Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho công đoạn xử lý nước thải cho nhà máy bia thanh hóa công suất 2000 m3 ngày đêm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN
🙡🙡🙡

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho công đoạn xử
lý nước thải cho nhà máy bia Thanh Hóa
cơng suất 2000 m3 /ngày đêm”
Giáo viên hướng dẫn:

Th.S Hoàng Quốc Xuyên

Sinh viên thực hiện:

Mã sinh viên:

Lê Hữu Bằng

1041240145

Nguyễn Thị Phương Thảo

1041240193

Phạm Thị Thu

1041240115

Hà nội, 4/2019

MỤC LỤC
MỤC LỤC

2

DANH MỤC HÌNH ẢNH

5

LỜI NĨI ĐẦU

7

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

9

1.1. Khái quát về nước thải và tầm quan trọng của việc xử lý nước thải (XLNT).
1.1.1. Khái niệm về nước thải.
1.1.2. Thành phần lý hóa học của nước thải.

9
9
10

1.1.2.1. Tính chất vật lý. 10
1.1.2.2. Tính chất hóa học. 10
1.1.3. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải.

11

1.1.3.1. Trên lĩnh vực kinh tế

11

1.1.3.2. Trên lĩnh vực xã hội.

12

1.1.4. Các thông số đánh giá ô nhiễm.

13

1.1.5. Các phương pháp xử lý nước thải.

16

1.1.5.1. Phương pháp xử lý tự nhiên.

16

1.1.5.2. Phương pháp xử lý cơ học.

16

1.1.5.3. Phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học.

19

1.1.5.4. Phương pháp xử lý bằng hóa học và hóa lý.

25

1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải.

27

1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của nhà máy bia.

27

1.3.1. Bể thu nước thải.

28

1.3.2. Bể gom (Bể điều hòa).

29

1.3.3. Bể cân bằng và bể khuấy.

29

1.3.4. Bể kỵ khí 1 và bể trung gian
1.3.5. Bể xử lý kỵ khí 2.

30
31

1.3.6. Bể hiếu khí. 32

1.3.7. Bể lắng.

33

1.4. Kết luận chương 1.
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG
Giới thiệu PLC S7-1200.
35

34
35


2.1.1. Khái niệm và giới thiệu chung

35

2.1.2. Cấu tạo của CPU

36

2.1.3. Module mở rộng PLC S7-1200.

37

2.1.4. Giao tiếp.

37

2.2. Phần mềm TIA Portal.

38

2.2.1. Giới thiệu chung

38

2.2.2. Làm việc với phần mềm Tia Portal.

39

2.2.2.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 15 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI.

39

2.2.2.2. Kết nối qua giao thức TCP/IP.

40

2.2.2.3. Cách tạo một Project.

40

2.2.2.4. TAG của PLC / TAG local

44

2.2.3. Làm việc với một trạm PLC

46

2.2.3.1. Quy định địa chỉ IP cho module CPU.

46

2.2.3.2. Đổ chương trình xuống CPU.

46

2.2.3.3. Giám sát và thực hiện chương trình

47

2.2.4. Kỹ thuật lập trình.

48

2.2.4.1. Vịng qt chương trình.

48

2.2.4.2. Cấu trúc lập trình. 49
2.3. Các thiết bị khác được sử dụng trong hệ thống.
2.3.1. Contactor.

51

51

2.3.2. Aptomat.

52

2.3.3. Cảm biến đo nồng độ oxy hòa tan DO

54

2.3.4. Cảm biến đo độ PH

56

2.3.5. Cảm biến mức

57

2.3.6. Các loại động cơ sử dụng trong hệ thống.

58

2.4. Chương trình điều khiển.

61

2.4.1. u cầu cơng nghệ của hệ thống.

61

2.4.2. Lưu đồ thuật tốn điều khiển hệ thống.

62

2.4.3. Chương trình PLC.

63

2.4.3.1. MAIN.

63

2.4.3.2. KHỐI FB DO_LUONG.

69


2.4.3.3. KHỐI FC XU_LY_ANALOG.

73

2.4.3.4. KHỐI FB DIEU_KHIEN.

75

2.4.3.5. KHỐI FB AUTO_MOD.

81

2.4.3.6. KHỐI FC TINH_THOI_GIAN.

100

2.4.3.7. KHỐI FB MANUAL_MOD.

101

2.4.3.8. KHỐI FC MANUAL.

111

2.4.3.9. KHỐI FC WIRING.

112

2.4.3.10. KHỐI FC DEFAULT_BUT.

115

2.4.3.11. KHỐI FB HMI_ALARM.

121

2.4.3.12. KHỐI FC LS_ALARM

127

2.4.3.13. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PID NỒNG ĐỘ OXY HỊA TAN BỂ HIẾU
KHÍ.

2.5. Kết luận chương 2.
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG

3.1. Giới thiệu phần mềm WinCC.

128
129
130
130

3.1.1. Tổng quan về phần mềm WinCC.

130

3.1.2. Cấu trúc của WinCC.

131

3.1.2.1. Control Center

131

3.1.2.2. Những module chức năng.
3.1.3. Các thành phần của dự án (Project).

131
132

3.1.4. Cách tạo một dự án.

133

3.1.5. Thiết kế giao diện.

137

3.1.6. Chạy chương trình.

141

3.1.7. Kết luận chương 3.

142

CHƯƠNG 4. MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

143

4.1. Xây dựng mơ hình

143

4.2. Kết quả đạt được.

145

4.3. Phương hướng phát triển của đề tài.

148

4.4. Kết luận chương 4.

149

KẾT LUẬN

150

TÀI LIỆU THAM KHẢO

151


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Phương pháp kỵ khí nhân tạo

19

Hình 1.2. Kỵ khí tiếp xúc

21

Hình 1.3. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải của nhà máy bia

28

Hình 1.4. Bể chứa nước thải

28

Hình 1.5. Bể xử lý sinh học kỵ khí

30

Hình 1.6. Bể kỵ khí UASB.

