sinh học chủ yếu dùng trong xử lý nước thải Sinh trưởng lơ lửng – bùn hoạt tính: Vi sinh vật sau khi tiếp xúc với nước thải sẽ bắt đầu sinh trưởng và phát triển. Trong nước thải bao giờ cũng có những hạt chất rắn lơ lững khó lắng, các chất này sẽ là nơi dính bám của vi khuẩn và phát triển thành những bông cặn có hoạt tính phân hủy chất hữu cơ trong nước. Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo thì chúng sẽ lơ lững trong nước và lớn lên dần do quá trình hấp thụ nhiều chất lơ lững nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật, chất độc có trong nước. Khi ngừng thổi khí hay nguồn chất dinh dưỡng trong nước cạn kiệt thì những bông cặn này sẽ lắng xuống đáy tạo thành bùn, bùn này được gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn kết lại tạo thành bông với nhân trung tâm là chất lơ lững có trong nước. Bông này có màu nâu kích thước từ 2 -150mm. Bông này gồm có vi sinh vật sống và cặn (chiếm khoảng 20 - 40% thành phần cấu tạo bông, nếu trong môi trường hiếu khí và khuấy trộn đều thi hàm lượng cặn chỉ còn 20%). Vi sinh vật ở đây chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh Các chất keo dinh trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp thụ các chất lơ lững, vi khuẩn, chất màu, mùi trong nước thải làm cho hạt bùn lớn dần và đồng thời lượng bùn cũng tăng dần rồi từ từ lắng xuống đáy (bùn hoạt tính khi lắng xuống tạo thành bùn già và hoạt tính trở nên giảm, tuy nhiên nếu được hoạt hóa trong môi trường thích hợp thì chúng có thể khôi phục trở lại). Kết quả nước sáng màu, giảm lượng ô nhiễm, các chất huyền phù lắng xuống cùng với bùn, nước thải được làm sạch. Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo bông của bùn. Bông tạo ra ở giai đoạn trao đổi chất có tỷ lệ chất dinh dưỡng và sinh khối của vi sinh vật thấp dần. Tỷ lệ này thấp sẽ đặc trưng cho nguồn năng lượng thấp của hệ thống và dẫn đến giảm dần năng lượng chuyển động. Động năng tác dụng đối kháng với lực hấp dẫn, nếu động năng nhỏ thì tác động đối kháng cũng nhỏ và các tế bào vi khuẩn hấp dẫn lẫn nhau. Diện tích bề mặt tế bào, sự tạo thành vỏ nhầy và tiết ra dịch là nguyên nhân kết dính tế bào vi khuẩn với nhau. Trong bùn hoạt tính ta còn thấy xuất hiện động vật nguyên sinh, chúng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ, điều chỉnh loài và quần thể vi sinh vật trong bùn, giữ cho bùn luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu. Động vật nguyên sinh ăn các vi khuẩn già và đã chết, tăng cường loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy nhưng lại làm bùn xốp, kích thích vi sinh vật tiết enzim ngoại bào để phân hủy chất hữu cơ và làm kết lắng bùn nhanh. Để phát huy vai trò của bùn hoạt tính, ta phải chú ý đến hàm lượng oxy hòa tan trong nươc, nồng độ và tuổi bùn, chất độc trong nước, nhiệt độ nước thải và pH, chất dinh dưỡng trong nước. Khi cân bằng dinh dưỡng ta có thể sử dụng Urê, NH4OH, muối amon làm nguồn cung cấp N, muối phothat, supephotphat làm nguồn cung cấp P. Trong trường hợp BOD trong nước nhỏ hơn 500mg/l thì chọn nồng độ N trong muối amôn là 15mg/l và P (theo P2O5) là 2mg/l. Nếu 500 < BOD <1000 mg/l thì chọn thông số tương ứng là 25 và 8mg/l. Các nguyên tố dinh dưỡng ở dạng hợp chất rất thích hợp cho tế bào vi sinh vật hấp thụ và đồng hóa. Nguồn N (dạng NH4+) và P (dạng photphat) là những chất dinh dưỡng tốt nhất cho vi sinh vật. Ngoài ra, nếu thiếu các nguyên tố dinh dưỡng như nguyên tố K, Mg, S, Fe, Zn, Ca sẽ kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật. Nếu thiếu N sẽ kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật và ngăn cản quá trình oxy hóa – khử trong tế bào vi sinh vật, nếu lâu dài làm cho vi sinh vật không sinh sản, không tăng sinh khối, gây cản trở cho quá trình sinh hóa làm bùn khó lắng. Thiếu P làm xuất hiện vi khuẩn dạng sợi giảm hiệu quả lắng, quá trình oxy hóa chất hữu cơ của bùn hoạt tính giảm. Các vi sinh vật trong bùn chủ yếu là 4 lớp protozoa: Sacrodina, Mastgophora, Ciliata, Suctoria hay gặp nhất là giống Amoeba thuộc lớp Sacrodina. Sinh trưởng bám dính – màng sinh học: Trong bể sinh học thường sử dụng những vật rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ dính bám trên bề mặt giá đỡ. Trong số các vi sinh vật, có một số sinh vật có khả năng tạo ra polysacrit, chất này có tính dẻo hay còn gọi là polyme sinh học, chất này tạo thành màng sinh học. Màng này ngày càng dày thêm, thực chất đây là sinh khối của vi sinh vật dính bám trên các giá đỡ. Màng này có khả năng oxy hóa chất hữu cơ có trong nước thải khi cho nước thải chảy qua hay tiếp xúc với màng, ngoài ra màng còn có tác dụng hấp thụ các chất bẩn và trứng giun sán Màng sinh học là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxy hóa chất hữu cơ trong nước khi chúng tiếp xúc với màng. Màng này thường dày từ 1 – 2mm và có thể dày hơn nữa. Màu của màng có thể thay đổi, tùy theo thành phần của nước thải mà màu biến đổi từ màu vàng xám đến màu nâu tối. Trong qui trình xử lý, nước thải chảy qua phin lọc sinh học và cuốn theo các mảnh vỡ của màng với kích thước từ 15 – 20 mm có màu vàng xám hay màu nâu. Các phin lọc dùng trong xử lý nước thải thường sử dụng bằng vật liệu cát hay sỏi, được sắp xếp như sau: ở dưới cùng là lớp sỏi cuội có kích thước nhỏ dần theo chiều cao của lớp lọc, ở lớp trên là cát hạt to rồi đến hạt nhỏ. Chiều dày của lớp cát thường từ 7 – 10cm, trên bề mặt những hạt cát, sỏi, đá, than, gỗ giữa chúng sẽ tạo thành một màng nhầy, lớp màng này lớn dần lên và chúng được gọi là màng sinh học. Màng này được tạo ra từ hàng triệu tế bào vi khuẩn và cả động vật nguyên sinh. Khác với quần thể sinh vật trong bùn hoạt tính, vi sinh vật trong màng lọc sinh học tương đối đồng nhất về thành phần loài và số lượng sinh vật. Khi nước thải chảy qua màng lọc sinh học, do hoạt động sống của vi sinh vật sẽ làm thay đổi thành phần nhiễm bẩn các chất hữu cơ có trong nước, các chất hữu cơ dễ phân giải sẽ được vi sinh vật phân giải trước với tốc độ nhanh, đồng thời số lượng quần thể vi sinh vật cũng phát triển nhanh. Chất hữu cơ khó phân hủy sẽ được phân giải sau với tốc độ chậm hơn. Màng lọc sinh học thực chất là một hệ nhiều loài vi sinh vật, ngoài vi sinh vật hiếu khí còn có vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kị khí. Ở lớp ngoài cùng màng là lớp hiếu khí, lớp này chủ yếu là trực khuẩn Bacillus sống. Lớp trung gian là lớp vi khuẩn tùy nghi như: Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Bacillus, Microccus. Lớp sâu bên trong là vi sinh vật kị khí như vi khuẩn khử lưu huỳnh và khử nitrat. Phần dưới cùng của màng là quần thể vi sinh vật với sự có mặt của nguyên sinh động vật và một số vi sinh vật khác. Các loài này ăn vi sinh vật và sử dụng một phần màng vi sinh để làm thức ăn dẫn đến việc tạo ra những lỗ nhỏ trên bề mặt vật liệu làm chất màng. Quần thể vi sinh vật của màng có tác dụng như bùn hoạt tính. Phần phía trên của màng lọc sinh học là nơi dày nhất,