thiết kế và thi công hệ thống xử lý nước thải

Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1Mục đích luận văn:
Ngày nay trong các hệ thống tự động PLC là sự lựa chọn tối ưu nhất trong việc
điều khiển hệ thống. Hơn nữa, các hệ thống tự động vẫn thường có chế độ Manual-điều
khiển bằng tay khi người điều khiển muốn trực tiếp điều khiển từng thiết bị trong hệ
thống. Với đề tài “Mô hình hệ thống xử lý nước thải điều khiển bằng PLC Mitsubishi”
em có thể làm quen với việc sử dụng PLC Mitsubishi điều khiển hệ thống, thiết kế và
thi công tủ điện điều khiển (với hai chế độ Auto và Manual), đồng thời bước đầu tìm
hiểu việc giao tiếp giữa PLC Mitsubishi và máy tính (nạp thông số điều khiển và giám
sát trạng thái PLC từ máy tính) thông qua truyền thông nối tiếp sử dụng Visual Basic.
Dựa trên hệ thống xử lý nước thải thực tế đang hoạt động tại nhà máy đường Trị
An, em đã xây dựng một mô hình gần giống với thực tế, thay thế các máy bơm, máy
thổi khí ba pha công suất lớn bằng các máy bơm, máy oxy sử dụng trong các hồ cá
cảnh, thay các contactor đóng ngắt công suất lớn bằng các relay, sử dụng một công tắc
giả lập cho các sensor cảm biến đo nồng độ pH của nước thải,… Mô hình có thể hoạt
động ở hai chế độ tự động Auto và bằng tay Manual. Ở chế độ bằng tay, người vận
hành có thể trực tiếp điều khiển hoạt động của hệ thống. Ở chế độ Auto, hệ thống sẽ tự
động chạy theo đúng quy trình công nghệ bằng sự điều khiển của PLC Mtisubishi,với
thông số thời gian hoạt động của các thiết bị được nạp xuống PLC từ máy tính, đồng
thời máy tính cũng giám sát được trạng thái của các thiết bị (đang đóng hay mở).
1.2Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải:
1.2.1 Định nghĩa:
 Nước thải:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 67
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ các chất ô nhiễm.Những chất
này có thể tồn tại ở các dạng khác nhau trong nước thải:chất hòa tan hay chất rắn lơ
lửng, có thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học hay không thể phân hủy được
bằng phương pháp sinh học…
Thành phần chất hữu cơ trong nước thải được thể hiện đặc trưng qua các đại

lượng BOD, COD hay TOC.BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) đặc trưng cho phần chất hữu
cơ có thể phân hủy sinh học.COD (nhu cầu oxy hóa học) và TOC (tổng chất hữu cơ)
đặc trưng cho tổng các chất hữu cơ
Sơ đồ trên chỉ ra những thành phần khác nhau trong nước thải. Những thành
phần này tồn tại ở những dạng khác nhau: chúng có thể phân hủy được bằng phương
pháp sinh học hay không thể phân hủy được bằng phương pháp sinh học, là chất tan
hay chất rắn lơ lửng.
Các chất vô cơ hòa tan, chất lơ lửng (vô cơ,hữu cơ) có thể loại bỏ bằng phương
pháp hóa lý. Trong khi đó, phần lớn những chất hưu cơ có thể phân hủy sinh học thì
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 68
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
được loại bỏ bằng phương pháp sinh học. Những thành phần tan và không thể phân
hủy sinh học sẽ còn ở lại nước thải sau xử lý.
Các thành phần vô cơ trong nước thải bao gồm : các nguyên tố đơn như là
Canxi (Ca) , Cloride (Cl) , sắt (Fe) , crôm (Cr) , kẽm (Zn), và các hợp chất như: nitrát
(NO
4
), sunphat (SO
4
). Các thành phần hòa chất vô cơ liên quan bao gồm: amonia tự do,
nitơ hưu cơ, nitrit, nitrat, phospho hữu cơ và phospho vô cơ. Trong đó Nitơ và Phospho
là 2 chất dinh dưỡng quan trọng rất phổ biến và lien quan đến sự phát triển các thủy
sinh vật không có lợi.
 pH:
Giá trị pH của nước thải đặc trưng cho tính chất axit, bazơ hay trung tính của
nó. Giá trị pH được đo bằng máy đo pH.
 Chất rắn:
Nước thải chứa nhiều dạng chất rắn khác nhau có kích thước từ mảnh thô (1-
2cm) đến kích thước keo (<1µm). Chất rắn được phân loại theo bảng sau:
STT PHÂN LOẠI MÔ TẢ