32

Hình 1.7. Cơ chế bể aerotank.

33

Hình 1.8. Bể lắng đứng

34

Hình 2.1. Cấu tạo của CPU

36

Hình 2.2. Các kết nối của PLC S7-1200

38

Hình 2.3. Phần mềm TIA Portal

39

Hình 2.4. Biểu tượng của phần mềm Tia Portal.

40

Hình 2.5. Màn hình chính của phần mềm TIA PORTAL

41

Hình 2.6. Tạo dự án mới trên phần mềm TIA PORTAL

41

Hình 2.7. Chọn configure a device

42

Hình 2.8. Chọn add new device

42

Hình 2.9. Chọn loại CPU PLC

43

Hình 2.10. Loại CPU PLC đã chọn

43

Hình 2.11. Bảng tag của PLC

44

Hình 2.12. Bảng nhóm tag.

45

Hình 2.13. Bảng tìm và thay thế tag.

45

Hình 2.14. Sơ đồ cấu trúc lập trình của phần mềm Tia portal

49

Hình 2.15. Contactor

52

Hình 2.16. Aptomat

53

Hình 2.17. Cảm biến đo nồng độ oxy hịa tan

55

Hình 2.18. Cảm biến đo nồng độ oxy DO

55

Hình 2.19. Cảm biến Hach DPD1R1 đo PH.

56

Hình 2.20. Cảm biến mức.

57

Hình 2.21. Máy bơm nước

58


Hình 2.22. Máy khuấy

59

Hình 2.23. Van nước điện từ

59

Hình 2.24. Máy sục khí

60

Hình 2.25. Máy ép bùn

61

Hình 3.1. Cấu trúc của WinCC

132

Hình 3.2. Khởi động một dự án

133

Hình 3.3. Tạo trạm SIMATIC PC

134

Hình 3.4. Tạo module giao tiếp IE genaral cho trạm SIMATIC PC

135

Hình 3.5. Tạo đường dẫn kết nối PLC và Wincc

135

Hình 3.6. Tạo kết nối Ethernet giữa PLC và CP IE

136

Hình 3.7. Kênh giao tiếp giữa PLC và Wincc sau khi hồn tất

136

Hình 3.8. Kiểm tra kết nối giữa PLC và Wincc

137

Hình 3.9. Tạo giao diện cho dự án

137

Hình 3.10. Màn hình HMI

138

Hình 3.11. Hộp cơng cụ (Toolbox)

138

Hình 3.12. Đối tượng trong mục Basic objects

139

Hình 3.13. Đối tượng của mục Graphics

139

Hình 3.14. Đối tượng của mục Elements

140

Hình 3.15. Đối tượng của mục Controls

140

Hình 3.16. Giao diện các đối tượng của hệ thống xử lý nước thải

141

Hình 3.17. Giao diện giám sát Wincc của hệ thống.

142

Hình 4.1. Sơ đồ mơ hình điều khiển hệ thống

143

Hình 4.2. Simatic S7-1214C DC/DC/DC

144

Hình 4.3. LED xanh 10mm

145

Hình 4.4. hình ảnh thực tế của mơ hình
Hình 4.5. Màn hình giám sát hệ thống xử lý nước thải trên PC

Error! Bookmark not defined.
148


LỜI NÓI ĐẦU
Trong vài năm trở lại đây, vấn đề xử lý nước thải ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm,
chú ý không chỉ từ các cơ quan, ban ngành có liên quan mà cịn từ đơng đảo quần chúng nhân dân.
Một thực trạng dễ nhận thấy là ô nhiễm nước thải tại các khu công nghiệp và khu đơ thị đã ở trong
tình trạng báo động. Tình trạng nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý xả trực
tiếp vào nguồn nước hiện đang rất phổ biến. Theo kết quả điều tra của Bộ Công Thương, cho đến
tháng 7/2008, trong số 154 khu công nghiệp đang hoạt động trên tồn quốc thì chỉ có 39 khu cơng
nghiệp có hệ thống xử lý nước thải tập trung (chiếm 25,3%), 27 khu công nghiệp đang xây dựng và
27 khu có đã có kế hoạch xây dựng. Bên cạnh đó, sức ép của q trình đơ thị hóa, gia tăng dân số, di

dân tập trung cao tại các đơ thị lớn đã gây nên tình trạng q tải về hạ tầng kỹ thuật. Một báo cáo
toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố cho thấy, mỗi năm Việt Nam có hơn
20.000 người tử vong do điều kiện nước sạch và vệ sinh nghèo nàn, thấp kém. Còn theo thống kê
của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước. Người dân ở cả
nông thôn và thành thị đang phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước ngày một ô
nhiễm trầm trọng. Không chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và sinh hoạt của người dân, ơ
nhiễm nước thải cịn gây ra thiệt hại lớn cho nền kinh tế. Ngân hàng thế giới ước tính, mức thiệt hại
kinh tế của Việt Nam do thiếu quản lý chất thải và nước thải lên đến 1,3% thu nhập quốc dân, vào
thời kỳ suy giảm kinh tế, mức thiệt hại này có thể cao hơn nữa. Trong khi đó, cơ chế chính sách phát
triển chậm, hệ thống văn bản quy phạm pháp luật cịn thiếu, chưa đồng bộ, chưa có tính pháp lý cao
để thống nhất quản lý nhà nước về lĩnh vực xử lý nước thải. Rõ ràng, xử lý nước thải hiện nay đã trở
thành một vấn đề nhức nhối của tồn xã hội, khơng những nhà nước cần đưa ra một chiến lược rõ
ràng cũng như một bản quy hoạch chi tiết để củng cố và phát triển ngành xử lý nước thải, mà tất cả
các doanh nghiệp, cá nhân trong xã hội cũng phải chung tay hành động thì mới có thể giải quyết
được vấn đề này.
Nhận thấy tầm quan trọng chiến lược và ý nghĩa kinh tế, xã hội sâu sắc của vấn đề xử lý nước
thải cùng sự tư vấn của thầy giáo hướng dẫn Th.S Hoàng Quốc Xuyên nhóm chúng em quyết định
xây dựng đề tài “ Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho công đoạn xử lý nước thải trong
các nhà máy bia sử dụng PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal”.


