công nghệ xử lý nước thải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & THỰC PHẨM
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHÓM 2:
1. Nguyễn Hồng Giang 11116019
2. Đinh Trọng Nghĩa 11116043
3. Phan Thị Cao Nguyên 11116046
4. Đoàn Thị Bích Thảo 11116060
5. Nguyễn Minh Tuấn 11116077
GVHD: Trịnh Khánh Sơn
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
GIỚI THIỆU
Respirometry là một thuật ngữ chung bao gồm một số kỹ thuật để có được ước tính
về tỷ lệ trao đổi chất của vật có xương sống , động vật , thực vật , mô, tế bào hoặc các vi
sinh vật thông qua một biện pháp gián tiếp sản xuất nhiệt.
Các thiết bị lên men (fermentation plant) sử dụng nguyên liệu thô để biến đổi thành
một loạt các sản phẩm. Trong các quá trình riêng, một số lượng các loại phế liệu khác
nhau được thải ra. Các chất thải điển hình bao gồm thành phần hữu cơ không phân hủy
và vô cơ trung gian, các tế bào vi khuẩn và các chất rắn lơ lửng khác, chất trợ lọc, nước
rửa từ công đoạn làm sạch, nước làm mát động cơ, nước của dung môi, axit, kiềm, nước
thải sinh hoạt. Trước đây, các chất thải đó có thể được thải trực tiếp xuống khu đất hay
nguồn nước gần đó. Đây là phương pháp đơn giản và rẻ tiền nhưng hiện nay thì nó rất ít
khi được áp dụng, bởi vì nó rất có hại cho môi trường. Với mật độ dân số ngày càng tăng
và công nghiệp mở rộng, việc nhận thức về ô nhiễm môi trường đã nâng cao, nhu cầu xử
lý và điều khiển việc xử lý đã đang và sẽ phát triển. Chính quyền và các cơ quan đã tích
cực hơn trong việc phòng chống ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt và công
nghiệp. Hiện nay, pháp luật của hầu hết các nước phát triển đều quy định về việc xả chất
thải, có thể là khí đốt, chất lỏng hoặc chất rắn (Fisher, 1977; Hill, 1980; Masters năm
1991; Brown, 1992). Pháp luật ở Anh quy định về việc xử lý chất thải và ô nhiễm môi
trường được ban hành bởi Luật Ô Nhiễm Môi Trường 1990 (HMSO, 1990, 1991). Chúng

ta có thể tìm hiểu thêm thông tin về pháp luật cũng như chính sách về môi trường trong
các văn bản sau đây: Haigh (1990); Tromans (1991) và Hughes (1992).
Với các chất thải lỏng, chúng có thể được xử lý qua hệ thống xử lý nước thải đô thị
(STW). Thông thường, việc xử lý phụ thuộc vào thành phần, độ đậm đặc (hay độ cứng)
và tốc độ dòng chảy trong một đơn vị thể tích của nước thải. STWs đã lên kế hoạch xử lý
nước thải của chế phẩm liên tục với tốc độ dòng chảy ổn định thích hợp. Vì vậy, nếu quá
trình sản xuất công nghiệp lớn và liên tục xả nước thải thì cần phải có một bể chứa để
điều hòa dòng nước thải (tham khảo thêm trong tài liệu [2], trang 289). Ở một số nơi, hệ
Nhóm 2 2
TP.Hồ Chí Minh, 10/2013
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
thống cống chưa đủ hoặc chất thải nhiều dẫn đến các công ty xử lý nước thải và cơ quan
quản lý phải xử lý sơ bộ trước khi xả xuống cống. Trong một số trường hợp, thiết bị xử lý
nước thải phải được lắp tại nhà máy. Việc xả bất kỳ loại nước thải nào xuống cống đều
được tính phí và chi trả cho các công ty xử lý.
Thông thường, nước thải đã xử lý không chứa các chất độc hại ảnh hưởng trực tiếp
đến hệ thực vật thủy sinh, động vật. Thật không may, hầu hết các chất thải đều chứa
lượng chất hữu cơ cao có thể dễ dàng bị oxy hóa (bởi sự tấn công của vi sinh vật) và do
đó làm suy yếu đáng kể nồng độ oxy hòa tan trong nước (trừ khi nước thải đó loãng hơn).
Điều này được thể hiện qua “đường cong nồng độ oxi hòa tan” (the oxygen sag curve)
trong hình 11.1(tham khảo thêm trong tài liệu [4], trang 38). Các loài thủy sinh khác nhau
chịu đựng nồng độ oxy tối thiểu khác nhau (kết quả là một số loài sẽ chết ở các vùng
nước ô nhiễm) và trong các vùng khác nhau với sự gia tăng mật độ cá thể sẽ làm cho
nồng độ oxy ngày càng thấp đi.
Hình. 11.1. Đường cong nồng độ oxy hòa tan
Nước thải có thể được xử lý bằng nhiều cách khác nhau: thu hồi các phế phẩm hữu
cơ (như chất thải rắn) và bán chúng để tạo thành sản phẩm phụ bổ sung trong thức ăn gia
súc hoặc một chất dinh dưỡng sử dụng trong môi trường lên men (fermentation media)
(chương 4). Việc bán sản các chất hữu cơ đó giúp bù đắp chi phí cho quá trình xử lý.
Điều này khiến chúng ta nhận ra rằng nước không còn là nguyên vật liệu rẻ nữa (chương