1 Tổng chất rắn (TS) Phần chất rắn còn lại sau khi
mẩu nước thải được bay hơi và
làm khô tại nhiệt độ 103-105
0
C
2 Tổng chất rắn bay
hơi (TVS)
Là phần chất rắn bay hơi và đốt
cháy khi nung TS 500±50
0
C
3 Tổng chất rắn cố
định
Là lượng chất rắn còn lại sau
khi nung TS ở nhiệt độ
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 69
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
500±50
0
C
4 Tổng chất rắn lơ ửng Phấn chất rắn dược giữ lại trên
giấy lọc sợi thủy tinhWhatman
với độ lổ hổng 1,58 µm,được
xác định sau khi làm khộ mẩu
tại nhiệt độ 103-105
0
C
5 Chất rắn lơ lửng bay
hơi (VSS)
Là chất rắn có thể bay hơi hay

đốt cháy khi nung TSS tại nhiệt
độ 500±50
0
C
6 Chất rắn lơ lửng cố
định (FSS)
Là phần chất rắn còn lại sau
khi nung TSS tại nhiệt độ
500±50
0
C
7 Tổng chất rắn hòa
tan (TDS) (TS-TSS)
Là lượng chất rắn đi qua giấy
lọc và sau đó được làm bay hơi
nước và làm khô tại nhiệt độ
103-105
0
C
8 Chất rắn hòa tan bay
hơi (VDS) (TVS-
VSS)
Là chất rắn có thể bay hơi hay
đốt cháy khi nung TDS tại
nhiệt độ 500±50
0
C
9 Chất rắn hòa tan cố
định (FDS)
Là lượng chất rắn còn lại sau

khi nung TDS ở nhiệt độ
500±50
0
C
10 Chất rắn lắng được Là lượng chất rắn lơ lửng lắng
xuống sau thời gian (1 giờ)
trong nón Imhoff,được thể hiện
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 70
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
dưới đơn vị ml/l
Bảng 1.1 : phân loại chất rắn
Giá trị tổng chất rắn lơ lửng TSS thường được xác định để làm cơ sở cho việc
điều chỉnh quá trình xử lý. Tuy nhiên cũng nên lưu ý rằng giá trị TSS xác định được
thường khó chính xác và thiếu ý nghĩa cơ sở.
 Độ đục:
Độ đục đo khả năng chiếu xuyên của ánh sang qua nước, là một thông số để
định tính chất lượng của nước sau xử lý và nước thiên nhiên về các thành phần các chất
keo và chất lơ lửng. Việc đo độ đục dựa trên sự so sánh mật độ ánh sang xuyên qua
mẩu và ánh sang xuyên qua một dung dich chuẩn trong cùng một điều kiện. Đơn vị đo
độ đục là NTU
 Độ màu:
Màu của nước được gây ra bởi các chất rắn lơ lửng, các chất keo và các hợp
chất hòa tan. Màu sinh ra bởi các chất lơ lủng được gọi là màu biểu kiến, trong khi màu
được sinh bởi các chất keo và các hợp chất hòa tan được gọi là màu thật. Màu thật vẫn
được giữ nguyên khi lọc mẩu nước. Màu của nước thải được xác định bằng cách so
sánh với màu của dung dich chuẩn K
2
PtCl
6
. Một đơn vị màu tương ứng với màu được

