Lọc sinh học (Biofilter) là phương pháp xử lý nước thải dựa vào vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ, amoni, nitơ,... Phương pháp này hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt, thực phẩm, chăn nuôi, thủy sản, bệnh viện và một số ngành công nghiệp.

1. Nguyên lý hoạt động của Biofilter

🔹 Hệ thống sử dụng vật liệu lọc (sỏi, cát, than hoạt tính, đá, nhựa, màng sinh học,...) làm nơi bám dính cho vi sinh vật.
🔹 Vi sinh vật hiếu khí hoặc kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ thành CO₂, H₂O, N₂,...
🔹 Duy trì điều kiện oxy, lưu lượng nước, dinh dưỡng phù hợp để vi sinh phát triển và xử lý ô nhiễm.

💧 Công thức phản ứng cơ bản trong lọc sinh học:

• Chất hữu cơ: C₆H₁₂O₆ + O₂ → CO₂ + H₂O + năng lượng
• Xử lý amoni: NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻ → N₂ (quá trình nitrat hóa - khử nitrat)

2. Các loại hệ thống lọc sinh học phổ biến

🔹 (1) Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Biofilter)

✅ Cấu tạo:

• Vật liệu lọc (đá, nhựa, sỏi, than hoạt tính,...)
• Hệ thống tưới nước thải
• Hệ thống thu gom nước sau xử lý

✅ Nguyên lý hoạt động:

• Nước thải phân phối đều trên vật liệu lọc.
• Vi sinh vật bám trên vật liệu phân hủy chất hữu cơ.
• Nước sạch chảy xuống dưới và tiếp tục xử lý.

✅ Ứng dụng: Xử lý nước thải sinh hoạt, chế biến thực phẩm, y tế,...

🔹 (2) Bể lọc sinh học ngập nước (Submerged Biofilter)

✅ Cấu tạo:

• Vật liệu lọc được ngập trong nước
• Có hệ thống cấp khí (hiếu khí) hoặc không cấp khí (kỵ khí)

✅ Nguyên lý hoạt động:

• Hiếu khí: Vi khuẩn oxy hóa chất hữu cơ nhờ khí cấp vào.
• Kỵ khí: Vi khuẩn phân hủy hợp chất mà không cần oxy.

✅ Ứng dụng: Xử lý nước thải chăn nuôi, công nghiệp, nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao.

🔹 (3) Lọc sinh học màng cố định (Fixed Biofilm Reactor)

✅ Cấu tạo:

• Vi sinh vật phát triển trên màng bám (biofilm) gắn vào giá thể (nhựa, sỏi, đá).
• Hệ thống cấp nước và thu gom nước thải.

✅ Ưu điểm:

• Hiệu suất xử lý cao do mật độ vi sinh vật lớn.
• Tiết kiệm diện tích, phù hợp cho nơi có không gian nhỏ.

✅ Ứng dụng: Xử lý nước thải sinh hoạt, bệnh viện, thực phẩm,...

3. Ưu điểm & Nhược điểm của Biofilter

✅ Ưu điểm:
✔ Hiệu quả cao trong xử lý COD, BOD, Amoni, Nitơ.
✔ Không cần nhiều hóa chất, thân thiện môi trường.
✔ Chi phí vận hành thấp, ít bảo trì so với hệ thống cơ khí.
✔ Có thể tái sử dụng nước sau xử lý nếu kết hợp với màng RO hoặc khử trùng.

⚠️ Nhược điểm:
❌ Cần thời gian khởi động để vi sinh vật phát triển.
❌ Dễ bị tắc nghẽn nếu không kiểm soát tốt tải lượng ô nhiễm.
❌ Không phù hợp với nước thải có nhiều dầu mỡ, kim loại nặng vì ảnh hưởng đến vi sinh vật.

4. Ứng dụng của công nghệ lọc sinh học

🏭 Xử lý nước thải công nghiệp: Thực phẩm, giấy, dệt nhuộm, thủy sản,...
🏥 Xử lý nước thải y tế, bệnh viện: Khử vi khuẩn, virus, thuốc kháng sinh.
🌱 Xử lý nước thải nông nghiệp, chăn nuôi: Giảm BOD, COD, Nitơ.
🏠 Xử lý nước thải sinh hoạt: Tiết kiệm diện tích, chi phí thấp.

5. Kết luận: Có nên sử dụng công nghệ Biofilter?

👉 Nếu nước thải có COD/BOD cao, chứa nhiều hữu cơ, thì lọc sinh học là giải pháp hiệu quả, tiết kiệm.
👉 Cần kết hợp Biofilter với khử trùng (UV, Ozone) hoặc lọc màng (RO) để đạt chất lượng nước tốt hơn.
🚀 Lọc sinh học là một công nghệ xanh, bền vững cho xử lý nước thải hiện đại!