Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và đánh giá xử lý lọc sinh học bằng giá thể xơ dừa và dây cước nhựa trong xử lý nước thải sinh hoạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC DLKTCN TP.HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA: Môi trường & Công nghệ sinh học
BỘ MÔN: Công nghệ sinh học

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
NGÀNH: Công nghệ sinh học LỚP: 05DSH

1. Đầu đề Luận văn tốt nghiệp:
- Nghiên cứu và đánh giá xử lí lọc sinh học bằng giá thể xơ dừa và day cước
nhựa trong xử lý nước thải sinh hoạt
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
a. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
b. Nghiên cứu chạy mô hình và kết quả nghiên cứu
c. So sánh kết quả và kết luận
3. Ngày giao Luận văn tốt nghiệp: 01/04/2009
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2009
5. Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
1/ Th.s Lâm Vónh Sơn 100%
2/
Nội dung và yêu cầu Luận văn tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

Ngày 25 tháng 6 năm 2009 Người hướng dẫn chính

(ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
(Ký và ghi rõ họ tên)
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)



PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ
MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ):
Đơn vò:
Ngày bảo vệ:
Điểm tổng kết:
Nơi lưu trữ Luận văn tốt nghiệp:

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
1

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận
tình của tất cả các thầy, cô trong khoa môi trường-công nghệ sinh học. Thầy, cô đã
truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong những năm học trước để em có
thêm kiến thức thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn các anh chò tại thí nghiệm đã tạo điều kiện cho
em làm thí nghiệm tại đây.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Lâm Vónh Sơn đã tận tình hướng
dẫn, giảng dạy, giúp đỡ, động viên em trong quá trình làm đồ án này.
Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người luôn

động viên, tạo điều kiện cho em học tập và thực hiện đồ án của mình.
Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có giới hạn nên trong đồ án này vẫn còn
nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện
Võ Minh Mẫn









Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
2
MỤC LỤC

Lời cảm ơn
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài 1
1.3. Mục đích yêu cầu của đề tài 2
1.4. Nội dung nghiên cứu 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu 2

1.6. Phạm vi nghiên cứu 2
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
2.1. Tổng quan vể nước thải sinh hoạt 3
2.1.1. Khái quát về hiện trạng nước thải sinh hoạt 3
2.1.2. Những ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến đời sống của con người
2.1.2.1. Đến môi trường tự nhiên 4
2.1.2.2. Đến môi trường nhân tạo 5
2.1.3. Đặc tính của nước thải sinh hoạt 5
2.1.3.1. Thành phần vật lí 5

2.1.3.2. Thành phần hóa học 6
2.2. Tổng quan về các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt 6
2.2.1. Phương pháp cơ học 6
2.2.2. Phương pháp hóa lí 7
2.2.3. Phương pháp kết tủa – tạo bông 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
3
2.2.4. Phương pháp trung hòa 8
2.2.5. Phương pháp hấp thụ 9
2.2.6. Phương pháp oxi hóa khử 9
2.2.7. Phương pháp oxy hóa điện hóa 9
2.2.8. Phương pháp sinh học 11
2.2.8.1. Xử lí hiếu khí 11
a. Hệ thống bùn hoạt tính 11
b. Hồ sục khí 14
c. Sục khí 15
d. Phin lọc nhỏ giọt 19
e. Tổ hợp đóa quay sinh học 21

f. Lựa chọn phương pháp xử lí hiếu khí 22
2.2.9. Phương pháp khử trùng 25
2.3. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải 26
2.3.1. Vi khuẩn (Bacteria) 27
2,3.2. Virus và thực khuẩn thể 32
2.3.3. Vi nấm(Fungi) 32
2.3.4 Nấm men 33
2.3.5. Nấm mốc 34
2.3.6. Tảo (Algae) 34
2.3.7. Nguyên sinh động vật (Protozoa) 35
2.4. Lòch sử nghiên cứu và ứng dụng phương pháp sinh trưởng gắn kết trong xử
lý nước thải 36
2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí với sinh trưởng gắn kết - 36
2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp kò khí với sinh trưởng gắn kết 38
2.4.3 Vật liệu làm giá thể 40

