Luận văn công nghệ môi trường Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI.
Việt Nam là một nước đang phát triển. Công nghiệp hóa - hiện đại hóa được xem
như chìa khóa để phát triển đất nước. Hiện nay với hơn 800.000 cơ sở sản xuất công
nghiệp và gần 70 khu chế xuất, khu công nghiệp tập trung đã đóng góp một phần lớn
vào GDP của đất nước. Bên cạnh sự phát triển của các ngành kinh tế, sự phồn vinh của
đất nước thì vấn đề luôn đi kèm với sự phát triển là ô nhiễm môi trường, một vấn đề
nhức nhối và chưa được quan tâm đúng mức. Các chất thải đủ loại của các ngành công
nghiệp với hàm lượng cao của các chất độc hại, các chất hữu cơ và kim loại nặng được
xả thẳng ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời hệ sinh thái cũng như sức
khỏe con người.
Ngoài ra, nước ta cũng là một quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao trong khu vực và
trên thế giới. Trong quá trình sinh hoạt hàng ngày của người dân, một lượng nước thải
sinh hoạt không nhỏ chưa được xử lý đã được thải ra môi trường dẫn đến tình trạng ô
nhiễm mùi và hàm lượng chất hữu cơ cao.
Do đó, vấn đề được đặt ra là làm thế nào để giảm bớt nồng độ ô nhiễm của nước
thải đến mức độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam trước khi thải ra môi trường. Vì
vậy, xử lý nước thải là một việc làm rất cần thiết và cấp bách. Thực tế là trong số các
biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải đã và đang được coi là biện pháp chủ
lực.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học,
phương pháp hoá học, phương pháp nhiệt…nhưng phương pháp luôn được hướng tới
trong các nghiên cứu và ứng dụng là xử lý sinh học, do công nghệ đơn giản, chi phí
vận hành thấp nhờ dựa vào tác nhân chủ đạo là các vi sinh vật. Cho đến nay người ta
đã xác định được rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ được tất cả các chất hữu cơ có
trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Vì vậy, việc xử lý nước
SVTH: Cao Thế Hiển Page 1
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
thải bằng phương pháp sinh học là một bước cực kì quan trọng và cần thiết trong tất cả

các hệ thống xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng các vi sinh vật hiếu khí
để xử lý nước thải là phương pháp phổ biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay.
Tuy phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí là rất
phổ biến và đã được nghiên cứu nhiều nhưng các tài liệu liên quan còn khá phân tán,
rải rác, khó nắm bắt tổng thể. Từ những băn khoăn trên và để góp phần làm rõ thêm về
vai trò của các loại vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu
khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho
phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí” đã ra đời.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi
sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước thải gây ra cho
môi trường.
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải nói chung.
- Tổng quan về các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải.
- Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí: các biến đổi hoá sinh
học và vi sinh học, động học của quá trình, các thông số ảnh hưởng, các dạng công
trình xử lý vi sinh hiếu khí
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
SVTH: Cao Thế Hiển Page 2
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Thu thập, sắp xếp và tổng hợp những tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành
một hệ thống logic và hoàn chỉnh.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
SVTH: Cao Thế Hiển Page 3
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI

2.1.1 Khái niệm về nước thải và sự ô nhiễm nước
- Nước
là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho
tất cả
các sinh
vật
trên trái
đất
.
Nếu
không có
nước
thì
chắc chắn
không có
sự
sống
xuất hiện, thiếu nước
thì
cả
n
ề
n
văn
minh
hiện
nay cũng không tồn
tại được. Từ xưa,
con
người

đã
biết đến
vai trò quan
trọng của
nước;
các nhà khoa học cổ
đại
đã coi
nước
là thành
phần cơ bản
của
vật chất
và trong quá trình phát
triển
của xã hội loài
người
thì các
nền văn
minh
l
ớ
n
của nhân
loại đều xuất hiện
và phát
triển
trên
lưu vực
của các con sông

lớn như:
n
ề
n
văn
minh
Lưỡng
Hà
ở
Tây Á
nằm ở lưu vực
hai con sông
lớn
là Tigre và Euphrate (thuộc Irak
hiện
nay);
nền văn
minh Ai
Cập ở hạ lưu
sông Nil;
nền văn
minh sông
Hằng ở
Ấn Ðộ;
nền văn
minh Hoàng Hà
ở
Trung Quốc;
nền văn
minh sông Hồng

ở
Việt
Nam
- Nước
đóng vai trò quan trọng trong
nhiều
quá trình
diễn
ra trong
tự
nhiên và trong
cuộc sống của con
người. Từ
3.000
năm trước
Công Nguyên,
người
Ai
Cập
đã
bi
ế
t
dùng
hệ
thống
tưới nước để
trồng trọt và ngày nay con
người
đã khám phá thêm

nhiều khả
năng
của
nước đảm bảo
cho
sự
phát
triển
của xã hội trong
tương
lai:
n
ướ
c
là nguồn cung
cấp thực phẩm
và nguyên
liệu
công
nghi
ệ
p
dồi dào,
nước rất
quan trọng trong nông
nghi
ệ
p,
công
nghi