Nhằm mục đích nắm bắt ,củng cố kiến thức ,kinh nghiệm từ q trình học tập và mong muốn đóng
góp một phần nhỏ vào việc giải quyết vấn để xử lý nước tải tại các nhà máy – một trong những vẫn
đề vô cùng cấp thiết hiện nay.
Đề tài của nhóm được trình bày thành 4 chương với nội dung cơ bản của từng chương được
tóm tắt như sau :
Chương 1- Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải : Giới thiệu một tổng quan về nước
thải và công nghệ xử lý nước thải hiện nay.Đồng thời trình bày về quy trình cơng nghệ xử lý nước
thải tại các nhà máy bia.
Chương 2- Thiết kế phần mềm điều khiển cho hệ thống : Giới thiệu về phần mềm Tiaportal và dịng PLC s7-1200.Xây dựng thuật tốn và viết chương trình điều khiển cho hệ thống.

Chương 3- Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho hệ thống : Giới thiệu về phần mềm
điều khiển giám sát Wincc và thiết kế giao diện điều khiển cho hệ thống xử lý nước thải.
Chương 4- Mơ hình thực nghiệm và kết quả đạt được : Từ kết quả thiết kế giao diện
chương 3 nhóm đã làm ra mơ hình thực nghiệm của hệ thống, đánh giá kết quả và đưa ra phương
hướng phát triển.
Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu để hoàn thành nội dung yêu cầu đặt ra, xong vì thời
gian và kiến thức của các thành viên trong nhóm có hạn nên đề tài này khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy nhóm mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý tận tình của các thầy cơ giáo trong hội
đồng bảo vệ để nhóm sẽ hồn thiện đề tài này hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S
Hồng Quốc Xun đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ nhóm hồn thành đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn!


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1. Khái quát về nước thải và tầm quan trọng của việc xử lý nước thải (XLNT).
1.1.1. Khái niệm về nước thải.
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi
tính chất ban đầu của chúng.
Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ơ nhiễm. Phụ
thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước công nghiệp,
nước thải tự nhiên và nước thải đô thị.
Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở,
trường học hay các cơ sở khác. Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc
điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như
cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi.
Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất)
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động sản xuất. Trong q trình
cơng nghệ các nguồn nước thải có thể phân thành:

-

Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ơ nhiễm bởi các tác chất và các sản
phẩm phản ứng).

-

Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong
quá trình chế biến.

-

Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị.

-

Nước hấp thụ, nước làm nguội.

Nước thải tự nhiên
Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên. Ở những thành phố hiện đại, nước mưa được thu
gom bằng hệ thống riêng.


Nước thải đô thị
Nước thải đô thị là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành
phố. Đó là hỗn hợp các loại nước thải kể trên.
Ở đề tài lần này nhóm chúng em tập trung vào việc xử lý nước thải cơng nghiệp.Vì đây là
loại nước thải độc hại và gây ô nhiễm môi trường nhất.

1.1.2. Thành phần lý hóa học của nước thải.
1.1.2.1. Tính chất vật lý.
Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ và
lưu lượng.
Màu: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là có màu xám có vẩn đục. Màu
sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối.
Mùi: có trong nước thải là do các khí sinh ra trong q trình phân hủy các hợp chất hữu cơ
hay do một số chất được đưa thêm vào.
Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có sự
gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc sản xuất.
Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước thải,
có đơn vị m3/người.ngày. Vận tốc dịng chảy ln thay đổi theo ngày.

1.1.2.2. Tính chất hóa học.
Các thơng số thể hiện tích chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ, vô cơ và khí.
Hay để đơn giản hóa, người ta xác định các thông số như: độ kiềm, BOD, COD, các chất khí hịa
tan, các hợp chất N, P, các chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù và không tan) và nước.
Độ kiềm: thực chất độ kiềm là môi trường đệm để giữ pH trung tính của nước thải trong suốt
quá trình xử lý sinh hóa.
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa trong nước
thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt độ 200C. BOD5 trong nước thải sinh hoạt thường nằm
trong khoảng 100 - 300 mg/l.