tạo bởi 1mg/l Platin. Nước thải nhà máy đường thường có độ màu cao.
Màu của nước thải phản ánh điều kiện của nó. Nếu nước thải có màu nâu nhạt,
thường nước thải lưu chưa đến 6 giờ. Nếu nước thải có màu xám nhạt đến trung bình,
nó có thể trải qua một số quá trình phân hủy chất hữu cơ hay được giữ lại trong một
thời gian. Nếu màu là xám đậm hay đen nước thải bị phân hủy yếm khí. Màu đen của
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 71
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
nước thải thường do sự hình thành các hợp chất sunfit kim loại sinh ra trong quá trình
phân hủy yếm khí.
 Hợp chất chứa Nitơ:
-
Nitơ kalinitrat: gồm ammonia và nitơ hữu cơ, được đo như đo ammonia
sau khi phân hủy mẩu (acid mạnh,nhiệt độ cao), không kể đến nitrite và nitrate
-
NH
4
-N (mg/l) :nitơ-NH
3
-
NO
4
-N (mg/l) :nitơ-nitrate
-
NO
2
-N (mg/l) :nitơ-nitrite
 Hợp chất chứa photpho:
Tổng: Nồng độ PO
4
sau khi phân hủy mẩu hoàn toàn (acid mạnh,nhiệt độ cao)

Phosphate: nồng độ PO
4
 Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demands):
COD đặc trưng cho lượng chất hữu cơ và một phần chất hữu cơ có thể oxy hóa
hoàn toàn bằng chất oxy hóa mạnh như bichromate kali, permanganate kali…chúng ta
phân biệt:
COD tổng :COD của mẩu đã được khuấy đều
COD tan :COD của mẩu đã được lọc qua giấy lọc 0,6µm
COD tồng – COD tan = COD rắn lơ lửng
 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biology Oxygen Demands):
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 72
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
BOD đặc trưng cho lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa hoàn toàn bằng các vi
sinh vật.
Tỉ số BOD/COD của nước thải cho chúng ta biết khả năng phân hủy sinh học
của nước thải.
BOD/COD > 0,5 : Nước thải dễ bị phân hủy sinh học
BOD/COD < 0,5 : Nước thải khó bị phân hủy sinh học
 Bùn hoạt tính:
Bùn hoạt tính là quần thể các vi sinh vật. Tùy theo chủng loại các vi sinh vật
trong bùn hoạt tính người ta phân thành bùn hoạt tính kỵ khí và bùn hoạt tính hiếu khí.
Quá trình bùn hoạt tính trong bể aerotank là quá trình sử dung bùn hoạt tính
hiếu khí để xử lý, chúng là quần thể các vi sinh vật như:
- Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc
- Vi khuẩn hiếu khí không bắt buộc
- Vi khuẩn các loại dạng sợi
- Vi khuẩn nitro hóa và denitro hóa
- Vi khuẩn loại phosphate
- Protozoa
- Nấm

GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 73
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Các vi sinh vật này cùng với các chất hữu cơ, vô cơ tạo thành các hạt bùn (bùn
kỵ khí) hay bong cặn (bùn hiếu khí). Nồng độ của chúng liên quan tới khả năng và hiệu
quả của quá trình.
 Nồng độ bùn:
Xác định bằng nồng độ chất rắn lơ lửng (SS)
 Thể tích bùn (ml/l):
Đo thể tích bùn lắng trong ống hình trụ sau 30 phút
 Chỉ số bùn SVI (ml/g):
\Thể tích bùn (ml/l)
SVI =
Nồng độ bùn (g/l)
 Các thông của quá trình:
• Tải trọng theo thể tích V:
Tải trọng theo thể tích V có thể biểu diễn qua COD, BOD, N.P và bằng lượng
của chúng (kg) được xử lý trong 1 m
3
bể phản ứng trong 1 ngày đêm.
COD
XL
(kg/m
3
)×Lưu lượng (m
3
/ngày đêm)
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 74
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
V
COD

(kg/m
3
.ngđ) =
Thể tích bể phản ứng (m
3
)
BOD
XL
(kg/m
3
)×Lưu lượng (m
3
/ngày đêm)
V
BOD
(kg/m
3
.ngđ) =
Thể tích bể phản ứng (m
3
)
COD
XL
, BOD
XL
: lượng COD , BOD được xử lý
• Tải lượng bùn (F/M):
Tải lượng bùn là lượng COD, BOD, N, P được xử lý bằng 1kg bùn trong bể
phản ứng trong một ngày đêm.
V

COD
(kg/m
3
.ngđ)
F/M
COD
(kg/kg.ngđ) =
Nồng độ bùn (kg/m
3
) × Lưu lượng (m
3
/ngđ)
V
BOD
(kg/m
3
.ngđ)
F/M
BOD
(kg/kg.ngđ) =
Nồng độ bùn (kg/m
3
) × Lưu lượng (m
3
/ngđ)
• Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
.h) Vs:

GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 75
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Vs là lượng nước chảy qua 1m
2
bề mặt bể lắng trong 1 giờ.
Lưu lượng (m
3
/h)
Vs =
Diện tích bề mặt lắng (m
2
)
• Thới gian lưu trung bình (ngày đêm) MCRT (Mean Ceel Residence
Time):
Thời gian lưu trung bình là tuổi của bùn trong hệ thống
MLSS × Thể tích
MCRT =
Lượng bùn lấy ra hằng ngày
Lượng bùn lấy ra hằng ngày là : lượng bùn dư, lượng chất rắn lơ lửng chảy theo
dòng nước ra ngoài.
1.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải:
Công nghệ tổng quát để xử lý nước thải như sau:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 76
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Sơ đồ công nghệ tổng quát hệ thống xử lý nước thải
 Xử lý cơ học:
Các quá trình xử lý cơ học nhằm gạn lọc, lắng để loại bỏ khỏi nước thải các hợp
chất không tan vô cơ nhu đất, cát cũng như các tạp chất hữu cơ có kích thước lớn ở
dạng tấm, dạng sợi… cũng như điều hòa nước thải về mặt lưu lượng, thành phần các
chất hữu cơ, hóa học…Các công trình xử lý cơ học tiêu biểu:

• Song chắn rác
• Bể lắng : lắng cát ,lắng sơ bộ.
• Bể lọc hay thiết bị lọc quay…
• Bể điều hòa.
Nhìn chung quá trình xử lý cơ học giảm nồng độ chất bẩn hữu cơ trong nước
khoảng 10 – 20% và nó có tác dụng rất đáng kể trong việc làm thuận tiện cho các quá
trình xử lý hóa lý và sinh học sau đó.
 Xử lý hóa lý:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 77
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp có chứa nồng độ các chất lơ
lửng các chất ở dạng keo, dạng nhũ tương cao, cũng như các chất vô cơ ở dạng hòa tan
trong nước, phương pháp xử lý này bao gồm các phương pháp sau: keo tụ, tuyến nổi,
hấp phụ…
• Keo tụ: làm trong và khử màu nước thải công nghiệp bằng chất
keo tụ và các chất trợ keo tụ có khả năng hấp phụ và tập trung các chất lơ lửng,
tạo thành những bông cặn có kích thước lớn hơn, do đó lắng nhanh hơn. Công
trình tiêu biểu là bể keo tụ, bể tạo bông cặn, bể lắng.
• Tuyến nổi: là tách các chất lơ lửng ra khỏi nước thải bằng cách
làm cho chúng nổi lên trên mặt nước và tách chúng ra ngoài. Một số chất keo tụ,
trợ keo tụ được đưa vào nước thải nhằm thu hút các chất bẩn. Các bọt khí tạo ra
bằng các cơ chế khác nhau (như áp lực, cơ khí) bám và các chất lơ lửng và kéo
chúng nổi lên mặt nước,sau đó hỗn hợp được loại ra ngoài. Công trình tiêu biểu
trong phương pháp này là bể tuyến nổi.
• Hấp phụ, hấp thụ: tách một số các chất hữu cơ, vô cơ, khí ở dạng
hòa tan trong nước thải công nghiệp bằng cách tập trung các chất đó lên trên bề
mặt chất rắn (hấp thụ), hoặc bằng cách thu hút các chất bẩn hoặc hỗn hợp khí
bằng các chất rắn hoặc lỏng (chất hấp thụ). Công trình tiêu biểu trong phương
pháp này là bể lọc than hoạt tính, cột trao đổi ion.
 Xử lý sinh học:

Là quá trình xử lý chất thải hữu cơ ở dạng hòa tan triệt để nhất. Đây là một quá
trình phân hủy các chất hữu cơ dưới sự tham gia của các vi sinh vật. Về cơ chế phân
hủy người ta phân biệt hai quá trình:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 78
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
• Quá trình phân hủy kỵ khí: là quá trình phân hủy các chất bẩn hữu
cơ dưới tác dụng của các vi sinh vật kỵ khí trong trong điều kiện không có oxy.
Phương trình cơ bản của quá trình phân hủy kỵ khí là:
-O
2
(CHO)
n
NS CO
2
+ H
2
O + Tế bào VSV + Sản phẩm trung gian
VKKK + CH
4
+ NH
4
+
+ H
2
S + Năng lượng
VKKK : vi khuẩn kỵ khí
• Quá trình phân hủy hiếu khí: là quá trình oxy hóa các hợp
chất hữu cơ dưới tác dụng của các vi sinh vật hiếu khí có sự tham gia
của oxy. Phương trình cơ bản của phân hủy hiếu khí là:
+O