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
4
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3. Phương pháp nghiên cứu 45
3.1. Phương pháp luận 45
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình sinh học 45
3.1.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám 47
3.1.3. Giá thể và mô hình nghiên cứu 48
3.1.3.1. Giá thể 48
3.1.3.2. Mô hình 48
3.1.3.3. Các thiết bò phụ trợ 49
a. Máy bơm khí 49

b. Thiết bò phân phối khí 49
3.2. Vận hành 49
3.3. Kết quả nghiên cứu 51
3.3.1. Giá thể sử dụng là xơ dừa 51
3.3.1.1. Tiến hành chạy thích nghi 51
3.3.1.2.Thực hiện quá trình tăng tải trọng ( chạy mô hình tónh) 52
3.3.1.3. Quá trình tăng tải trọng ( giai đoạn chạy mô hình động) 59
3.3.2. Giá thể cước nhựa 64
3.3.2.1. Kết quả giai đoạn thích nghi 64
3.3.2.2.Thực hiện quá trình tăng tải trọng ( chạy mô hình tónh) 65
3.3.2.3. Quá trình tăng tải trọng ( giai đoạn chạy mô hình động) 73
CHƯƠNG 4: SO SÁNH VÀ KẾT LUẬN
4.1. So sánh 78
4.1.1. So sánh kết quả quá trình chạy thích nghi giá thể 78
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
5
4.1.2. So sánh giai đoạn tăng tải trọng (chạy mô hình tónh) 79
4.1.2.1. Với thời gian lưu nước là 24h 79
4.1.2.2. Ứng với thời gian lưu nước là 12h 82
4.1.2.3. ứng với thời gian lưu nước là 6h 85
4.1.2.4. ng với thời gian lưu nước là 4h 88
4.1.2.5. ng với thời gian lưu nước là 2h 92
4.1.3. So sánh giai đoạn tăng tải trọng (chạy mô hình động) 95
4.1.3.1. ng với thời gian lưu nước là 24h 95
4.1.3.2. ng với thời gian lưu nước là 12h 98
4.1.3.3. ng với thời gian lưu nước là 6h 102
4.2. Kết luận 105
4.3. Kiến nghò 105

4.4. Đề xuất quy trình công nghệ 106
Tài liệu tham khảo
Phụ lục











Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
6
DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Tải trọng chất bẩn theo đầu người 4
Bảng 22.: Ứùng dụng các công trình cơ học trong xử lí nước thải 7
Bảng 2.3: Ứùng dụng các quá trình hóa lí trong xử lí nước thải 10
Bảng 2.4: Các quá trình sinh học dùng trong xử lí nước thải 22
Bảng 2.5. Tính chất vật lí của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt 41

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
7
DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính đơn giản 11
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính thông thường 12
Hình 2.3. Cấu tạo hồ hiếu khí (trên) và hồ phức tạp (dưới) 14
Hình 2.4. Khuếch tán bọt khí nhỏ và trung bình 16
Hình 2.5. Khuếch tán bọt khí lớn, thô 16
Hình 2.6. Phác họa hệ thống sục khí tónh 17

Hình 2.7. Hệ thống sục khí bằng tuabin 17
Hình 2.8. Sơ đồ sục khí bề mặt nổi 18
Hình 2.9. Phác họa sục khí bề mặt bằng chổi quay 18
Hình 2.10. Mặt cắt của màng sinh khối sinh trưởng liên kết 19
Hình 2.11. Vật liệu đỡ điển hình của phin lọc nhỏ giọt 20
Hình 2.12. Phác họa phin lọc nhỏ giọt 20
Hình 2.13. Sơ đồ tổ hợp đóa quay sinh học 21




Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
8

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, vấn đề môi trường đang rất được quan tâm, đặc biệt là vấn đề
nước thải trong các quá trình sản xuất công nghiệp, trong quá trình sinh hoạt. Hầu
hết nước thải từ các khu dân cư, nhà máy, xí nghiệp chế biến, sản xuất khi xả thải
vào môi trường đều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng
môi trường ngày càng bò suy thoái nghiêm trọng, đặc biệt là chất lượng môi trường
nước.
1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một phương pháp đang rất
được ưa dùng vì chi phí cho công nghệ này rẻ hơn so với những công nghệ khác và
ít gây tác hại phụ đến chất lượng nước sau khi xử lý. Trong đó, việc sử dụng những