ệ
p,
trong sinh
hoạt, thể
thao,
giải
trí và cho
r
ấ
t
nhiều hoạt động
khác
của con
người.
Ngoài ra
nước
còn
được
coi là một khoáng
s
ả
n
đặc biệt
vì nó tàng
trữ
một
nguồn
năng lượng lớn
và
lại

hòa tan
nhiều vật chất
có
th
ể
khai thác phục vụ cho nhu
cầu
nhiều mặt
của con
người.
Trong công
nghi
ệ
p,

ng
ườ
i
ta
sử
dụng
nước
làm nguyên
liệu
và
nguồn
năng lượng,
làm dung môi, làm
chất tải
nhiệt

và dùng
để vận
chuy
ể
n
nguyên
vật
li
ệ
u
- Nước
bao phủ 71%
diện
tích của
quả đất
trong đó có 97% là
nước mặn,
còn
lại
là
nước
ngọt.
Nước giữ
cho khí
hậu tương
đối ổn định và pha loãng các
yếu
tố gây ô
nhiễm
môi

trường,
nó còn là thành
phần cấu tạo
chính
yếu
trong
cơ thể
sinh
v
ậ
t,
SVTH: Cao Thế Hiển Page 4
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
chiếm từ
50%-97% trọng
lượng
của
cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm
70% trọng
lượng cơ thể
và
ở Sứa biển nước chiếm tới
97%. Trong 3%
lượng nước
ngọt có trên
quả
đất
thì có
kho

ả
ng

hơn
3/4
lượng nước
mà con
người
không
sử
dụng
đ
ượ
c
vì nó
nằm
quá
sâu trong lòng
đất,
bị đóng
băng, ở dạng hơi
trong khí
quyển
và
ở
dạng tuyết
trên lục
điạ
chỉ có 0, 5%
nước

ngọt
hiện diện
trong sông, suối, ao, hồ mà con
người
đã và
đang
sử
dụng. Tuy nhiên,
nếu
ta
trừ phần nước
bị ô
nhiễm
ra thì chỉ có
kho
ả
ng
0,003%
là
nước
ngọt
sạch
mà con
người
có
thể sử
dụng
được
và
n

ế
u
tính ra trung bình mỗi
người được

cung
cấp
879.000 lít
nước
ngọt để sử dụng.
Nước tự
nhiên là
nước
mà
chất lượng
và số
lượng
của nó
được
hình thành
dưới
ả
nh
hưởng
của các quá trình
tự
nhiên không có
sự
tác động của con
người.

Tùy theo độ khoáng,
nước
chia ra làm:
nước
ngọt
(lượng
muối < 1g/l),
nước lợ
(10 - 50 g/l) và
nước
muối (> 50 g/l).
Nước
ngọt chia làm:
nước
khoáng ít
(đến
200mg/l), khoáng trung bình (200 - 500mg/l),
nước
khoáng cao
(từ
500 - 1000 mg/l).
- Nước thải
là
nước
đã dùng trong sinh
hoạt, sản xuất hoặc chảy
qua vùng
đất
ô
nhi

ễ
m.
Phụ thuộc vào
điều kiện
hình thành,
nước thải được
chia thành
nước
th
ả
i
sinh
hoạt, nước
khí
quyển
và
nước thải
công
nghi
ệ
p.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 5
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Hình 2.1 tỉ lệ giũa các loại nước trên thế giới (liêm 1990)

-
Nước
thải sinh hoạt: là
nước

nhà
tắm, giặt,
hồ
bơi,
nhà
ăn,
nhà
vệ
sinh,
nước
r
ử
a
sàn nhà Chúng
chứa
kho
ả
ng
58%
chất hữu cơ
và 42%
chất
khoáng.
đ
ặ
c

điểm
c
ơ

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
khí
qu
y
ể
n
:

được
hình thành do
mưa
và
chảy
ra
từ
đồng ruộng. Chúng bị ô
nhiễm bởi
các
chất
vô
cơ
và
hữu cơ
khác nhau.
Nước
trôi qua khu
vực
dân
cư,
khu
sản
xuất
công
nghi
ệ
p,
có

thể
cuốn theo
chất rắn, dầu mỡ,
hóa
chất,
vi trùng Còn
nước
chảy
ra
từ đồng
ruộng mang theo
chất rắn,
thuốc sát trùng, phân bón
-
Nước
thải công
nghi
ệ
p
:

xuất hiện
khi khai thác và
chế biến
các nguyên
liệu hữu
c
ơ
và
vô

cơ.
Trong các quá trình công
nghệ
các nguồn
nước thải
là:
SVTH: Cao Thế Hiển Page 6
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
a.
Nước
hình thành do
phản ứng
hóa học (chúng bị ô
nhiễm bởi
các tác
ch
ấ
t
và các
sản
phẩm phản
ứ
ng)
b.
Nước ở dạng ẩm tự
do và liên
kết
trong nguyên
liệu

và
chất
ban
đầu,
đ
ượ
c
tách ra
trong qua trình
chế
bi
ế
n.
c.
Nước rửa
nguyên
liệu, sản phẩm, thiết
b
ị
.
d. Dung dịch
nước
cái.
e.
Nước chiết, nước hấp
thụ.
f.
Nước
làm nguội.
g. Các

nước
khác
như: nước bơm
chân không,
từ thiết
bị
ngưng
tụ hòa trộn,
hệ
thống
thu hồi tro
ướt, nước rửa
bao bì, nhà
xưởng,
máy móc
2.1.2 Phân loại nước thải
2.1.2.1 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 cá nhân…Chúng chứa khoảng 58%
chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều
loài vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng, phần lớn là các virus, vi khuẩn gây
bệnh…,và chúng thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Đặc điểm cơ bản
của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học
(hydratcarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và
mùi. Nước thải sinh hoạt 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 khu dân cư
phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.
Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu ô nhiễm
Hệ số tải lượng

(gam/người.ngày)
Tải lượng ô nhiễm
(kg/ngày)
SVTH: Cao Thế Hiển Page 7
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5
Amoni (N-NH
4
) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2
BOD
5
của nước đã lắng 45 – 54 57,2 – 68,7
Nitơ tổng hợp 6 – 12 7,6 – 15,2
Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1
COD 72 – 102 91,6 – 127,7
Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa
trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Bảng 2.2 Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt
STT Các chất có trong nước thải (mg/l)
Mức độ ô nhiễm
Nặng
Trung
bình
Nhẹ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Tổng chất rắn
Chất rắn hoà tan
Chất rắn không hoà tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Chất rắn lắng
Oxy hoà tan
Nitơ tổng
Nitơ hữu cơ
N-NH3
N-NO2
N-NO3
Clorua
Độ kiềm (mg CaCO3)
Chất béo
Tổng photpho

1.000
700
300
600
12
0
85
35
50
0,1
0,4
175
200
40
-
500
350
150
350
8
0
50
20
30
0,05
0,2
100
100
20
8

200
120
8
120
4
0
25
10
15
0
0,1
15
50
0
-
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 8
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
- Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngòai ra còn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ
chứa trong nước thải sinh họat bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat
cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo, và các chất béo (5 -10%). Nồng độ
chất hữu cơ trong nước thải sinh họat dao động trong khỏang 150 –450% mg/l theo
trọng lượng khô. Có khỏang 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những
khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử
lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
- Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống
và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa

lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc
BOD
5
có 1 mối tương quan nhất định.
- Nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu
cầu cho quá trình xử lý sinh học.
- Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất
hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thoát ra
khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
2.1.2.2 Nước thải công nghiệp
Là lọai nước thải sau quá trình sản xuất, có thành phần và tính chất phức tạp hơn so
với nước thải sinh hoạt và phụ thuộc vào loại hình công nghiệp. Đặc tính ô nhiễm và
nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình công nghiệp
và chế độ công nghệ lựa chọn.
Bảng 2.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công
nghiệp
Ngành công nghiệp Các chất ô nhiễm Nồng độ (mg/l)
Nhà máy luyện thép
NH
3
-N 200
N hữu cơ 100
SVTH: Cao Thế Hiển Page 9
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Phenol 2.000
Xi mạ Cr
+6
3 – 550
Nhựa dẻo

COD 23.000
TOC 8.800
Hồ thải từ công đoạn dán gỗ
COD 2.000
Phenol 200 – 2.000
P-PO
4
9 – 15
Phân bón
BOD
5
4.500
Chất rắn lơ lửng 10.000
Giết mổ gia súc
BOD
5
400 – 2.500
Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000
Bột giấy và giấy
BOD
5
100 – 350
Chất rắn lơ lửng 75 – 300
Thuộc da
BOD
5
700 – 7.000
Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học, PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.

- Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là một loại nguyên liệu thô hay phương
tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt. Nước
cấp cho sản xuất có thể lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn
nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng. Nhu cầu về cấp nước
và lưu lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Lưu lượng nước
thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được
sản xuất.
- Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong một ngành công
nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản
xuất hoặc điều kiện môi trường.
2.1.2.3 Nước thải là nước mưa
- Đây là lọai nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo theo các chất cặn
bã, dầu mỡ,… khi đi vào hệ thống thóat nước.
- Những nơi có mạng lưới cống thoát riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng
với mạng lưới cống thoát nước mưa. Nước thải đi về nhà máy xử lý gồm: nước sinh
SVTH: Cao Thế Hiển Page 10
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
hoạt, nước công nghiệp và nước ngầm thâm nhập, nếu sau những trận mưa lớn không
có hiện tượng ngập úng cục bộ, nếu có nước mưa có thể tràn qua nắp đậy các hố ga
chảy vào hệ thống thoát nước thải. Lượng nước thâm nhập do thấm từ nước ngầm và
nước mưa có thể lên tới 470m
3
/ha.ngày.
- Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa. Đây là trường
hợp hầu hết ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta. Lượng nước chảy về nhà máy
gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm thâm, và một phần nước
mưa.
- Trong những tác động mạnh nhất của mưa đến môi trường nước là hiện tượng mưa
acid. Mưa acid là sự lắng tụ các chất khí tạo ra acid như CO

