Bể lọc sinh học (Biofilter) là một công nghệ sử dụng vi sinh vật bám trên vật liệu lọc để phân hủy các chất hữu cơ và xử lý nước thải. Trong chăn nuôi, Biofilter giúp loại bỏ BOD, COD, amoni (NH₄⁺), nitrat (NO₃⁻) và vi sinh vật gây bệnh, góp phần làm sạch nước thải trước khi xả ra môi trường hoặc tái sử dụng.

1. Cấu tạo của bể lọc sinh học Biofilter

Một bể lọc sinh học thường bao gồm các thành phần chính sau:
🔹 Vật liệu lọc: Đá nham thạch, than hoạt tính, sỏi, hạt nhựa, tổ ong nhựa… giúp vi sinh vật bám dính.
🔹 Lớp vi sinh vật (biofilm): Các vi khuẩn hiếu khí/ kỵ khí sinh trưởng trên bề mặt vật liệu để phân hủy chất ô nhiễm.
🔹 Hệ thống phân phối nước thải: Đảm bảo nước chảy đều qua vật liệu lọc.
🔹 Hệ thống cấp khí (nếu là Biofilter hiếu khí): Cung cấp oxy cho vi sinh vật hoạt động.
🔹 Hệ thống thoát nước đã xử lý: Dẫn nước ra sau khi qua bể lọc.

2. Phân loại bể lọc sinh học trong chăn nuôi

🔹 Biofilter kỵ khí (Anaerobic Biofilter)

📌 Nguyên lý hoạt động: Vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxy, chuyển hóa BOD, COD thành khí sinh học (CH₄, CO₂).
📌 Ứng dụng:
✔ Xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao (COD > 1000 mg/L).
✔ Kết hợp với hầm biogas để tăng hiệu quả xử lý.

📌 Hiệu quả:
✅ Giảm 50-80% COD, BOD.
✅ Tạo khí biogas, tận dụng làm năng lượng.

🔹 Biofilter hiếu khí (Aerobic Biofilter)

📌 Nguyên lý hoạt động: Vi khuẩn hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong môi trường có oxy, giúp giảm BOD, COD, khử amoni (NH₄⁺).
📌 Ứng dụng:
✔ Xử lý nước thải sau bể kỵ khí để giảm BOD, COD còn lại.
✔ Khử amoni (NH₄⁺) thành nitrat (NO₃⁻) bằng quá trình Nitrat hóa.

📌 Hiệu quả:
✅ Loại bỏ 80-95% BOD, COD.
✅ Giảm amoni (NH₄⁺) xuống dưới 10 mg/L.

🔹 Biofilter kết hợp (Hiếu khí + Kỵ khí)

📌 Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cả hai quá trình hiếu khí và kỵ khí để xử lý nước thải hiệu quả hơn.
📌 Ứng dụng:
✔ Xử lý nước thải chăn nuôi quy mô lớn, có hàm lượng ô nhiễm cao.
✔ Kết hợp với các công nghệ khác như UASB, MBBR, MBR.

📌 Hiệu quả:
✅ Giảm >90% COD, BOD.
✅ Giảm Nitơ, Photpho, làm sạch nước trước khi thải ra môi trường.

3. Ưu điểm của Biofilter trong xử lý nước thải chăn nuôi

✅ Hiệu suất xử lý cao: Giảm BOD, COD, Nitơ hiệu quả.
✅ Chi phí vận hành thấp: Không tốn hóa chất, ít bảo trì.
✅ Tận dụng được khí Biogas (đối với Biofilter kỵ khí).
✅ Không cần diện tích lớn: Phù hợp với trang trại nhỏ và vừa.

4. Nhược điểm và lưu ý khi vận hành Biofilter

⚠ Dễ tắc nghẽn nếu chất rắn, bùn không được loại bỏ trước khi vào bể.
⚠ Cần thời gian để vi sinh phát triển (3-4 tuần).
⚠ Hiệu quả phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, pH (tối ưu 6.5 - 8.5).
⚠ Cần bảo trì định kỳ để làm sạch vật liệu lọc.

5. Ứng dụng thực tế và kết hợp công nghệ

🔹 Trang trại chăn nuôi lợn, gà, bò: Kết hợp Biofilter kỵ khí + hiếu khí để tối ưu xử lý.
🔹 Xử lý nước thải ao nuôi cá, tôm: Dùng Biofilter hiếu khí để khử amoni, nitrat.
🔹 Kết hợp với MBBR, UASB, MBR để tăng hiệu suất xử lý nước thải lớn.