giá thể dính bám để vi sinh vật phát triển dẫn đến tăng khả năng tăng hiệu quả xử
lý.
Xơ dừa và cước nhựa là vật liệu có thể tìm thấy hoặc được mua một cách
dễ dàng trên đất nước chúng ta. Chúng ta có thể tận dụng xơ trong lớp vỏ quả dừa
để tạo thành một loại vật liệu có khả năng xử lý nước thải, trong đó loại nước thải
chúng ta quan tâm là nước thải sinh hoạt. Với đặc tính tơi xốp, xơ dừa có khả năng
làm giá thể cho vi sinh vật dính bám trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt
bằng phương pháp sinh học hiếu khí.
Việc ứng dụng này cũng chỉ mới được nghiên cứu gần đây nhưng nó đã mở
ra cho chúng ta một hướng đi mới trong công nghệ xử lý nước thải.
Tuy nhiên để sử dụng loại xơ dừa và cước nhựa làm giá thể dính bám đạt
hiệu quả tốt nhất thì việc nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng xơ dừa và cước
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
9
nhựa làm giá thể trong xử lý sinh học hiếu khí là rất cần thiết. Từ đó ta có thể tìm
ra loại giá thể thích hợp nhất trong việc làm giá thể dính bám của công nghệ xử lý
nước thải sinh hoạt để chất lượng nước thải này đạt tiêu chuẩn cho phép.
1.3. Mục đích yêu cầu của đề tài
Đánh giá so sánh khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh
học bám dính hiếu khí với giá thể là xơ dừa và dây cước nhựa được bó lại có
đường kính d = 2,5 mm, chiều cao h = 15 mm.
1.4. Nội dung nghiên cứu
Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sinh hoạt sau khi lấy
từ chung cư Ngô Tất Tố, phường 25, quận Bình Thạnh.
Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với
nhiều chế độ thủy lực khác nhau để tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối
với từng loại giá thể nghiên cứu.
Đưa ra các số liệu mà giá thể có khả năng xử lý đối với loại nước thải sinh

hoạt.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng mô hình mô phỏng bể xử lý với kích thước nhỏ đặt trong phòng
thí nghiệm.
Vận hành mô hình mô phỏng với giá thể là xơ dừa và cước nhựa theo các
chế độ tải trọng khác nhau.
Kiểm nghiệm các đặc tính ô nhiễm của nước thải trước và sau xử lý để
đánh giá hiệu quả xử lý. Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên là COD, pH, SS
1.6. Phạm vi nghiên cứu
Mô hình trong phòng thí nghiệm.
Ứùng dụng đối với bể sinh học hiếu khí.
p dụng cho loại nước thải sinh hoạt.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
10

Chương 2
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1. Tổng quan vể nước thải sinh hoạt
2.1.1. Khái quát về hiện trạng nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh các nhân…chúng thường
được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình
công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của moat khu dân cư phụ thuộc vào
dân sô, vào tiêu chuan cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu tiêu
chuan nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thò thường là 100 đến 250
l/người.ngày đêm ( đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/
người.ngày đêm ( đối với các nước phát triển).

nước ta hiện nay, tiêu chuan cấp nước dao động từ 120 đến 180 l/
người.ngày đêm. Đối với khu vực nông thôn, tiêu chuan cấp nước dao động từ 50
đến 100 l/người.ngày đêm. Thông thường tiêu chuan nước thải sinh hoạt lấy bằng
80 đến 100% tiêu chuan nước cấp. Nước thải sinh hoạt từ các trung tâm thường
được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại
thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được
thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng các biện pháp tự thấm. Ngoài ra,
lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết
bò vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của người dân.


Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
11
Bảng 2.1: Tải trọng chất bẩn theo đầu người
Chỉ tiêu chất ô nhiễm
Hệ số phát thải

Các quốc gia gần gũi với
Việt Nam
Theo tiêu chuẩn Việt
Nam (TCXD-51-84)
Chất rắn lơ lửng (SS)
70 -145
50 - 55
BOD
5
đã lắng
45 - 54

25 - 30
BOD
20
đã lắng
-
30 - 35
COD
72 - 102
-
N-NH
4
+

2.4 - 4.8
7
Phospho tổng số
0.8 - 4.0
1.7
Dầu mỡ
10 - 30
-
2.1.2. Những ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến đời sống của con người
2.1.2.1. Đến môi trường tự nhiên
Nước thải sinh hoạt gay ra sự ô nhiễm môi trường tự nhiên do các thành
phần ô nhiễm:
- COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn đònh chất hữu cơ tiêu thụ moat lượng
lớn và gay thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng của hệ sinh thái
môi trường nước. nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành.
Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H
2