2
, SO
x
NO
x
Cl
2
…bởi tuyết,
sương mù, bụi và các tác nhân gây sự lắng đọng khác từ không khí. Tác động dễ nhận
thấy sau những trận mưa acid là làm chua đất, chua nước. Ảnh hưởng rất xấu đất khu
hệ sinh vật đất và khu hệ sinh vật nước.
2.1.3 Các chất gây nhiễm bẩn nước
- Các yếu tố vật lý: nhiệt độ cao hay thấp, pH, biến đổi màu nước.
- Các yếu tố hóa học: các chất hữu cơ, vô cơ, các hợp chất chứa nitơ, hợp chất chứa
photpho và các kim loại nặng.
+ Các chất hữu cơ khó phân hủy: thuộc các chất hữu cơ có vòng thơm, các chất đa
vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ,…Chúng tồn tại lâu dài trong môi trường và
cơ thể sinh vật gây độc tích lũy. Hàm lượng các chất này trong nguồn nước tự nhiên
rất thấp.
+ Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: là các hợp chất protein, hydratcacbon, chất béo có
nguồn gốc động vật và thực vật. Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong
nước thải sinh hoạt, từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các chất này chủ yếu làm
suy giảm các chất hòa tan trong nước.
+ Các kim loại nặng: hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và
động vật. Trong nước thải công nghiệp thường chứa các kim loại nặng là chì, thủy
ngân, crom, cadimi, asen…
SVTH: Cao Thế Hiển Page 11
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
+ Các ion vô cơ: các ion vô cơ có nồng độ cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước

biển. Trong nước thải có một lượng khá lớn các hợp chất vô cơ tùy thuộc vào các
nguồn nước thải.
- Các yếu tố sinh học: virus, vi khuẩn gây bệnh, vi nấm nguyên sinh động vật, các
loài giun sán.
2.2 THÀNH PHẦN LÝ HÓA HỌC CỦA NƯỚC
T
HẢI
Nước thải chứa rất nhiều loại hợp chất
khác nhau,
với
số
lượng
và nồng độ cũng thay
đổi rất
khác nhau. Có
thể
phân
loại
tính
chất nước thải như
sau:
2.2.1 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
(dòng
ch
ả
y).
- Màu:
nước thải mới
có màu
hơi
nâu sáng, tuy nhiên nhìn chung màu
nước
th
ả
i
thường
là màu xám có
vẩn
đục. Màu
sắc
của
nước thải sẽ
bị thay đổi đáng
kể
n
ế
u

như
nó bị
nhiễm
khu
ẩ
n,
khi đó
nước thải sẽ
có màu đen tối.
- Mùi: mùi có trong
nước thải
sinh
hoạt
là do có khí sinh ra
từ
quá trình phân hủy
các
hợp chất hữu cơ
hay do có một số
chất được đưa
thêm vào trong
nước
th
ả
i.
Nước
thải
sinh
hoạt
thông

thường
có mùi mốc,
nhưng nếu nước thải
bị
nhiễm
khu
ẩ
n
thì nó
sẽ
chuy
ể
n
sang mùi
trứng
thối do
sự tạo
thành H
2
S trong
n
ướ
c.
-
N
h
i
ệ
t
độ:

nhiệt
độ của
nước thải thường
cao
hơn
so
với nhiệt
độ của nguồn
n
ướ
c
sạch
ban
đầu, bởi
vì có
sự
gia
nhiệt
vào
nước từ
các đồ dùng trong gia đình và các máy
móc
thiết
bị công
nghi
ệ
p.
Tuy nhiên, chính
những
dòng

nước thấm
qua
đất
và
lượng
nước mưa
đổ xuống
mới
là nhân tố làm thay đổi một cách đáng
kể nhiệt
độ của
n
ướ
c.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 12
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
- Lưu
lượng:
thể
tích
thực
của
nước thải
cũng
được
xem là một trong
những
đ
ặ

c
tính
vật
lý của
nước thải,
có
đơn
vị là
m
3
/người.ngày. Hầu hết
các
thiết
bị
xử
lý
đ
ượ
c
thiết kế để
xử
lý
nước thải
có
lưu lượng
0,378 – 0,756
m
3
/người.ngày. Vận
tốc dòng

chảy
luôn thay
đổi
trong ngày.
2.2.2 Tính chất hóa học
- Các thông số mô
tả
tính
chất
hóa học
thường
là: số
lượng
các
chất hữu cơ, chất
vô
cơ
và
chất
khí.
Để

