Trong nước thải có rất nhiều các chất hữu cơ, dầu mỡ, chất dinh dưỡng và vô số vi sinh vật gây bệnh. Các loại chất thải này không được xử lí mà thường được xả vào cống, ao hồ tự đào hoặc thải trực tiếp ra đất, sông, hồ. Chính điều này không chỉ gây nguy hại cho môi trường xung quanh mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân. Chính vì vậy, việc xử lý nước thải bằng các chế phẩm sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường nước và bảo vệ sức khỏe của cộng đồng.

Các chế phẩm sinh học hiện nay rất phong phú về chủng loại nhưng cơ bản hoạt động dựa trên các vi sinh. Vi sinh xử lý nước thải là quần thể các vi sinh vật được phân lập, nuôi cấy và được bảo quản với mục đích giúp xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải sinh học. Tùy vào mỗi loại nước thải khác nhau, ta sẽ sử dụng các chủng vi sinh vật khác nhau để giúp xử lý hiệu quả nhất. Cũng như môi trường nước thải chúng ta sẽ có những quy trình nuôi cấy và sử dụng vi sinh vật khác nhau.

Phương pháp xử lý nước thải bằng chế phẩm sinh học là được ưa chuộng hơn bởi hiệu quả và hợp lý bởi chế phẩm vi sinh giúp phân giải nhanh các chất hữu cơ có trong chất thải rắn và nước thải như: protein, lipit, xenluloz, tinh bột, nhờ đó đẩy nhanh quá trình mùn hoá, làm sạch nước thải.

Xử lý nước thải bằng chế phẩm vi sinh làm giảm tối đa mùi hôi thối của nước thải và hạn chế được mầm bệnh có hại trong nước thải.

Các chế phẩm sinh học thường được dùng để xử lý nước thải trong các nhà máy công nghiệp hoặc nước thải sinh hoạt kỵ khí, hiếu khí, hoặc hỗn hợp; xử lý mùi hôi của nước thải, nước cống, nước ao tù, nhà vệ sinh (toilet), nước bị ô nhiễm; làm sạch tảo trong đầm, phá, hồ, ao…

Các chế phẩm sinh học có thể ức chế hoạt động của các loại vi khuẩn có hại trong nước giúp chuyển hóa các loại nước thải hữu cơ thành nước tưới hữu ích cho cây với hàm lượng dinh dưỡng cao. Đồng thời dùng để phân hủy bùn dư trong bồn cầu hay hệ thống nước thải giảm thiểu tới mức tối đa chi phí khi thuê xe hút.

Một số dạng chế phẩm vi sinh xử lý nước thải hiện nay có thể kể đến là vi sinh xử lý nước thải sinh hoạt; vi sinh xử lý nước thải công nghiệp; vi sinh xử lý nước hồ cá.

Hiện nay, có 2 phương pháp được sử dụng phổ biến chế phẩm sinh học là phương pháp hiếu khí và phương pháp kỵ khí.

Phương pháp hiếu khí là phương pháp sử dụng những loại vi sinh vật hiếu khí để xử lý, với điều kiện môi trường thích hợp cho chúng sinh trưởng và phát triển là cần đảm bảo có oxy đầy đủ. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ cần thiết thông qua quá trình oxy hóa này. Để quy trình oxy hóa được diễn ra thuận lợi thì các chất bao gồm chất keo, chất phân tán, hữu cơ hòa tan trong nước thải sẽ phải được di chuyển vào trong tế bào thông qua 3 giai đoạn chính như sau:

Các chất ô nhiễm cần được di chuyển đi từ pha lỏng đến bề mặt của tế bào thực vật.

Các chất trong tế bào vi sinh vật cần được chuyển hóa và sản sinh năng lượng để tổng hợp tế bào mới.

Khuếch tán từ bề mặt tế bào nhờ màng bán thấm thông qua sự chênh lệch nồng độ bao gồm cả bên trong lẫn bên ngoài của tế bào.

Với phương pháp kỵ khí, người ta sẽ sử dụng những nhóm vi sinh vật kỵ khí và được tiến hành trong môi trường không có oxy. Quá trình xử lý có tốc độ nhanh hay chậm phụ thuộc chủ yếu vào những yếu tố bao gồm hàm lượng hữu cơ, lửng lơ, lượng chất xơ, độ ổn định của lưu lượng trong nước thải…

Với những điều kiện khác nhau thì các yếu tố chính kể trên đều có ảnh hưởng nhất định đến tốc độ phản ứng sinh hóa. Những phản ứng sinh hóa này có thể kể đến là hàm lượng oxy trong nước thải, các chất dinh dưỡng, nồng độ pH, nhiệt độ, nguyên tố vi lượng khác…

Để xử lý nước thải có khá nhiều phương pháp sinh học được áp dụng. Tuy nhiên, hiện nay phổ biến nhất vẫn là 3 loại: bùn hoạt tính, chế phẩm vi sinh dạng bột và chế phẩm vi sinh dạng lỏng.

Một phương pháp đem lại hiệu quả kinh tế cao trong việc nuôi cấy vi sinh xử lý nước thải đó chính là bùn hoạt tính. Đây là quá trình bùn được sản sinh thông qua một hệ thống xử lý nước thải đang được hoạt động, phần lớn là lấy từ các bể lắng vi sinh hay bể chứa bùn. Tiếp theo, người ta sẽ chuyển số bùn này về bể aerotank của hệ thống xử lý mới.

Phương pháp bùn hoạt tính có nhiều ưu điểm như: chi phí thực hiện thấp, đem lại hiệu quả về kinh tế cao; khả năng khởi động hệ thống nhanh chóng; tận dụng hiệu quả những loại vi sinh có trong các hệ thống nước thải khác nhau; có nhiều loại vi sinh dựa trên những loại nước thải.

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhiều nhược điểm như: thường xảy ra nhiều vấn đề phát sinh tại bể sinh học; vi sinh ở trong hệ thống không đảm bảo tính ổn định; thời gian sử dụng bùn ngắn; đối với những nước thải công nghiệp thì không đem lại nhiều hiệu quả cao; bùn già, dễ phát sinh những vi khuẩn dạng sợi và khó có thể lắng đọng; thời gian vận chuyển lâu vì số lượng bùn lớn; bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải; bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải là nơi cư ngụ của các vi sinh vật xử lý nước thải.

Phần lớn những chế phẩm vi sinh xử lý nước thải dạng bột đều là những loại enzyme được sản xuất rất phổ biến và thông dụng tại nước ta. Đây được xem là một loại sản phẩm thứ cấp từ các loại vi sinh vật.

Chế phẩm vi sinh xử lý nước thải dạng bột có nhiều ưu điểm như: đem lại hiệu quả sử dụng vô cùng nhanh chóng; dễ dàng sử dụng để xử lý nước thải.

Đối với mỗi loại nước thải khác nhau sẽ có loại bột men đặc trưng để xử lý khác nhau

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhiều nhược điểm như: yêu cầu phải được thường xuyên bổ sung men vi sinh; không có khả năng về sinh khối; với những hệ thống xử lý công suất lớn thì chi phí phát sinh rất cao.

Men vi sinh dạng lỏng cũng khá phổ biến trên thị trường hiện nay. Loại chế phẩm này có giá thành cao, thời gian nuôi cấy lâu hơn so với dạng bột nhưng chúng lại đem lại hiệu quả kinh tế vượt trội hơn hẳn.

Men vi sinh dạng lỏng có hiệu quả xử lý nước thải lên đến 95%, đảm bảo cho các hệ thống có công suất lớn được hoạt động ổn định; có khả năng tăng sinh khối và tạo ra enzyme nhờ việc sử dụng các loại vi sinh cái; có thể sử dụng với nhiều loại nước thải khác nhau; thời gian sử dụng lâu dài mà không cần phải bổ sung thêm vi sinh.

So với bùn hoạt tính thì chế phẩm vi sinh dạng lỏng có thời gian khởi động lâu hơn cũng như không đem lại hiệu quả kinh tế tốt đối với những hệ thống công suất nhỏ vì giá thành khá cao.

Đối với dòng chế phẩm vi sinh xử lý nước thải dạng bột, cho trực tiếp vào trong hệ thống xử lý. Bên cạnh đó, có thể áp dụng những biện pháp như ủ, sục khí để tăng sinh khối men vi sinh trước khi đem chúng sử dụng.