S, NH
3
, CH
4
…làm
cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường nước nơi tiếp nhận.
- SS: lắng động ở nguồn tiếp nhận gay điều kiện yếm khí
- Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không gay ảnh hưởng
đến đời sống của thủy sinh vật.
- Vi khuẩn gây bệnh: gay ra các bệnh lan truyền bằng đường nước tiểu
như: tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…
- N, P: nay là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong
nước quá cao dẫn tới hiện tượng phú dưỡng hóa, đó là sự phát triển bùng phát của
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
12
các loại tảo, làm cho các nồng độ oxi trong nước rất thấp vào ban đêm gay ngạt
thở và gay chất các thủy sinh vật, trong khi đó ban ngày nồng độ oxi rất cao do
quá trình hô hấp của tảo thải ra.
- Màu: màu đục hoặc đen, gay mất mỹ quan
- Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxi
2.1.2.2. Đến môi trường nhân tạo
Bên cạnh sự ô nhiễm môi trường tự nhiên, thì nước thải nói chung, nước
thải sinh hoạt nói riêng khi chưa qua xử lí mà được xả trực tiếp ra môi trường sẽ
gay mất mó quan khu vực. Đó là chưa kể đến việc phát sinh các loại dòch bệnh lạ,
ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân.
Về mặt xã hội thì nó sẽ gây ra sự bất an và thiếu tin tưởng vào các cơ
quan quản lí, từ đó sẽ kéo theo nhiều hệ lụy tiêu cực.
2.1.3. Đặc tính của nước thải sinh hoạt

Thành phần nước thải được chia thành 2 nhóm chính:
2.1.3.1. Thành phần vật lí:
Theo trạng thái lí học: các chất bẩn trong nước thải được chia thành 3
nhóm:
+ Nhóm 1: gồm các chất không tan ở dạng lơ lửng kích thước lớn (
những hạt có đường kính > 10
-1
mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương, bọt ( những
hạt có đường kính từ 10
-1
đến 10
-4
mm)
+ Nhóm 2: gồm các chất ở dạng keo ( những hạt có kích thước từ 10
-4

đến 10
-6
mm)
+ Nhóm 3: gồm các chất hòa tan ở dạng phân tử. Những hạt này có
đường kính < 10
-6
mm. chúng không tạo thành pha riêng biệt mà trở thành hệ một
pha hay còn gọi là dung dòch thật.


Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
13

2.1.3.2. Thành phần hóa học:
Thành phần hóa học: biểu thò dạng các chất bẩn trong nước thải có các
tính chất hóa học khác nhau, được chia thành 3 nhóm:
Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ. Acid vô cơ, các ion của muối phân li…(
khoảng 42% đối với nước thải sinh hoạt)
Thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, cặn bả
bài tiết…( chiếm khoảng 58%)
+ Các chất chứa Nito: ure, protein, amin, acid amin
+ Các hợp chất hidrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulose…
+ Các hợp chất có chứa phosphor, lưu huỳnh
Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…
Hình 3.1 sơ đồ minh họa về thành phần vật lí và hóa học nước thải sinh hoạt
2.2. Tổng quan về các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt:
Các loại nước thải đều chứa tạp chất gay ô nhiễm rất khác nhau: từ các
loại chất rắn không tan, đến những loại chất khó tan hoặc tan được trong nước, xử
lí nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước hoặc thải vào nguồn hay
tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm
của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lí thích hợp. Thông thường có
các phương pháp xử lí sau:
+ Xử lí bằng phương pháp cơ học
+ Xử lí bằng phương pháp hóa lí
+ Xử lí bằng phương pháp sinh học
+ Phương pháp khử trùng
2.2.1. Phương pháp cơ học:
Xử lí nước thải bằng phương pháp cơ học thực chất là áp dụng các lực
vật lí để loại bỏ các tạp chất cơ học không tan ra khỏi nước thải bằng cách gạn
lọc, lọc, lắng.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041