đơn giản hơn,
ta có
thể
xác định tính
chất
hóa học của
nước
th

ả
i
thông qua các thông số: độ
kiềm,
BOD, COD, các
chất
khí hòa tan, các
hợp
ch
ấ
t
Nito, pH, P, các
chất rắn (hữu cơ,
vô
cơ, huyền
phù và không tan), và
n
ướ
c.
-
Độ

ki
ề
m
:

đặc trưng
cho
khả năng

trung hòa axit,
thường
là độ
kiềm
bicarbonate,
carbonate, và hydroxide.
Độ

kiềm thực chất
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 20
o
C. BOD
5

trong
nước thải
sinh
hoạt thường nằm
trong
kho
ả
ng
100 – 300mg/l.
- Nhu cầu oxy hóa học (COD): dùng
để
xác định
lượng chất
bị oxy hóa trong
n
ướ
c
thải.
COD
thường nằm
trong
kho
ả
ng
200 – 500 mg/l. Tuy nhiên, trong
nước
th
ả
i
công

nghi
ệ
p,
nồng
độ
này có
thể
gia
tăng
một cách đáng
k
ể
.
- Các chất khí hòa tan: đây là
những
khí có
thể
hòa tan
được
trong
nước thải.
N
ướ
c
thải
công
nghi
ệ
p

thường
có nồng
độ
oxy
tương đối
th
ấ
p.
-
Hợp
chất chứa N: số
lượng
và các
loại hợp chất chứa
N
sẽ
thay đổi trong
t
ừ
ng
dạng nước thải
khác nhau
(nước thải chưa xử
lý và
nước thải
sau
xử
lý
ở
dòng ra). N

thường
đi kèm vòng
tuần
hoàn oxy hóa và nồng
độ
của nó
sẽ giảm dần. Phần lớn
N
chưa
được xử
lý trong
nước thải sẽ
chuy
ể
n
sang
dạng
N
hữu cơ
hay N-NH
3
. Nồng
độ
N
trong
nước thải thường
là 20 – 85 mg/l; trong đó N
hữu cơ thường ở
kho
ả

ng
8 – 35 mg/l,
còn nồng
độ
N-NH
3
thường từ
12 – 50 mg/l.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 13
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
- pH: đây là cách
để
nhanh chóng phát
hiện
tính axit của
nước thải.
Giá trị pH dao
động trong
kho
ả
ng

từ
1 – 14.
Để

xử
lý
nước thải

một cách có
hiệu quả
thì pH
ch
ỉ
nên
nằm
trong
kho
ả
ng
6,5 – 9 (lý
tưởng hơn
là
từ
6,5 – 8).
- Phospho: đây là nhân tố
cần thiết
cho
hoạt động
sinh hóa,
nhưng
chỉ nên
hiện
di
ệ
n
với
một
lượng

tối
thiểu, hoặc sẽ được loại
bỏ sau quá trình
xử
lý
bậc
hai. Số
lượng
P
dư
thừa
có
thể
gây rối dòng
chảy
và làm
tăng trưởng
quá
mức
các
loại tảo.
Nồng độ P
thường
trong
kho
ả
ng
6 – 20 mg/l. Quá trình
loại
bỏ

hợp chất
photphat trong các
chất
tẩy rửa
có
ảnh hưởng
quan trọng
đến
khối
lượng
P trong
nước
th
ả
i.
- Các chất rắn:
hầu hết
các
chất
ô
nhiễm
trong
nước thải
có
thể được
xem là các
chất rắn.
Mục đích của
việc xử
lý

nước thải
là
nhằm loại
bỏ các
chất rắn
ho
ặ
c
chuy
ể
n
chúng sang
dạng
ổn định
hơn
và
dễ xử
lý. Các
chất rắn
có
thể được
phân
loại
dựa
vào thành
phần
hóa học của chúng
(hữu cơ
hay vô
cơ), hoặc bởi

các
đ
ặ
c
tính
vật
lý (có
thể lắng
đọng, nổi trên
mặt nước,
hay
ở dạng
keo). Nồng
độ
tổng các
chất rắn
trong
nước thải thường
dao
động
trong
kho
ả
ng
350 – 1200 mg/l.
+ Các
chất rắn hữu cơ:
bao gồm C, H, O, N, và có
thể được
chuy

ể
n
thành CO
2
và
H
2
O khi cháy
ở nhiệt độ
550
o
C.
+ Các
chất rắn
vô
cơ: thường
không bị
ảnh hưởng bởi sự
cháy.
+ Các
chất rắn lơ lửng: loại chất rắn
này
thường
bị
giữ lại bởi
các
bể
lọc
đệm
v