2
(CHO)
n
NS CO
2
+ H
2
O + Tế bào VSV + Sản phẩm trung gian
VKHK + NH
4
+
+ H
2
S + H
4
+ Năng lượng
NO
4
-
SO
4
2-
VKHK : vi khuẩn hiếu khí
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 79
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Các công trình tiêu biểu : quá trình bùn hoạt tính,bể lọc sinh học, thiết bị
tiếp xúc sinh học động…phổ biến nhất là quá trình bùn hoạt tính với các kiểu
cải tiến của nó.
Có 2 cụm xử lý trong hệ thống xử lý này để xử lý 2 loại nước thải:
+ Cụm xử lý hóa lý:

Xử lý nước thải từ quá trình khử bụi, rửa rãnh tro trong
ống khói, sau đây được gọi là nước thải ống khói. Nước thải
này bị bẩn vô cơ với hàm lượng chất thải rắn lơ lửng lên đến
2000mg/l và đã được xử lý sơ bộ, giảm một phần cặn trong
một hệ thống xử lý do Trung Quốc thiết kế và xây dựng. Quá
trình xử lý tiếp theo tại hệ thống xử lý mới này nhằm tăng
cường quá trình giữ cặn trong nước thải, giảm độ màu. Quá
trình xử lý được thực hiện trong bể lọc liên tục.
+ Cụm xử lý sinh học:
Xử lý nước thải tứ quá trình công nghệ bao gồm nước
thải từ quá trình làm lạnh bơm, rửa vải lọc, nước dung cho
phòng thí nghiệm, nước làm lạnh trục gián ép, nước thải sinh
hoạt…Sau đây được gọi là nước thải công nghệ. Đây là loại
nước thải có thành phần chất hữu cơ cao. Quá trình xử lý nước
thải công nghệ sử dụng quá rình sinh học sử dụng bùn hoạt
tính .
1.2.3 Kiểm soát quá trình xử lý:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 80
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
 Giới thiệu:
Việc đánh giá hoạt động của các hệ thống xử lý sinh học được thực hiện một
cách thường xuyên để hệ thống đạt được trạng thái ổn định và tối ưu.
Việc đánh giá chính xác chỉ có thể đạt được trên cơ sở:
• Hiểu biết về các thiết bị kỹ thuật
• Hiểu biết về quá trình xử lý sinh học
• Theo dõi và phân tích thường xuyên các đặc tính của nước thải, nước đã
xử lý và các thông số quá trình
• Ghi chép các thông tin để rút ra những kinh nghiệm
 Kiểm tra chất lượng nước thải:
Tính chất nước thải quyết định quá trình xử lý

Ý nghĩa các thông số trong quá trình xử lý nước thải:
 pH:
Quá trình xử lý sinh học chỉ hoạt động tốt ở pH 6.5-8.5. Trong quá trình xử lý
sinh hóa pH của nước thải có thể thay đổi trong bể làm thoáng do một số nguyên nhân
chủ yếu sau:
 pH giảm do:
- nitro hóa
 pH tăng do:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 81
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
-
sự phân hủy các acid hữu cơ
-
khử CO
2
-
chuyển hóa nitơ thành NH
3
-
denitro hóa
Do đó rất cần thiết xác định thường xuyên pH của nước thải đầu vào và
trong các bể làm thoáng, để có nhửng điều chỉnh thích hợp.
 BOD,COD,chất rắn lơ lửng:
Nồng độ BOD, COD cùng với lưu lượng nước thải xác định tải trọng của hệ
thống. Mỗi công trình xử lý được thiết kế cho một tải trọng nhất định. Do đó cần phân
tích nồng độ BOD, COD để giữ cho tải trọng ở mức tối ưu.
Tỉ số BOD/COD cho ta biết khả năng xử lý sinh học của nước thải: BOD/COD
>0.5 có thể xử lý tốt, BOD/COD <0.5 có phần chất hữu cơ không thể xử lý sinh học.
Sự khác nhau của COD tổng và COD của mẩu lọc cho biết về lượng chất rắn lơ lửng
trong nước thải.

