Kính hiển vi sinh học trong việc phân tích, đánh giá nước thải

Nước thải là nguồn nước được loại bỏ từ các hoạt động của con người. Đó có thể là nguồn nước được thải bỏ từ quá trình sinh hoạt, tắm giặt, các hoạt đống sống hàng ngày của con người.

Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong tảo, trứng giun sán,…Trong số các dạng vi sinh vật đó có thể có cả các vi trùng gây bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn,… có khả năng gây thành dịch bệnh. Về thành phần hóa học thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ.

Thành phần vi sinh trong nước thải

Nước thải sinh hoạt chứa vô số sinh vật chủ yếu là vi sinh với số lượng từ 10⁵ – 10⁶ con trong 1 ml. Hai nguồn chủ yếu đưa vi sinh vào nước thải là phân, nước tiểu và từ đất.

Nước thải và đất chứa vô số vi sinh, đặc biệt là vi khuẩn. Tế bào vi sinh hình thành từ chất hữu cơ nên có thể coi tập hợp vi sinh là một phần của tổng chất hữu cơ có trong nước thải, phần này sống, hoạt động, tăng trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải. Phần lớn vi sinh vật có trong nước thải không phải là vi khuẩn gây bệnh. Có thể có một số ít vi khuẩn gây bệnh như: thương hàn, tả, lỵ và vi trùng gan.

Thường phân loại vi sinh có trong nước thải bằng hình dạng (hình thái học). Vi sinh trong xử lý nước thải có thể phân làm 3 nhóm là: vi khuẩn, nấm và tế bào nguyên sinh.

Vi khuẩn

Đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ, nó là cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng. Có rất nhiều loại vi khuẩn không thể chỉ tên và mô tả hết được, loại dễ nhận biết nhất là vi khuẩn Coli phân.

Vi khuẩn có khả năng sinh sản rất nhanh, khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh thức ăn qua thành tế bào.

Có ba loại vi khuẩn cơ bản là: khuẩn que, khuẩn cầu và khuẩn xoắn, thường có trong nước thải dưới dạng tụ tập lại thành màng mỏng như lưới, hoặc liên kết với nhau thành khối như bông cặn.

Vai trò của vi khuẩn

Đại đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng, nhưng thường cũng có loại vi khuẩn dạng lông tơ (filamentous) kết với nhau thành lưới nhẹ nổi lên bề mặt làm ngăn cản quá trình lắng ở bể lắng đợt 2.

• Vi khuẩn ký sinh (paracitic bacteria) là vi khuẩn sống bám vào vật chủ, thức ăn của nó là thức ăn đã được vật chủ đồng hóa, chúng thường sống trong đường ruột của người và động vật, và đi vào nước thải theo phân và nước tiểu. Vikhuẩn ký sinh có nhiều loại là vi trùng gây bệnh, đi vào nước thải theo phân và nước tiểu của người bị bệnh.
• Vi khuẩn hoại sinh (saprophytic bacteria) vi khuẩn hoại sinh dùng chất hữu cơ không hoạt động làm thức ăn, nó phân hủy cặn hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sống và sinh sản rồi thải ra các chất gồm cặn hữu cơ có cấu tạo đơn giản và cặn vô cơ. Bằng quá trình hoạt động như vậy, vi khuẩn hoại sinh đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc làm sạch nước thải. Nếu không có hoạt động sống và sinh sản của vi khuẩn, quá trình phân hủy sẽ không xảy ra. Có rất nhiều loại vi khuẩn hoại sinh, mỗi loài đóng một vai trò đặc biệt trong một công đoạn của quá trình phân hủy hoàn toàn cặn hữu cơ có trong nước thải và mỗi loại sẽ tự chết khi hoàn thành quy trình sống và sinh sản ở giai đoạn đó.

Ảnh hưởng của nhiệt độ lên vi khuẩn

Nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động và sinh sản của vi khuẩn, phần lớn vi khuẩn hoại sinh hoạt động có hiệu quả cao và phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 20 – 40⁰C. Một số loài vi khuẩn trong quá trình xử lý cặn phát triển ở nhiệt độ 50 – 60⁰C.

Khi duy trì các điều kiện môi trường: thức ăn, nhiệt độ, pH, oxy, độ ẩm thích hợp để vi khuẩn phát triển thì hiệu quả xử lý sinh học trong công trình sẽ đạt cao nhất.

Nấm

Là một loại vi sinh, phần lớn là dạng lông tơ hoàn toàn khác với các dạng của vi khuẩn, nói chung vi sinh dạng nấm có kích thước lớn hơn vi khuẩn và không có vai trò trong giai đoạn phân hủy ban đầu các chất hữu cơ

Vì có kích thước lớn, tỷ trọng nhẹ, vi sinh dạng nấm nếu phát triển mạnh sẽ kết thành lưới nổi lên mặt nước gây cản trở quá trình lắng ở bể lắng đợt 2. Một số loại nấm gây bệnh về da có thể có trong nước thải.

Tế bào nguyên sinh

Là một loại động vật được đặc trưng bằng vài giai đoạn hoạt động trong quá trình sống của nó, nguyên sinh động vật là một phần trong tổng số các loại vi sinh có trong nước thải. Thức ăn chính của nguyên sinh động vật là vi khuẩn cho nên chúng là chất chỉ thị quan trọng cho hiệu quả của các công trình xử lý nước thải.

Amíp là một nguyên sinh động vật gây bệnh kiết lỵ rất khó tiêu diệt bằng quy trình tiệt trùng thông thường vẫn dùng trong các nhà máy xử lý nước thải.

Virut

Trong số thành phần vi sinh khác có số lượng ít trong nước thải sinh hoạt là virut . Virut rất bé chỉ có thể phát hiện bằng kính hiển vi điện tử. Virut đóng vai trò rất quan trọng vì chúng lấy năng lượng để hoạt động và sinh sản từ mô tế bào sống và là ký sinh trùng.Trong số các virut gây bệnh tìm thấy trong nước có virut gây viêm gan , viêm tủy, bại liệt và một số virut gây bệnh đường ruột.

Chúng có số lượng ít và thường có liên hệ với vi khuẩn coli. Ví dụ mỗi một triệu vi khuẩn coli có một virut gây bệnh. Có một số virut không gây bệnh, không tác động vào cơ thể người nhưng lại tấn công vào vi khuẩn, chúng là loại thực bào (ăn vi khuẩn) ). Virut trong nước thải rất khó tiêu diệt theo quy trình tiệt trùng bằng clo thông thường vẫn áp dụng.

Tảo

Tảo là loại vi thảo mộc sống dưới nước cần có năng lượng ánh sáng mặt trời để phát triển. Nước thải nếu không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời thường không có tảo. Tảo thường đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp oxy cho hồ xử lý ổn định nước thải thông qua quá trình quang hợp.

Việc xác định ra các loài vi sinh vật không thể nào nhìn thấy bằng mắt thường mà phải dùng kính hiển vi để quan sát. Kính hiển vi dùng để tạo ảnh với độ phóng đại lớn, dùng để nghiên cứu, tìm ra các loài vi sinh vật. Từ đó, đưa ra biện pháp tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh, trước khi xả thải ra bên ngoài.

Các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trước khi xả ra sông suối, khu dân cư sinh hoạt, phải được kiểm tra xem có  vi sinh vật gây bệnh nào, bằng cách sử dụng kính hiển vi.

Thăng Long Instruments cung cấp các giải pháp Kính hiển vi (Carl Zeiss) cho sinh học.