ậ
t
liệu xơ,
và có
thể được
phân
loại
nhỏ
hơn như:
tổng các
chất răn lơ lửng
(TSS), các
chất rắn lơ
lửng dễ
bay
hơi
(VSS), và các
chất rắn lơ lửng
cố định. Ngoài ra chúng còn
được
phân
loại
thành 3 thành
phần dựa
vào
khả năng lắng đọng:
các
chất rắn
có
khả năng lắng

đọng, các
chất rắn
nổi trên
mặt
và
dạng
keo. Tổng hàm
lượng
các
chất rắn lơ lửng
trong
nước thải thường từ
100 – 350 mg/l.
+ Các
chất rắn
tan:
loại chất rắn
này
sẽ
đi qua
được
các
bể
lọc
đệm vật liệu
x
ơ
,
và cũng
được

phân
loại
thành: tổng hàm
lượng
các
chất rắn
tan
được
(TDS), các
chất rắn
tan
dễ
bay
hơi,
và các
chất rắn
tan cố định. Tổng hàm
lượng
các
chất rắn
tan
được nằm
trong
kho
ả
ng
250 – 850 mg/l.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 14
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng

- N
ư
ớ
c
:
luôn là thành
phần cấu tạo
chính của
nước thải.
Trong một số
trường
h
ợ
p,
nước
có
thể chiếm đến từ
99,5% - 99,9% trong
nước thải (thậm
chí ngay
cả
trong
nước thải
ô
nhiễm nặng nhất
thì hàm
lượng
các
chất bẩn
cũng chỉ

chiếm
0,5%; còn
đối với
nguồn
nước thải được
xem là
sạch nhất
thì nồng
độ
này là 0,1%).
2.3 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác nhau:
từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chất tan trong
nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có thể đưa nước
đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó chúng ta thường
dựa vào những đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích
hợp.
Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải như sau:
- Xử lý bằng phương pháp cơ học.
- Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học.
- Xử lý bằng phương pháp sinh học.
2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoan đầu của quá trình xử lý
nước thải hay còn gọi là quá trình xử lý sơ bộ hay là quá trình tiền xử lý. Qúa trình này
dùng để loại bỏ các tạp chất không tan có trong nước thải, bao gồm các tạp chất vô cơ
và hữu cơ có trong nước. Nó là một bước đệm nhằm đảm bảo tính an toàn cho các
công trình và thiết bị của các quá trình xử lý tiếp theo của hệ thống xử lý nước thải.
Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học có nhiều phương pháp khác nhau, tuy
nhiên tuỳ theo thành phần và tính chất nước thải xử lý mà các công trình sau đây có
thể áp dụng:

2.3.1.1 Thiết bị chắn rác
Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn giữ
những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, các công
SVTH: Cao Thế Hiển Page 15
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song và lưới chắn rác được cấu tạo
bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy
theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn
rác thô, trung bình hay rác tinh.
Thiết bị chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoạc có thể đặt trước
miệng xả của nhà máy sản xuất.
Lưới chắn rác thường đặt nghiêng một góc 45 - 60º so với phương thẳng đứng, khe
rộng mắt lưới thường 10 - 20mm.
Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch
bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới.
2.3.1.2 Thiết bị nghiền rác
Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng
trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm. Trong thực tế cho thấy
việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho
các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân
phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào
các tuabin…. Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng.
2.3.1.3 Bể điều hòa
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và
tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau
xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Có 2 loại bể điều hòa:
− Bể điều hòa lưu lượng.
− Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng.

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài
dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động
thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài
dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều
SVTH: Cao Thế Hiển Page 16
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc
tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.
2.3.1.4 Bể lắng cát
Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh,
mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm
cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau.
Bể lắng cát thường đặt sau song chắn rác và đặt trước bể điều hoà lưu lượng.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
− Bể lắng cát ngang.
− Bể lắng cát đứng.
− Bể lắng cát tiếp tuyến.
− Bể lắng cát làm thoáng.
2.3.1.5 Quá trình lắng
Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi
nước thải. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:
− Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn,
chất bẩn lơ lửng không hòa tan.
− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh,
bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận
Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các
loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể
lắng radian).
2.3.1.6 Quá trình 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 được chúng. Người ta tiến hành quá trình lọc nhờ các
vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 17
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc, hoặc sỏi, thậm chí cả
than nâu, than bùn hoặc than gỗ. Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước
thải và điều kiện địa phương.
Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc chậm, lọc nhanh, lọc chảy
ngược, lọc chảy xuôi…
2.3.1.7 Quá trình tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn
hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp
quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt.
Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay lám đặc bọt.
Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất
lơ lửng và làm đặc bùn sinh học.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không
khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các
bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp
lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban
đầu.
Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các
hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trongthời gian ngắn.
2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý và hoá học
Bản chất chung của quá trình xử lý hoá lý và hoá học là áp dụng các quá trình vật lý
và hoá học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dung phương pháp cơ học loại
bỏ được.
Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất ô nhiễm