Nhu cầu oxy hóa học (COD): dùng để xác định lượng chất bị oxy hóa trong nước thải. COD
thường trong khoảng 200 - 500 mg/l. Tuy nhiên, có một số loại nước thải cơng nghiệp BOD có thể
tăng rất nhiều lần.
Các chất khí hịa tan: đây là những chất khí có thể hịa tan trong nước thải. Nước thải cơng
nghiệp thường có lượng oxy hịa tan tương đối thấp.
Hợp chất chứa N: số lượng và loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi đối với mỗi loại nước thải

khác nhau.
pH: đây là cách nhanh nhất để xác định tính axit cua nuoc thải. Nồng độ pH khoảng 1 - 14.
Để xử lý nước thải có hiệu quả pH thường trong khoảng 6 - 9,5 (hay tối ưu là 6,5 - 8). Phospho: đây
là nhân tố cần thiết cho hoạt động sinh hóa. P thường trong khoảng 6 20 mg/l.
Các chất rắn: hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải có thể xem là chất rắn.
Nước: ln là thành phần cấu tạo chính của nước thải. Trong một số trường hợp, nước có thể
chiếm từ 99,5% - 99,9% trong nước thải (thậm chí ngay cả ngay cả trong những loại nước thải ô
nhiễm nặng nhất các chất ô nhiễm cũng chiếm 0,5%, còn đối nguồn nước thải được xem là sạch nhất
thì nồng độ này là 0,1%).

1.1.3. Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải.
1.1.3.1. Trên lĩnh vực kinh tế.
Trong một vài năm gần đây, các chuyên gia trong ngành nước trên thế giới đã chỉ ra rằng sự
khan hiếm tài nguyên, gia tăng dân số, di dân, và việc thiếu vốn đầu tư để nâng cấp và mở rộng cơ
sở hạ tầng, cũng như các quy định về tiêu chuẩn nguồn nước chính là những yếu tố dẫn dắt sự phát
triển của ngành công nghiệp nước trên thế giới. Thời gian này cũng khơng có nhiều thay đổi trong
ngành nước, ngoại trừ một thực tế rằng tình trạng nguồn nước trên thế giới ngày càng trở nên xấu đi
qua mỗi năm.
Rất nhiều chuyên gia đã tuyên bố, duới hình thức này hay khác rằng “Nước chính là dầu của
thế kỷ 21; “Nước là loại dầu bôi trơn cốt yếu của nền kinh tế”. Theo bài báo “Running dry” đuợc
đăng trên tạp chí The Economist ngày 21/8/2008, cũng như dầu, nguồn cung nước đang phải chịu
những áp lực ngày càng lớn. Theo ước tính của ngân hàng đầu tư


Goldman Sachs, lượng tiêu thụ nước trên toàn thế giới tăng gấp đôi sau mỗi 20 năm. Cũng giống
như dầu, nước là hàng hóa khơng thể thay thế. Trong lĩnh vực kinh tế, nước là nguyên liệu thiết yếu
của nhiều sản phẩm tiêu dùng. Theo JPMorgan, 5 nguời khổng lồ trong lĩnh vực thực phẩm và đồ
uống: Nestle, Uniliver, Cocacola, Anheuser-Busch and Danone mỗi năm tiêu thụ khoảng 575 tỷ lít
nước, lượng nước đủ để đáp ứng nhu cầu nước hàng ngày cho tất cả mọi người trên trái đất. Không
chỉ các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống sử dụng nhiều nước, các ngành năng lượng và công

nghệ cao cũng sử dụng một lượng nước lớn trong sản xuất, cần sử dụng 13 m3 nước ngọt để sản
xuất ra một lát bán dẫn dày 200mm. Lượng nước dùng cho chế tạo chip chiếm khoảng 25% tổng
lượng nước tiêu thụ ở Silicon Valley. Năng lượng cũng là ngành tiêu thụ rất nhiều nước. Ở Mỹ, hàng
năm 40% lượng nước ngọt bơm ra từ các hồ và tầng đất ngậm nước đuợc dùng để làm mát các nhà
máy năng lượng. Để tách ra đuợc 1 lít dầu từ cát dầu nặng cần dùng đến 5 lít nước.
Sử dụng một lượng lớn nước trong sản xuất chế biến, một điều tất yếu là các công ty phải chi
những khoản lớn để xử lý nước thải. Ở các nước công nghiệp phát triển, trong ngành nước thì ngành
cơng trình xử lý nước thải, cùng với ngành cung ứng nước là hai ngành chiếm tỷ trọng lớn nhất.
Sự yếu kém trong quản lý nguồn nước và nước thải có thể gây ra những thiệt hại lớn cho nền
kinh tế. Ở Trung Quốc, nạn khan hiếm nước do ô nhiễm và do mạch nước ngầm bị phá huỷ gây ra
thiệt hại 21.4 tỷ đôla Mỹ mỗi năm, bằng 1% GDP. Năm 2007, tính riêng sản lượng công nghiệp của
Trung Quốc đã sụt giảm 12 tỷ đôla Mỹ do chất lượng nguồn nước ngày càng kém .Cịn ở Việt Nam,
theo ước tính của Ngân hàng Thế giới, mức thiệt hại kinh tế của Việt Nam do thiếu quản lý nước thải
và chất thải lên đến 1,3% thu nhập quốc dân, vào thời kỳ suy giảm kinh tế, mức thiệt hại này cịn có
thể cao hơn nữa.

1.1.3.2. Trên lĩnh vực xã hội.
Theo Bộ Y tế, có gần một nửa trong số 26 căn bệnh truyền nhiễm đều có nguyên nhân liên
quan tới nước, vệ sinh cá nhân và vệ sinh môi trường, đặc biệt là các dịch bệnh đường ruột. Trong
đó có tới 80% các bệnh có liên quan đến nguồn nước, chiếm tới 50% tổng số bệnh nhân nội trủ và
25.000 trường hợp tử vong mỗi ngày. Các chuyên gia y tế cảnh báo