14
Các công trình xử lí trong phương pháp cơ học gồm có: song chắn rác,
bể lắng cát, bể vớt dầu, mỡ, bể lắng, bể lọc,… và mỗi công trình đơn vò này đều
có nhiệm vụ khác nhau và hỗ trợ nhau để loại bỏ các tạp chất cơ học tương ứng
trong nước thải.
Bảng 2.2: Ứùng dụng các công trình cơ học trong xử lí nước thải
Các công trình
ng dụng
Lưới chắn rác
Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Nghiền rác
Nghiền các chất rắn thô đến kích
thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hòa
Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD
và SS
Lắng
Tách các cặn lắng và nén bùn
Lọc
Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử
lí sinh học hoặc hóa học
Màng lọc
Tương tự như quá trình lọc,tách tảo từ
nước thải sau hồ ổn đònh
Vận chuyển khí
Bổ sung và tách khí
Bay hơi và bay khí
Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ
nước thải
Nguồn: PGS. PTS Hoàng Huệ - 1996 - Xử lí nước thải – Nhà xuất bản xây

dựng
2.2.2. Phương pháp hóa lí:
Thực chất của phương pháp hóa lí là đưa vào nước thải chất phản ứng nào
đó để gay tác động tới các chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành các chất khác
dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi
trường.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
15
Các phương pháp hóa lí thường ứng dụng để xử lí nước thải keo tụ, hấp thu,
trích li, bay hơi, tuyển nổi…
Căn cứ vào điều kiện đòa phương và yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hóa lí
là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử lí sơ bộ cho các giai đoạn xử lí tiếp
theo.
2.2.3. Phương pháp kết tủa – tạo bông:
Quá trình keo tụ tạo bông được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và
các hạt keo có kích thước rất nhỏ ( 10
-7
– 10
-8
cm ). Các chất này tồn tại ở dạng
khuếch tán và không thể loại bỏ bằng quá trình lắng vì rất tốn rất nhiều thời gian.
Để tăng hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì ta nên thêm vào
nước thải một số hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt, polymer… các chất này có
tác dụng kết dính các chất khếch tán trong dung dòch thành các hạt có kích cỡ và
tỷ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al
2
(SO

4
)
3
.18H
2
O, NaAlO
2
, Al
2
(OH)
3
Cl,
KAl(SO
4
).12H
2
O, NH
4
Al(SO
4
).12H
2
O ; phèn sắt: Fe
2
(SO
4
)
3
.2H
2

O,FeSO
4
.7H
2
O,
FeCl
3
hay chất keo tụ không phân li, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên
hay tổng hợp.
Trong khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông can chú ý:
- pH của nước thải
- Bản chất của hệ keo
- Sự có mặt của các ion trong nước
- Thành phần của các chất hữu cơ trong nước
- Nhiệt độ
2.2.4. Phương pháp trung hòa:
Nước thải thường có những giá trò pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lí
tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng
6,6 – 7,6.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
16
Trung hòa bằng cách dùng các dung dòch acid hoặc muối acid, các dung
dòch kiềm hoặc acid kiềm để trung hòa dòch nước thải.
Trung hòa bằng trộn lẫn chất thải
Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học
Trung hòa nước thải bằng acid bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung
hòa.
2.2.5. Phương pháp hấp thụ:

Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào nước
mà phương pháp xử lí sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với
hàm lượng rất nhỏ. Thông thường nay là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc
các chất có mùi, vò và màu rất khó chòu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,
keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất, như xỉ tro, xỉ mạt
sắt… trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai
loại dạng: boat và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ.
2.2.6. Phương pháp oxi hóa khử:
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxi hóa như clo ở
dạng khí và hóa lỏng, dioxit clo, clorat canxi, hypoclorit canxi va natri, kali
permanganate, kali bicromat, peoxythyro, oxy của không khí, ozon…
Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển
thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. quá trình này tiêu tốn một lượng
lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong
những trường hợp khi các tạp chất gay nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách
bằng những phương pháp khác.
2.2.7. Phương pháp oxy hóa điện hóa:
Phương pháp oxy hóa điện hóa được dùng để xử lí nước thải sinh hoạt, với
mục đích khử các chất có trong nước thải để thu hồi cặn quý (kim loại) trên các
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
17
điện cực anot. Phương pháp này dùng xử lí nước thải xi mạ Niken, mạ bạc hay các
nhà máy tẩy gỉ kim loại, như điện phân dung dòch chứa sắt sunfat và acid sunfuric
tự do bằng màng trao đổi ion sẽ phục hồi 80 – 90% acid sunfuric và thu hồi boat
sắt với khối lượng là 20 – 25kg/m
3
dung dòch.