và các hoá chất thêm vào. Các phương pháp thường được sử dụng là oxy hoá và trung
hoà. Đi đôi với các phương pháp này còn kèm theo các quá trình kết tủa và nhiều hiện
tượng khác.
Các công trình tiêu biểu của phương pháp này bao gồm:
SVTH: Cao Thế Hiển Page 18
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
2.3.2.1 Quá trình keo tụ, 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. Các chất này tồn tại ở dạng khuếch tán và không thể loại bỏ
bằng quá trình lắng vì 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 hoá chất như phèn nhôm,
phèn sắt, polymer… các chất này có tác dụng kết dính các chất khuếch tán trong dung
dịch thành các hạt có kích cỡ và tỉ trọng lớn hơn nên sẽ lắng nhanh hơn.
Trong khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông cần 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
Các phương pháp keo tụ có thể là keo tụ bằng chất điện li, keo tụ bằng hệ keo
ngược dấu. trong quá trình xử lý nước thải bằng chất keo tụ, sau khi kết thúc giai đoạn
thuỷ phân các chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, phèn kép), giai đoạn tiếp theo là giai
đoạn hình thành bông cặn. Để cho quá trình tạo bông cặn diễn ra thuận lợi người ta
xây dựng các bể phản ứng đáp ứng các chế độ khuấy trộn. Bể phản ứng theo chế độ
khuấy trộn được chia làm 2 loại: thuỷ lực và cơ khí. Thông thường, sau khi diễn ra quá
trình keo tụ tạo bông, nước thải sẽ được đưa qua bể lắng để tiến hành loại bỏ các bông
cặn có kích thước lớn mới được hình thành.
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước thải vì sau khi tạo
bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các

chất phân tán không tan gây ra màu.
2.3.2.2 Phương pháp trung hoà
Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để
ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình
SVTH: Cao Thế Hiển Page 19
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải. Trung hòa
còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. Mặt khác
muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và
điều chỉnh pH về 6.6 - 7.6
Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm
hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.
Ngoài ra, có thể tận dụng nước thải có tính acid trung hòa nước thải có tính kiềm
hoặc ngược lại.
2.3.2.3 Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước thải bằng
cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương
tác giữa các chất bẩn hoà tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học).
Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa pha lỏng
và pha rắn. Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt
độ. Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ xảy ra mạnh nhưng nếu quá cao thì có thể diễn ra
quá trình khứ hấp phụ. Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả năng hấp
phụ của các hạt rắn khi cần thiết.
Những chất hấp phụ có thể là : than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng
trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlômit, cao lanh, tro và các
dung dịch hấp phụ lỏng. Bông cặn của những chất keo tụ (hydroxit của kim loại) và
bùn hoạt tính từ bể aeroten cũng có khả năng hấp phụ.
2.3.2.4 Phương pháp trích ly
Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng dung môi

nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hoà tan chất bẩn
trong dung môi cao hơn trong nước.
Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau : cho dung môi vào trong nước thải và
trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. Tiếp đó cho qua bể lắng. Do sự chênh lệch
SVTH: Cao Thế Hiển Page 20
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và để tách biệt chúng ra bằng
phương pháp cơ học.
2.3.2.5 Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn
trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất
này gọi là ionit (chất trao đổi ion). Chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nước thải khỏi các kim loại như
Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và
chất phóng xạ. Phương pháp này được dùng phổ biến làm mềm nước, loại ion Ca
+2
và
Mg
+2
ra khỏi nước cứng.
Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên
hoặc tổng hợp.
Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý
cao. Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước
cấp và nước thải.
2.3.2.6 Phương pháp xử lý bằng màng
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau.
Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc thậm chí cả
một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ thấm của các

hợp chất đó qua màng.
Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương
tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải.
2.3.2.7 Khử khuẩn
Dùng các hoá chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun
sán…để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng.
Khử khuẩn có thể dùng hoá chất hoặc các tác nhân vật lý như ozon, tia tử ngoại.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 21
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Hoá chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật trong
một thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi, không còn dư lượng
gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác.
Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước javen, vôi clorua, các
hipoclorit, cloramin B…Đây là các hợp chất của clo, đảm bảo là những chất khử
khuẩn đáp ứng được các yêu cầu trên, đồng thời cũng là các chất oxi hoá.
Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử khuẩn thường được đặt ở cuối quá
trình trước khi làm sạch nước triệt để và chuẩn bị đổ vào nguồn.
2.3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải, có khả năng
phân hoá những hợp chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hoá và trở thành những
chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước.
Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Điều kiện tự nhiên: bao gồm các công trình: cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc,
cánh đồng tưới nông nghiệp, hồ sinh học.
- Điều kiện nhân tạo: có thể chia thành 2 loại:
+ Phương pháp xử lý sử dụng vi sinh vật hiếu khí: các vi sinh vật hoạt động trong
điều kiện môi trường được cung cấp oxi liên tục, gồm các công trình như: bể lọc sinh
học, bể aerotank…