nguồn nước sinh hoạt của người dân đang bị ô nhiễm trầm trọng bởi các chất thải sinh hoạt và sản
xuất, chất thải bệnh viện, cùng với các thói quen khơng hợp vệ sinh của người dân.
Chương trình quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đặt mục tiêu đến năm
2010 tỷ lệ người dân nông thôn được sử dụng nước sạch sẽ 85%
Nhu cầu vệ sinh môi trường, vệ sinh nguồn nước là nhu cầu cấp thiết cần được đáp ứng của
người dân. Xử lý nước thải, làm sạch nguồn nước không chỉ tiêu diệt các mầm bệnh trong nước, làm
giảm nguy cơ mắc nhiều bệnh truyền nhiễm nguy hiểm ở người mà về lâu dài cịn giảm được chi phí

về nước do một phần nước thải được tái sử dụng cho việc tưới cây, làm thuỷ lợi hay dùng để làm
mát thiết bị trong các nhà máy sản xuất, chế biến. Do đó nguồn nước cần để đáp ứng nhu cầu sinh
hoạt, sản xuất của toàn xã hội sẽ giảm đi, nguy cơ thiếu nước sạch sẽ trở nên bớt trầm trọng.

1.1.4. Các thông số đánh giá ô nhiễm.
Đánh giá chất lượng nước thải cần dựa vào một số thông số cơ bản, so sánh với các chỉ tiêu
cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho mục đích khác
nhau. Các thơng số cơ bản để đánh giá chất lượng nước là: độ pH, màu sắc, độ đục, hàm lượng chất
rắn, các chất lơ lửng, các kim loại nặng, oxy hòa tan... và đặc biệt là BOD và COD. Ngồi các chỉ
tiêu hóa học cần quan tâm tới chỉ tiêu sinh học, đặc biệt là E.coli.
Độ pH:
Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.
Chỉ số này cho ta biết cần thiết phải trung hịa hay khơng và tính lượng hóa chất cần thiết
trong q trình xử lý đơng keo tụ, khử khuẩn...
Hàm lượng các chất rắn:
Tổng chất rắn là thành phần quan trọng của nước thải. Tổng chất rắn (TS) được xác định
bằng trọng lượng khơ phần cịn lại sau khi cho bay hơi 11 mẫu nước trên bếp cách thủy rồi sấy khô ở
1030C cho đến khi trọng lượng khơ khơng đổi. Đơn vị tính bằng mg hoặc g/l.
Màu:
Nước có thể có độ màu, đặc biệt là nước thải thường có màu nâu đen hoặc đó nâu.
Độ đục:


Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước. Vi sinh vật có thể bị hấp thụ bởi các
hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn. Độ đục càng cao độ nhiễm bẩn càng lớn.
Oxy hòa tan (DO - Dissolved oxygen):
Là một chỉ tiêu quan trọng của nước, vì các sinh vật trên cạn và cả dưới nước sống được là
nhờ vào oxy. Độ hòa tan của nó phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và các đặc tính của nước. Phân tích
chỉ số oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá sự ô nhiễm của nước và
giúp ta đề ra biện pháp xử lý thích hợp.

Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa - Biochemical Oxygen Demand):
Nhu cầu oxy sinh hóa hay nhu cầu oxy sinh học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất
hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. BOD là chỉ tiêu
thơng dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của nước thải.
Phương trình tổng qt oxy hóa sinh học:
Chất hữu cơ + O2 🙡 CO2 + H2O
Vi sinh vật
Quá trình này địi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ, vào
các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng như một số chất có độc tính xảy ra trong nước.
Bình thường 70% nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở
ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
Xác định BOD được sử dụng rộng rãi trong môi trường:

-

Xác địnhgần đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học các chất hữu cơ có trong
nước thải.

-

Làm cơ sở tính tốn thiết bị xử lý.

-

Xác định hiệu suất xử lý của một quá trình.

-

Đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý được phép xả vào nguồn nước.

Trong thực tế, người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hồn tồn chất
hữu cơ vì như thế tốn quá nhiều thời gian mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở
nhiệt độ ủ 200C, ký hiệu BOD5. Chỉ số này được dùng hầu hết trên thế giới.


Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand):
Chỉ số này được dùng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô
nhiễm của nước tự nhiên. COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa
học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng
chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong
môi trường axit.
Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ khơng thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật do đó nó
có giá trị cao hơn BOD. Đối với nhiều loại nước thải, giữa BOD và COD có mối tương quan nhất
định với nhau.
Các chất dinh dưỡng:
Chủ yếu là N và P, chúng là những nguyên tố cần thiết cho các thực vật phát triển hay chúng
được ví như là những chất dinh dưỡng hoặc kích thích sinh học.
+ Nito (N): nếu thiếu N có thể bổ sung thêm N để nước thải đó có thể xử lý bằng sinh
học. học.
+ Phospho (P): có ý nghĩa quan trọng trong xử lý
nước thải bằng phương pháp sinh
Chỉ thị về vi sinh của nước (E.coli):
Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt,
bệnh viện, vùng du lịch, khu chăn
ni... nhiễm nhiều loại vi sinh vật. Trong đó có nhiều lồi vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là bệnh về
đường tiêu hóa, tả lị, thương hàn, ngộ độc thực phẩm.
Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi khuẩn chỉ thị đó là những vi khuẩn khơng gây bệnh và về ngun tắc đó là nhóm trực khuẩn (coliform). Thơng số
được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số coli.
Tuy tổng số coliform thường được sử dụng như một chỉ số chất lượng của nước về mặt vệ
sinh, nhưng ở điều kiện nhiệt đới, chỉ số này chưa đủ ý nghĩa về mặt vệ sinh do:

+ Có rất nhiều vi khuẩn coliform tồn tại tự nhiên trong đất, vì vậy mật độ cao các vi khuẩn
của nước tự nhiên giàu dinh dưỡng có thể khơng có ý nghĩa về mặt vệ sinh.
+ Các vi khuẩn coliform có xu hướng phát triển trong nước tự nhiên và ngay trong cả các
công đoạn xử lý nước thải (trước khi khử trùng) trong điều kiện nhiệt đới.