Việc tăng lượng chất rắn lơ lửng vô cơ không thể phân hủy sinh học làm giảm
số lượng tế bào các vi sinh vật trong bùn hoạt tính.Trong một số trường hợp lượng chất
rắn lơ lửng rất cao có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng loại bỏ bùn của bể xử
lý.
 Chất dinh dưỡng:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 82
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Nitơ và phosphor là các thành phần quan trọng nhất cho sự phát triển của bùn
hoạt tính. Nitơ và phosphor cần có với số lượng đủ để phát triển một hệ bùn hoạt tính
ổn định.
 Phosphor:
Tỉ lệ BOD/P khoảng 100/1 đủ cho nhu cầu của vi sinh. Có thể phân biệt
phosphor tổng cộng và phosphor – PO
4
3-
. Các vi sinh vật dễ hấp thụ PO
4
3-
hơn.
Phosphor hữu cơ có thể chuyển hóa thành PO
4
3-
. Một vài loại phosphor không
phân hủy sinh học và không hấp thụ được.
Tình trạng thiếu dinh dưỡng làm giảm hoạt tính của hệ thống xử lý sinh
học. Ảnh hưởng của tình trạng thiếu dinh dưỡng đôi khi chỉ được phát hiện sau
vài tuần.
 Nitơ:
Tỉ số BOD/N khoảng 100/5 là tương đối đủ cho nhu cầu của vi sinh vật.
Ở phần trên chúng ta đã phân biệt các dạng nitơ sau:

- Nitơ Kjeldahl (NH
4
+
và nitơ hữu cơ)
- NH
4
-N (nitơ – NH
3
)
- NO
3
-N (nitơ-nitrate)
- NO
2
-N (nitơ-nitrite)
NH
4
+
thích hợp hơn cho vi khuẩn. Một vài hợp chất nitơ có thể chuyển
hóa thành NH
4
+
. Một số hợp chất nitơ không thể phân hủy sinh học và không
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 83
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
thích hợp làm chất dinh dưỡng. Thông thường trong nước thải sinh hoạt không
có NO
3
và NO
2

.
Đôi khi lượng nitơ trong nước thải không đủ cho sự phát triển của vi sinh
vật. Trong trường hợp đó cần cho thêm một lượng nitơ. Việc tính toán lượng
nitơ cho thêm vào cần dựa trên lượng nitơ có thể sử dụng chứ không phải lượng
nitơ tổng cộng.
NH
+
4
không độc và không ức chế các phản ứng sinh học. Tuy nhiên, NH
3
sinh ra trong môi trường kiềm thậm chí ở nồng độ thấp khá độc. Do đó nếu
nồng độ NH
3
trong nước thải cao cần giữ cho pH < 7.
 Các chất độc ức chế:
Các chất độc ức chế cản trở các phản ứng sinh hóa: nitro hóa, phản ứng giảm
BOD/COD.
Nếu có mặt của các chất độc hại trong nước sẽ có hại cho hệ thống xử lý, do đó
cần phân tích thường xuyên.Việc quan sát sự trúng độc của vi sinh trong hệ thống
không khó (hiện tượng tạo bọt, chất lượng nước sau xử lý giảm, cản trở quá trinh nitro
hóa). Thế nhưng khi phát hiện được những điều này thường là đã quá muộn.Việc tái
tạo lại bùn bị trúng độc thường mất vài tuần lễ, vì thế cần tránh việc bị trúng độc bằng
mọi giá. Các vi khuẩn nitro hóa thường rất nhạy cảm với các hợp chất độc hại hoặc ức
chế.
 Tải trọng hữu cơ:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 84
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
Một hệ thống xử lý sinh học được thiết kế xử lý một lượng BOD, COD.
Tải trọng hữu cơ được xác định qua lưu lượng và nồng độ BOD, COD trong
nước thải. Việc kiểm tra các chỉ tiêu này rất quan trọng để đạt được quá trình ổn