+ Phương pháp xử lý sử dụng vi sinh vật kị khí: các vi sinh vật hoạt động trong điều
kiện môi trường không có oxi, gồm các công trình như bể UASB, bể UAF…
2.3.3.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc
Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy,
nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực
vật.
SVTH: Cao Thế Hiển Page 22
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều
kiện tự nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.
Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên,
cách xa khu dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có
thể ở nơi đất á sét, nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm
kịp.
2.3.3.2 Cánh đồng tưới nông nghiệp
Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để
tưới lên các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô.
Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:
- Thu nhận nước thải quanh năm
- Thu nước thải theo mùa
Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác,
bể lắng cát hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý
kiến chuyên gia nông nghiệp.
2.3.3.3 Hồ sinh học
Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy
hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các
chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác.
Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ
không được thấp hơn 6ºC.

Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm
sạch của hồ.
Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:
+ Nuôi trồng thuỷ sản.
+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
+ Điều hoà dòng chảy.
Có các loại hồ sinh học sau đây:
SVTH: Cao Thế Hiển Page 23
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
+ Hồ kỵ khí.
+ Hồ kỵ hiếu khí
+ Hồ hiếu khí.
2.3.3.4 Bể lọc sinh học
Nguyên lý hoạt động dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật hoạt động ở màng
sinh học, oxi hoá các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải.
Có các loại sau:
+ Bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước.
+ Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước.
+ Bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các hạt cố định.
+ Đĩa quay sinh học RBC.
2.3.3.5 Bể xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính (aerotank).
Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để
trộn đều và giữ cho bùn ở tình trạng lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxi cho vi sinh
vật oxy hoá chất hữu cơ có trong nước thải.
Vị trí của bể aerotank là sau bể lắng 1 và trước bể lắng 2.
Nguyên tắc hoạt động: nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ
hoà tan và chất lơ lửng đi vào bể aerotank, tại đây các vi khuẩn và vi sinh vật trong bể
chuyển hoá các chất hữu cơ phức tạp này thành các chất đơn giản hơn là các chất trơ
không hoà tan và thành các tế bào mới.

Có 2 quá trình sinh hoá xảy ra trong bể aerotank là:
+ Quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật.
+ Quá trình hoạt động của enzyme hay quá trình chuyển hoá vật chất hữu cơ có trong
nước thải ở các bể aerotank.
2.3.3.6 Bể UASB
Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước thải
đi lên qua nền bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng. Khí metan tạo ra
ở giữa lớp bùn. Hỗn hợp khí lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với
SVTH: Cao Thế Hiển Page 24
Lớp: 08CSH2
Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
quy trình này bùn tiếp xúc được nhiều với chất hữu cơ và quá trình phân huỷ xảy ra
tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện kị khí sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ,
giúp việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho chúng ổn định. Bọt khí và hạt
bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên các bọt khí
sẽ vỡ và hạt bùn được tách ra và lắng xuống. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng,
vận tốc dòng hướng lên phải ở khoảng 0.6-0.9m/h.
2.3.3.7 Bể lên men có thiết bị trộn và có bể lắng riêng (ANALIFT).
Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị điều
chỉnh bùn tuần hoàn. Giữa 2 thiết bị chính có đặt một thiết bị khử khí để loại khí tắc
trong các cục vón.
Bể phản ứng có lớp chống ăn mòn ở phía trong, có lớp cách nhiệt để duy trì nhiệt
độ mong muốn. Khuấy trộn bằn cách bơm khí vào bình chứa làm bằng vật liệu không
gỉ.
Bể lắng coi như một thiết bị cô đặc, vì bùn tách ra có nồng độ cao và từ đây cho
bùn hồi lưu trở lại bể phản ứng. Tỉ lệ bùn tuần hoàn khoảng 50-100%.
Phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng, thích hợp đối với việc xử lý
phân chuồng, xử lý các nước thải đặc như trong công nghiệp đồ hộp, cất cồn, công
nghiệp hoá chất, bột giấy, đường.
Hiệu quả của phương pháp: loại bỏ được BOD

5
tới 80-95%, COD từ 65-90%.
2.2 VAI TRÒ CỦA PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Trong quá trình xử lý nước thải, nước thải được xử lý qua nhiều giai đoạn và được
sử dụng bằng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó, mỗi phương pháp giúp loại bỏ
một loại chất thải khác nhau:
- Quá trình xử lý cơ học: thường được áp dụng để loại bỏ các tạp chất không tan, các
loại tạp chất rắn có kích cỡ lớn có trong nước thải, bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu
SVTH: Cao Thế Hiển Page 25
Lớp: 08CSH2