1.1.5. Các phương pháp xử lý nước thải.
1.1.5.1. Phương pháp xử lý tự nhiên.
a. Xây dựng mơ hình cánh đồng tưới
Nguyên tắc hoạt động: việc xử lý nước thải bằng phương pháp cánh đồng tưới, cánh đồng
lọc dựa trên khả năng giữ cặn nước trên mặt đất, nước thấm qua đất đi qua khe lọc, nhờ có oxy trong
các lỗ hổng và mao quản trong lớp mặt đất, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy lớp hữu cơ
bị nhiễm bẩn. Cáng sâu xuống, lượng oxy càng ít và q trình oxy hóa chất hữu cơ càng giảm. Cuối
cùng , đến một độ sâu nào đấy chỉ còn quá trình khử nitrat. Đã xác định quá trình oxy hóa lớp chất
thải chỉ diễn ra trong độ sâu 1.5m. Vì vậy, các cánh đồng tưới và các bãi rác sinh học thường được
xây dựng ở những nơi có mực nguồn nước thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
Nguyên tắc xây dựng: cánh đông tưới và bãi lọc là những bãi đất được san phẳng hoặc được
xây dựng ở nơi dốc không đáng kể và được ngăn cách bằng cách tạo ô ngăn bằng bờ đất. Nước thải
được phân phối vào các mạng lưới phân phối gồm; mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới
trong các ô. Nếu thửa đất chỉ xử lý nước thải và chứa nước thải thì được goi là bãi lọc.

b. Hồ sinh học
Cấu tạo của hồ sinh học: là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy
hóa hay hồ ổn định nước thải,…Trong hồ sinh vật diễn ra q trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ
nhờ các vi sinh vật, tảo và các loại thủy sản khác.
Nguyên tắc hoạt động: vi sinh vật sử dụng oxy từ tảo trong quá trình quang hợp cũng như
oxy hóa từ khơng khí để phân hủy các chất hữu cơ, rong tảo lại hấp thụ lại khí CO2, photphat và
nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình
thường thì cần duy trì độ pH và nhiệt độ tối ưu.

1.1.5.2. Phương pháp xử lý cơ học.
a. Song chắn rác và lưới chắn rác
Loại bỏ tất cả các tạp vật có thể gây sự cố trong quá trính vận hành hệ thống xử lý nước thải
như tắc ống bơm, đường ống hoặc ống dẫn


Trong xử lý nước thải đô thị người ta dùng song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ
các vật bị giữ lại, còn trong xử lý nước thải công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn.
Song chắn rác được phân loại theo cách vớt rác:

-

Song chắn rác vớt rác thủ cơng, dùng cho trạm xử lý có cơng suất nhỏ dưới 0,1
m3/ngày .

-

Song chắn rác vớt rác cơ giới bằng các bằng cào dùng cho trạm có c.suất lớn hơn 0,1
m3/ngày rác được vớt 2-3lần trong ngày và được nghiền để đưa về bể ủ bùn hoặc xả trực
tiếp phía trước thiết bị.

b. Bể điều hịa
Dùng để duy trì sự ổn định của dịng thải, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động
của lưu lượng dòng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các q trình ở cuối dây chuyền xử
lý.
Lợi ích:
Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống về
lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây các bể sinh học (do được
tính tốn chính xác hơn). Hơn nữa các chất ức chế q trình xử lý sinh học sẽ được pha lỗng hoặc
trung hịa ở mức độ thích hợp cho các hoạt động của vi sinh vật.

Chất lượng NT sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện do lưu
lượng nạp chất rắn ổn định.
Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu
kỳ làm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũng ổn định hơn.

c. Lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể
lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng
cách cho dịng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp ngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị gữi lại.
Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách
ngăn hay áp suất thấp sau vách ngăn.
Vật liệu :


Dạng vách: làm bằng thép tấm có đục lỗ hoặc bằng lưới thép không rỉ nhôm, niken, đồng,..
và cả các loại vải khác nhau (thủy tinh, amiang, bông len, sợi,..).Yêu cầu: trở lực nhỏ, đủ bền về hóa
học, dẻo cơ học, không bị trương nở và bi phá hủy ở điều kiện lọc cho trước.
Bể lọc với lớp vật liệu dạng hạt: có thể là cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền, than nâu, than
gỗ,...tùy thuộc vào loại NT và điều kiện kinh tế. Đặc tính quan trọng của vật liệu lọc là: độ xốp và bề
mặt riêng. Độ xốp phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước các hạt xốp, cách sắp đặt các hạt xốp. Bề mặt
riêng của lớp vật liệu xốp được xác định bằng độ xốp của các hạt và hình dạng của chúng.
Quá trình lọc gồm các giai đoạn sau: 1 .di chuyển các hạt tới bề mặt các chất tạo thành lớp
lọc. 2.gắn chặt các hạt vào bề mặt. 3.tách các hạt bám dính ra khỏi bề mặt.
Lọc qua màng lớp bã được tạo thành trên bề mặt vật liệu lọc: các hạt có kích thước lớn hơn
kích thước mao quản lớp vật liệu lọc bị gữi lại, tạo thành lớp bã và cũng trở thành như lớp vật liệu
lọc. (đặc trưng cho bể lọc chậm).
Lọc không tạo thành lớp màng các tạp chất: quá trình lọc xảy ra trong bề mặt lớp vật liệu lọc
dày, các hạt tạp chất bị gữi lại trên các hạt của vật liệu lọc bằng lực bám dính. Đại lượng bám dính
phụ thuộc vào các yếu tố: độ lớn, hình dạng hạt, độ nhám bề mặt, thành phần hóa học, tốc độ dòng
chảy, nhiệt độ chất lỏng,...