Nếu xử lí bằng phương pháp điện phân thì nước thải có thể dùng lại được,
và dung dòch acid sunfuric có thể dùng lại cho quá trình điện phân sau.
Bảng 2.3: Ứùng dụng các quá trình hóa lí trong xử lí nước thải
Quá trình
ng dụng
Khuấy trộn
Khuấy trộn hóa chất và chất khí với
nước thải và giữ cặn ở trạng thái lơ
lửng
Tạo bông
Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ
và các hạt cặn lớn hơn để có thể tách
ra bằng lắng trong lực
Tuyển nổi
Tách hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt có
tỷ trọng xấp xỉ tỉ trọng của nước, hoặc
sử dụng để nén bùn sinh học
Hấp thụ
Tách các chất hữu cơ không được xử lí
bằng các phương pháp hóa học thông
thường hoặc bằng phương pháp sinh
học. Nó cũng được dùng để tách kim
loại nặng khử chlorine của nước thải
trước khi xả vào nguồn
Khử trùng:
- Bằng Clo
- Bằng ClO
2

- Bằng BrCl

2

Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây
bệnh
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
18
- Bằng Ozon
- Bằng tia UV
Khử Chlorine
Tách Clo còn lại sau quá trình clo hóa
2.2.8. Phương pháp sinh học:
2.2.8.1. Xử lí hiếu khí
Trong quá trình hiếu khí, tóm tắt phản ứng xảy ra như sau:
Tạp chất hữu cơ + ôxy = tế bào mới + CO
2
+ H
2
O
Nước thải chế biến thủy sản rất ít khi cần phải bổ sung các chất dinh dưỡng
(như nitơ, phôtpho), nhưng việc cung cấp đầy đủ oxy là rất quan trọng để hệ thống
hoạt động có hiệu quả.
Các quá trình hiếu khí cơ bản bao gồm: hệ thống bùn hoạt tính, hồ nước, bộ
lọc nhỏ giọt, và tổ hợp đóa quay sinh học. Các quá trình hiếu khí này được mô tả
cùng với các phương tiện dùng để sục khí.
a. Hệ thống bùn hoạt tính
Xuất hiện ở Anh từ đầu thế kỷ 20 và được mang tên này vì bùn (khối các vi
sinh vật) được tạo ra, sẽ phân hủy hiếu khí và ổn đònh lượng tạp chất rắn trong
nước thải. Hình 2.1 là sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính điển hình.

Đối với các hệ thống lớn, đặc biệt là khi dự kiến lượng nước thải thay đổi
nhiều, nên thiết kế hệ thống với nhiều bể lắng và bể sục khí. Số lượng bể phụ
thuộc vào lượng nước thải.

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính đơn giản
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
19
Lượng tạp chất hữu cơ còn lại sau quá trình xử lý sơ bộ do lắng, lọc và
tuyển nổi chảy vào bể phản ứng trong đó có chứa các vi sinh vật (bùn hoạt tính)
và được sục khí liên tục. Sau đó hỗn hợp chảy sang bể lắng thứ cấp, tại đây, các
sinh khối lắng xuống. Nước thải đã qua xử lý được xả ra sau khi khử trùng còn một
phần sinh khối được lưu chuyển ngược trở lại bể sục khí. Phải lưu chuyển sinh
khối để đảm bảo đủ lượng vi sinh vật phân hủy tạp chất hữu cơ càng nhanh càng
tốt. Lượng sinh khối tuần hoàn phụ thuộc vào nhu cầu phân hủy nhanh và sự cần
thiết để vi khuẩn kết tụ đạt yêu cầu sao cho quá trình lắng thứ cấp có thể phân
tách hết sinh khối. Nếu sinh khối được giữ lâu trong hệ thống, khả năng kết tụ của
chúng cao lên vì chúng bắt đầu tạo ra bùn cellulo tạo điều kiện thuận lợi để kết
tụ.
Các hệ thống bùn hoạt tính thông dụng nhất là: bể khuấy trộn lưu chuyển
thông thường và bể khuấy trộn lưu chuyển liên tục, trong đó nước thải được trộn
một cách triệt để (hình 2.1). Trong quá trình lưu chuyển thông thường, nước thải
lưu chuyển dọc theo bể sục khí, với dòng chảy “dích dắc” nhờ các tấm chắn hướng
dòng (hình 2.2). Nhu cầu oxy khi dùng phương pháp này cao nhất ở đầu vào vì ở
đây có nhiều tạp chất hữu cơ nhất.

Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính thông thường
Trong quá trình trộn triệt để, các dòng vào được dẫn từ các điểm khác nhau
để tạo tính đồng nhất cho hỗn hợp; nếu trộn đều, nước thải có đặc tính đồng nhất

trong toàn bộ bể phản ứng và sẽ ổn đònh hơn khi đảo trộn (do các dòng vào đã
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
20
được hòa trộn trong bể). Đối với nước thải chế biến thủy sản, phải đảo trộn khi
mật độ tạp chất hữu cơ hoặc khi lưu lượng nước thải đạt cao nhất. Có thể làm giảm
lưu lượng tối đa bằng cách ngăn giữ nước thải lại trong các bể xử lý sơ bộ. Xử lý
bằng bùn hoạt tính thông thường cần thể tích của bể phản ứng nhỏ hơn nếu vẫn
đảm bảo để dòng chảy “ dích dắc” là dòng chảy êm ả thành lớp mà điều này
thường không xảy ra.
Trong tất cả các hệ thống bùn hoạt tính, việc tách sinh khối khỏi chất lỏng
và đưa trở lại một phần vào hệ thống sao cho mật độ vi sinh vật tương đối cao để
có thể phân hủy tạp chất hữu cơ trong thời gian ngắn. Vì vậy có 2 thời gian lưu giữ
khác nhau: thời gian lưu giữ nước (
H

) là tỷ số giữa thể tích bể phản ứng (V) và
lưu lượng nước thải (Q):
H

= V/Q
và thời gian lưu giữa sinh khối (
C

) là tỷ số giữa sinh khối có trong bể phản ứng
và khối lượng sinh khối thải ra trong 1 ngày.
H

thường khoảng 3-6 giờ trong khi

C

khoảng 3-15 ngày. Thời gian lưu giữ khác nhau vì tất cả nước thải đã lọc đều
được xả nhưng chỉ một phần nhỏ bùn được thải ra. Có thể xả thẳng bùn từ bể lắng
hoặc xả bớt một phần nước ra từ bể phản ứng trước khi vào bể lắng.
Các hệ thống bùn hoạt tính thường loại bỏ được 85-95% lượng tạp chất hữu
cơ. Yếu tố chính để hệ thống hoạt động thành công là vận hành tốt và cần phải
đào tạo người vận hành. Thiết bò này phù hợp với các xí nghiệp chế biến qui mô
lớn, vận hành quanh năm nhưng không phù hợp với các xí nghiệp chế biến qui mô
nhỏ, vận hành theo mùa vì thiết bò này phải hoạt động liên tục để duy trì hệ vi
sinh vật.


Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
21
b. Hồ sục khí
Hồ sục khí thường là ao đào và hoạt động không có quá trình lưu chuyển
tạp chất rắn trong hệ thống, đây là điểm khác cơ bản so với hệ thống bùn hoạt
tính.
Có 2 loại hồ phổ biến: hồ pha trộn toàn bộ (lơ lửng hoàn toàn) trong đó
nồng độ tạp chất rắn và oxy hòa tan khá đồng đều, cả chất rắn và khối vi sinh vật
đều không lắng; hồ trộn phức hợp (hiếu khí-kỵ khí hoặc còn gọi là lơ lửng một
phần). Trong hồ phức hợp, công suất của các máy khuấy thấp làm chất rắn tích tụ
ở dưới đáy và sẽ bò phân hủy kỵ khí, trong khi phần chất rắn lơ lửng phía trên được
phân hủy hiếu khí (hình 2.3).
Công suất điện của các máy khuấy dùng trong hai hồ này khác nhau, hồ
hiếu khí 2,5-6W/m
3

; hồ trộn phức hợp 0,8-1W/m
3
. Vì ở ngoài trời nên về mùa
đông nhiệt độ nước trong hồ xuống thấp làm cho mật độ vi sinh hoạt động yếu,
thậm chí bò đóng băng. Tuy nhiên cũng có thể khắc phục một phần nhược điểm
này bằng cách đào hồ sâu. Các hồ sâu này cần có nơi phân lắng thứ cấp, có thể ở
dạng ao nông hoặc bể lắng thông thường.