định và chất luộng cao nước sau xử lý.
Việc vượt quá các giá trị thiết kế có thể dẫn đến:
- Tăng BOD, COD của nước sau xử lý
- Không đủ oxy
- Tạo bọt
- Sinh ra tảo
 Oxy hòa tan:
Chức năng của hệ thống làm thoáng là cung cấp oxy cho quá trình sinh
học. Nồng độ oxy hòa tan tối ưu trong bể làm thoáng là 1 – 2 mgO
2
/l. Nhu cầu
oxy tùy thuộc vào tải trọng hữu cơ và nồng độ bùn trong bể phản ứng. Nồng độ
oxy được đo một cách thường xuyên ở các vị trí khác nhau của thiết bị làm
thoáng.
Sự thiếu oxy dẫn đến:
- Giảm hiệu suất xử lý và giảm chất lượng nước thải sau xử
lý
- Giảm khả năng lắng, tăng số lượng vi khuẩn dạng sợi
- Ức chế quá trình oxy hóa
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 85
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
- Nồng độ oxy cao dẫn đến
- Phá tan cấu trúc dạng bông
- Giảm khả năng lắng và nước sau xử lý bị đục
- Hao tổn năng lượng
 Nhiệt độ:
Trong khoảng 5 – 30
o
C những dây phản ứng của quá trình sinh học bao
gồm sự trao đổi chất, sự tăng trưởng tế bào, quá trình nitro hóa và sự tăng

trưởng tiêu thụ oxy tính theo phương trình Arrhenius.
Ở nhiệt độ cao, sự cung cấp oxy trở nên yếu tố quyết định cho hiệu suất
của quá trình.
Độ hòa tan của oxy trong nước giảm, trong khi nhu cầu oxy tăng.
Ở nhiệt độ thấp hơn hoặc bằng 10
o
C, hoạt tính của bùn giảm và đặc biệt
khả năng nitro hóa hoàn toàn chấm dứt
 Kiểm tra nước sau xử lý:
Việc đạt tiêu chuẩn của nước thải sau xử lý là mục đích chính của quá trình xử
lý sinh học.
 pH:
pH của nước sau xử lý là một tiêu chuẩn đánh giá pH trong quá trình xử
lý và có thể làm cơ sở cho việc điều chỉnh pH nước thải
 BOD:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 86
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
BOD của nước thải sau xử lý sinh học phải rất thấp và là đại lượng đặc
trưng cho hiệu suất xử lý của quá trình.
Sự tăng BOD của nước sau xử lý có thể do những nguyên nhân sau:
- Quá tải
- Thiếu oxy
- pH không ổn định
- Thiếu dinh dưỡng
- Trúng độc
- Khuấy trộn kém
Vì thông thường người ta phân tích BOD mất 5 ngày nên khó kiểm tra
kịp thời quá trình dựa trên BOD. Do vậy ngày nay người ta thường dùng máy đo
nhanh để xác định BOD.
 COD:

COD đặc trưng cho lượng hữu cơ còn lại trong nước sau xử lý. COD bao
gồm cả thành phần có thể phân huỷ sinh học và không thể phân hủy sinh học.
Cách phân tích COD đơn giản, nhanh và chính xác.
Đối với nước thải có COD và BOD cố định, COD nước sau xử lý cũng
liên quan với BOD còn lại. COD nước sau xử lý tăng thì BOD nước sau xử lý
cũng tăng. Việc phân tích COD có thể được sử dụng cho việc kiểm soát quá
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 87
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
trình, nói chung nếu những đặc tính của nước thải ổn định (ít nhất tỷ lệ
COD\BOD).
Sự tăng COD nước sau xử lý có thể do những nguyên nhân tương tự đối
với sự tăng BOD.Tuy vậy COD cũng có thể thay đổi nếu tính chất nước thải
không ổn định (có chứa nhiều chất không phân hủy sinh học).Trong trường hợp
đó BOD tương ứng không thay đổi.
 Chất rắn lơ lửng:
Chất rắn lơ lửng cho phép chúng ta đánh giá tính chất của bùn. Sự gia
tăng chất rắn lơ lửng có thể do những nguyên nhân sau:
- Sự trương bùn
- Bùn tăng trưởng quá mạnh
- Bùn chết (sau khi trúng độc)
 Nitơ:
Như đã trình bày, nitơ rất cần cho sự phát triển của bùn hoạt tính.Việc
phân tích nitơ nước thải sau xử lý (Kjeldahl-N, ammonium-N, nitrate-N, nitrit-
N) giúp xác định lượng hiệu chỉnh lượng nitơ cho nước thải đầu vào.
Nồng độ nitơ trong nước thải là đủ nếu như tổng số amminia-N, nitrate-N
và nitrite-N trong nước đầu ra khoảng chừng 1 – 2 mg/l. Nồng độ cao hơn có
nghĩa là dư nitơ. Nếu nồng độ thấp hơn cần phải hiệu chỉnh (thêm vào).
Hiệu số giữa nitơ Kjeldahl và nitơ ammonium là nitơ hữu cơ. Nitơ hữu
cơ có thể từ những bông bùn sinh ra trong nước sau xử lý hay từ những thành
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 88

Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
phần hữu cơ không thể phân hủy sinh học của nước thải đầu vào. Lượng nitơ
này vi sinh vật không sử dụng được.
Những loại nước thải chứa một lượng lớn nitơ phải được xử lý bằng quá
trình sinh học loại bỏ nitơ. Đó là quá trình denitro hóa.
 Nitơ-Kjeldahl:
Bước đầu tiên của việc loại trừ Nitơ-Kjeldahl là quá trình chuyển hóa
nitơ hữu cơ thành N-NH
4
+
(quá trình ammonia hóa). Phần nitơ hữu cơ liên kết
lớn hơn 10mg/l có thể những nguyên nhân sau:
- Điều kiện của quá trình không ổn định (khởi
động)
- Trúng độc
- Có những hợp chất nitơ không thể phân hủy
sinh học
- Nồng độ bùn cao trong nước thải sau xử lý
(bùn cũng chứa nitơ hữu cơ)
 Ammonia-Nitơ:
Trong quá trình nitro hóa, ammonia bị oxy hóa thành nitrate và nitrite.
Quá trình chỉ diễn ra trong điều kiện thích hợp (pH, nhiệt độ, tuổi bùn, oxy, …).
Nồng độ ammonia cao cho thấy:
- Điều kiện của quá trình không thích hợp
(khởi động)
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 89
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
- Có mặt chất độc và chất ức chế
- pH không phù hợp (<6.5 hay >8.5)
- Bùn quá non

- Nồng độ oxy quá thấp
- Tải trọng nitơ quá cao
- Nhiệt độ thấp
- Nitrite/Nitrate
Trong quá trình denitro hóa, nitrate và nitrite bị khử đến N
2
và tách ra
khỏi nước thải. Quá trình denitro hóa trong điều kiện không có oxy và có một
lượng BOD (hay COD) nhất định.
Nồng độ nitrite,nitrate cao cho biết:
- Điều kiện của quá trình không ổn định (khởi
động)
- Tạo ra chất có độc tính và chất ức chế
- pH nằm ngoài khoảng 6.5 – 8.5
- Có mặt oxy
- BOD (COD) không đủ cung cấp cho quá
trình yếm khí
- Vượt quá khả năng denitro hóa
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 90
Đồ án tốt nghiệp Chương 3:Sơ lược về VB và phương thức truyền thông
- Sự ức chế của vi khuẩn tạo nitrate
 Phosphor:
Phosphor là chất cơ bản cho sự phát triển của bùn hoạt tính.Thành phần
phosphor sau xử lý cho ta thông tin về lượng phosphor trong nước thải đầu vào
(nhu cầu, liều lượng, dư thừa, …).
Nồng độ của orthorphosphate trong nước sau xử lý phải vào khoảng 1 -2
mg/l, nồng độ này nói lên rằng lượng phosphor của nước thải đầu vào đảm bảo
cho sự phát triển của bùn hoạt tính. Nếu ít hơn, lượng phosphor phải bổ sung
thêm.
Sự khác nhau giữa phosphor tổng và orthorphosphate là phosphor hữu cơ

liên kết, phosphor hữu cơ đó là:
- Thành phần tế bào vi sinh vật từ bùn trôi theo nước
thải sau xử lý
- Những hợp chất phosphor không thể phân hủy sinh
học trong nước thải đầu vào
1.2.4 Quy trình công nghệ xử lý:
 Nước thải ống khói:
GVHD:Nguyễn Văn Huy Trang 91