Khi số hạt tới bề mặt lớp lọc trong một đơn vị thời gian bằng số hạt rời khỏi bề mặt đó, sự
bão hịa xảy ra và lớp lọc khơng cịn khả năng lọc nữa.

d. Bể lắng cát
Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô
ra khỏi nước thải. Theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát , bể lắng sơ cấp, bể
lắng thứ cấp.
Yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng.
Cũng có thể sử dụng bể lắng như cơng trình xử lý cuối cùng, nếu điều kiện vệ sinh nơi đó cho
phép.
Bể lắng sơ cấp: đặt trước cơng trình xử lý sinh học dùng để gữi lại các chất hữu cơ không tan
trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể xử lý sinh học và loại bỏ các chất rắn có khả
năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng bé hơn


tỉ trọng nước). Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ 50 -70% chất rắn lơ lửng, 25 - 40%
BOD của nước thải.
Bể lắng thứ cấp: đặt sau cơng trình xử lý sinh học.
-

Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại: bể lắng ngang, đứng, radian.

1.1.5.3. Phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học.
a. Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí
Có 2 loại:
+ Quá trình xử lý bằng phương pháp kỵ khí nhân tạo
+ Phương pháp kỵ khí tự nhiên: ao hồ kỵ khí

a.1) Phương pháp kỵ khí nhân tạo có các phương pháp :
-

Bể UASB

-

Lọc sinh học kỵ khí

-

Kỵ khí tiếp xúc

Bể UASB (Upflow anearobic sludge blanket).
Là bể xử lý sinh học dịng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB được thiết kế cho nước
thải có nồng độ ơ nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn thấp. Nồng độ COD đầu vào được
giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu SS>3000mg/l khơng thích hợp để xử lý bằng UASB.

Hình 1.1. Phương pháp kỵ khí nhân tạo


Cơ chế hoạt động:
Nước thải được đưa vào bể UASB được phân phối từ dưới lên với vận tốc 0,6-0,9 m/h, qua
lớp bùn kỵ khí , tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý
của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này.
Hệ thống tách pha được thiết kế gồm các tấm chắn khí được đặt ở phía trên bể với nhiệm vụ
tách các pha rắn – lỏng và khí. Phần nước và khí tiếp tục đi lên, các hạt cặn lơ lửng sẽ bám vào bọt
khí và đi lên tới thành tấm chắn sẽ bị va đập và rơi xuống, bọt khí đi lên được thu lại qua ống thu
khí. Bùn sẽ được giữ ở dưới đáy bể, nước trong sẽ được dâng lên trên và được thu hồi theo ống dẫn
đi sang cơng trình xử lý hiếu khí tiếp theo.
Lọc sinh học kỵ khí
Q trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kỵ khí thường sử dụng để xử lý nước thải có

hàm lượng chất hữu cơ ( BOD, COD) rất cao (lên tới hàng ngàn mg/l). phương pháp này sử dụng rất
nhiều các chủng vi sinh vật để xử lý, các chất khí được tạo thành sau quá trình xử lý là CH4 , H2S,
H¬2, CO¬2, NH3.
Việc xử lý nước thải bằng phương pháp lọc kỵ khí thơng qua 4 giai đoạn: giai đoạn thủy phân
(chuyển hóa protein thành các axit amin, cacbonhydrat và các chất hữu cơ mạch dài); giai đoạn acid
hóa (sử dụng vi sinh vật lên men các chất hữu cơ hòa tan thành các acid béo dễ bay hơi); giai đoạn
axetic hóa ( sử dụng vi khuẩn axetic thành axit axetic, CO2,H2O); giai đoạn metan hóa (chuyển hóa
các sản phẩm của các giai đoạn trên thành khí metan, sinh khối mới, CO2).
Nước thải được đưa vào bể lọc kỵ khí sẽ được phân phối đều theo diện tích đáy bể, nước đi
từ dưới lên chảy qua lớp vật liệu lọc, các chất hữu cơ sẽ bám lại tại vật liệu lọc có chứa vi khuẩn
yếm khí và tạo thành lớp màng vi sinh vật. Tại đây, các chất hữu cơ sẽ được hấp thụ và phân hủy,
bùn cặn sẽ được giữ lại trong khe rỗng của lớp vật liệu lọc. Sau 2-3 tháng ta sẽ xả bùn dư một lần.
Phần nước sau khi qua lớp vật liệu lọc sẽ được chảy vào máng thu và tiếp tục đi sang cơng trình xử
lý hiếu khí.
Vật liệu lọc có thể là:

-

Dạng tấm (chất dẻo).

-

Vật liệu rời hạt, như hạt polyspiren có đường kính 3-5 mm.


Kỵ khí tiếp xúc:
Cơng trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần
hồn.
Cơng trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều chỉnh bùn tuần
hồn.