Hình 2. 3. Cấu tạo hồ hiếu khí (trên) và hồ phức tạp (dưới)
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
22
Nếu sử dụng bể lắng đào dưới đất, cần có đủ thời gian để chất rắn lắng và
cũng phải có đủ điều kiện để tích tụ bùn. Có nhiều khả năng sẽ gây mùi khó chòu
do bùn lắng phân hủy và tảo có thể phát triển lên bề mặt làm cho hàm lượng chất
rắn lơ lửng trong nước thải tăng. Có thể xử lý mùi bằng cách đào bể sâu tối thiểu
2m, lưu giữ chất lỏng không quá 12 ngày để hạn chế sự phát triển của tảo.
Trong hệ thống hồ phức hợp, chất rắn tích tụ dọc theo thành và ở các góc
bể hiếu khí, còn trong hồ pha trộn toàn bộ, các chất này tập trung giữa các thiết bò
sục khí. Tạp chất rắn tích tụ sẽ phân hủy ở dưới đáy nhưng do một phần không có
khả năng phân hủy sinh học nên luôn hình thành cặn, vì vậy cần đònh kỳ loại bỏ
lượng chất rắn tích tụ này.
c. Sục khí
Hệ thống làm thoáng như ở trên cần có oxy để hoạt động. Tùy theo đặc
điểm của quá trình, có thể dùng các thiết kế khác nhau. Có thể cung cấp oxy tới
hệ thống bùn hoạt tính bằng sục khí khuếch tán, khuấy trộn bằng tuabin, thiết bò
sục khí tónh hoặc thiết bò khuếch tán bọt khí thô trên bề mặt. Hai loại cuối cùng
được sử dụng trong hồ sục khí.
Hệ thống sục khí khuếch tán (hình 2.4) được chia thành khuếch tán bọt khí

kích thước nhỏ, trung bình và thô hoặc lớn. Thiết bò khuếch tán bọt khí nhỏ được
làm từ các nguyên liệu xốp (hạt ôxít silic hoặc ôxit nhôm liên kết bằng công nghệ
gốm hoặc nhựa) tạo ra những bọt khí rất nhỏ ở bề mặt rộng giúp chuyển oxy từ
không khí tới nước thải. Thiết bò khuếch tán bọt khí cỡ trung bình có dạng ống có
đục lỗ hoặc ống được bọc bằng nhựa hoặc bằng sợi đan. Khuếch tán bọt khí thô là
những thiết bò có lỗ rỗng với nhiều dạng khác nhau để chống bò tắc (hình 2.5).
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
23

Hình 2.4. Khuếch tán bọt khí nhỏ và trung bình

Hình 2.5. Khuếch tán bọt khí lớn, thô
Khi sử dụng thiết bò khuếch tán bọt khí nhỏ hoặc mòn, phải dùng không khí
đã lọc sạch bụi để tránh bò tắc. Mặc dù thực hiện quá trình trao đổi oxy có phần ít
hiệu quả hơn nhưng thiết bò khuếch tán bọt khí thô vẫn được ưa dùng hơn vì không
sợ bụi làm tắc, giá thành và yêu cầu bảo dưỡng thấp. Chúng thường được đặt dọc
theo các khoang chứa khí, gần đáy bể sục khí.
Thiết bò sục khí tónh (hình 2.6) là các ống thẳng đứng có lớp màng bọc
ngoài và đặt ở đáy bể sục khí. Không khí nén dồn từ đáy các ống lên làm hỗn hợp
khí và nước thoát ra khỏi màng bọc, thực hiện quá trình trao đổi oxy. Thiết bò này
được sử dụng chủ yếu trong các hồ sục khí.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
24

Hình 2.6. Phác họa hệ thống sục khí tónh
Sục khí bằng tuabin là một trong những thiết bò thông dụng và đơn giản

nhất. Thiết bò này có hệ thống cánh quạt tuabin dẫn động bằng động cơ điện quay
với tốc độ cao phía trên các ống hoặc vòng, từ đó khí nén được xả ra (hình 2.7).
Bọt khí từ các ống phân tán theo vòng quay của tuabin. Tùy theo độ sâu
của bể sục khí, một trục có thể có nhiều cánh quạt. Tuabin có chức năng duy trì
lớp vi sinh vật ở tráng thái lơ lửng, phân tách và phân tán bọt khí, trong đó phân
tán bọt khí tốn năng lượng nhất.

Hình 2.7. Hệ thống sục khí bằng tuabin
Các thiết bò sục khí bề mặt thông dụng nhất được đặt trên một giàn nổi
(hình 2.8) và gồm một cánh quạt đặt trong ống nâng, cánh quạt được dẫn động từ
một động cơ không bò nhúng trong nước. Cánh quạt hút chất lỏng từ dưới phun lên
bề mặt bể. Quá trình trao đổi oxy diễn ra từ không khí qua phần nước được phun
lên và tới bề mặt nước bò xáo trộn quanh thiết bò.