Hình 1.2. Kỵ khí tiếp xúc
Cơ chế hoạt động: Nước thải chưa xử lý được khuấy trộn với vịng tuần hồn và sau đó được
phân hủy trong bể phản ứng kín khơng cho khơng khí vào. Sau khi phân hủy, hỗn hợp bùn nước đi
vào bể lắng, nước trong đi ra và bùn được lắng xuống đáy.

a.2) Q trình xử lý bằng phương pháp kỵ khí tự nhiên.
Ao hồ kỵ khí là loại ao sâu. Các vi sinh vật kỵ khí hoạt động sống khơng cần oxy của khơng
khí.
Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên, khơng lớn mà ở đó sẽ diễn ra q trình chuyển hóa các
chất bẩn. Q trình này tương tự như quá trình tự làm sạch trong các hồ tự nhiên với vai trò chủ yếu
là các loại vi khuẩn và tảo.
Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy. Các chất hữu cơ còn lại
trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật hấp thụ và oxy hóa mà sản phẩm tạo ra là sinh khối của nó,
CO2, các muối nitorat, nitơrit,...Khí CO2, các hợp chất nitơ, phôtpho được rong tảo sử dụng trong
quá trình quang hợp, giải phóng oxy cung cấp cho q trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn.
Sự hoạt động của rong tảo giúp ích cho q trình trao đổi chất của vi khuẩn. Trường hợp nước thải
đậm đặc chất hữu cơ, tảo có thể chuyển từ tự dưỡng sang dị dưỡng, tham gia vào quá trình oxy hóa
chất hữu cơ. Nấm, xạ khuẩn cũng thực hiện các quá trình này.


Các hợp chất nitơ, photpho, cacbon,...trong hồ sinh học cũng được chuyển hóa theo chu trình
riêng với sự tham gia của vi khuẩn, tảo và các thực vật bậc cao khác.
Ưu điểm: sử dụng ao hồ tự nhiện nên chi phí đầu tư xây dựng thấp, vận hành đơn giản, có
hiệu quả xử lý, khử trùng, có thể kết hợp nuôi cá, trồng tảo. Hồ sinh học ổn định phù hợp với các
vùng khí hậu nhiệt đới và các khu dân cư vừa và nhỏ.
Nhược điểm: cần diện tích lớn, khó điều khiển q trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó
chịu đối với các khu vực xung quanh. Khắc phục: làm thoáng nhân tạo cung cấp oxy cho hồ bằng
các biện pháp cưỡng bức (khí nén, khuấy cơ học,...) nhờ đó mà các vùng chết trong hồ giảm, điều
kiện tiếp xúc giữa chất hữu cơ-oxy-vi khuẩn tăng lên nên hiệu quả xử lý NT được đảm bảo.

b. Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí.
Các q trình hiếu khí có thể xảy ra trong điều kiện tự nhiên hay trong các điều kiện xử lý
nhân tạo. Trong điều kiện xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho q trình oxy hóa
sinh hóa nên q trình xử lý có tốc độ cao và hiệu suất cao hơn.
Q trình chuyển hóa vật chất:
Q trình oxy hóa chất hữu cơ :(đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào)
CxHyOzN + O2

🙡🙡🙡
→→

CO2 + NH3 + H2O + Q
(1)

Quá trình tổng hợp tế bào:(tổng hợp xây dựng tế bào)
CxHyOz + NH3 + O2

🙡🙡🙡
→→

C5H7NO2 + CO2 + H2O + Q (2)

(C5H7NO2: Cơng thức theo tỷ lệ trung bình các
ngun tố chính trong tế bào vi sinh

vật)

Q trình oxy hóa nội bào (tự oxy hóa): nếu tiếp
tục tiến hành QT oxy hóa thì khi

khơng đủ chất dinh dưỡng, Qúa trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra qúa trình tự oxy
hóa:
C5H7NO2 + O2

🙡🙡🙡
→→

CO2 + NH3 +H2O + Q
(3)


Trong q trình oxy hóa sinh hóa hiếu khí, các chất hữu cơ chứa N, S, P cũng được


chuyển thành NO3", SO42", PO43", CO2, H2O.
🙡🙡🙡
→→

NH3 + O2

HNO2

+ O2 +vsy HNO3

(4)

và (2): lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của NT.
(1), (2), (3), (4): lượng oxy tiêu tốn gần gấp 2 lần lượng oxy cho 2 phản ứng đầu.
Khi môi trường cạn nguồn C hữu cơ, các loại vi khuẩn nitơrít hóa (nitrosomonas) và nitơrat
hóa (nitrobater) thực hiện q trình nitơrat hóa theo 2 giai đoạn:

55NH + + 76O
4
400
O NO + 19

🙡 🙡🙡🙡🙡🙡🙡🙡 🙡🙡🙡🙡
C 7H NQ
2 + 5CO 2 →−−−−−−−−−→ 5
+ NH +

2

H O + 5CO

3 2 2

2

🙡 🙡🙡🙡🙡🙡🙡🙡🙡🙡
2 →−−−−−
−→

+2 54NO -2+ 52H 2O + 109
H+
C H NO + 400 NO 5 7

2

b.1) Lọc sinh
học

- Cơ chế xử lý nước thải theo nguyên tắc lọc-dính bám:
+ Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp: lớp ngồi cùng là
lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp thiếu oxy (anoxic).Bề dày màng sinh
vật từ 600-1000 micromet trong đó phần lớn là vùng hiếu khí.Do đó q trình lọc sinh học thường
được xem như là q trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu-yếm khí.
+ Thành phần: vi khuẩn (chủ yếu), dộng vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,...Sau một thời gian
hoạt động, màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị bóc khỏi VLL.
Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn.
+ Các cơng trình xử lý nước thải theo nguyên tắc này chia làm 2 loại: loại có VLL tiếp xúc
không ngập trong nước với chế dộ tưới theo chu kỳ và loại có VLL tiếp xúc ngập trong nước giàu
oxy.

- Bể lọc sinh học nhỏ giọt.
- Bể lọc sinh học cao tải.
- Đĩa lọc sinh học.
- Bể lọc sinh học có VLL ngập trong nước (bể biotank).

3


b.2) XLNT bằng bùn hoạt tính