Nhóm 2 3
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
4, 12), do đó chúng ta sẽ có lợi thế khi tái sử dụng và giảm thiểu lượng sử dụng nước, đó
là điều tốt (Ashley, 1982). Hiển nhiên, việc giữ vệ sinh tốt sẽ dẫn đến giảm lượng nước
sử dụng và khối lượng nước thải ra. Hiện nay, việc kiểm soát ô nhiễm (kết hợp với tái chế
và tái sử dụng nguyên vật liệu, giảm thiểu chất thải và chất thải tại nguồn) là những yếu
tố quan trọng (được xem xét đến trong việc thiết kế và hoạt động của bất kỳ cơ sở sản
xuất nào) và nó sẽ cs thể là đối tượng của bộ luật mới trong lĩnh vực này (Lading, năm
1992; Donaldson, năm 1993; McLeod và O'Hara, 1993).
NỒNG ĐỘ OXY HÒA TAN LÀ CHỈ TIÊU QUAN TRỌNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG NƯỚC
Từ lâu, oxy là điều cần thiết cho sự sống còn của hầu hết các sinh vật, quan trọng là
phải đảm bảo đầy đủ lượng oxy hòa tan trong sông (bể, bể nhân tạo), nếu chúng được
quản lý thỏa đáng. Tốt nhất, nồng độ oxy tối thiểu là 90% trong nồng độ bão hòa ở nhiệt
độ môi trường và độ mặn của nước. Do đó, điều quan trọng là phải hiểu được nước thải
có chứa các dung dịch và chất rắn hữu cơ ảnh hưởng như thế nào đến nồng độ oxy hòa
tan. Một phương pháp đánh giá được sử dụng rộng rãi là "nhu cầu oxy sinh hóa" (BOD),
BOD là thước đo lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) oxy hóa các
chất hữu cơ có trong nước thải (ở một nhiệt độ và trong một khoảng thời gian xác định ).
Nồng độ oxy trong nước thải hoặc sự pha loãng nó ra, được xác định trước và sau khi
nuôi cấy trong bóng tối ở 20
o
trong 5 ngày. Lượng oxy giảm có thể xác định bằng phương
pháp chuẩn độ và kết quả được biểu diễn ở dạng số mg oxy trung bình trên mỗi dm
3
mẫu.
Các chất khoáng dinh dưỡng và các chủng vi khuẩn giống thích hợp thường được thêm
vào các mẫu ban đầu để đảm bảo điều kiện phát triển tốt nhất. Những thử nghiệm chỉ là
một ước tính sự phân hủy sinh học của nguyên liệu đầu vào (ở đây là các chất hữu cơ), do
đó phải hạn chế và chống lại các hợp chất đó là điều không thể bỏ qua được (SCA,1989).

Việc kiểm tra BOD tuy mất đến 5 ngày, nhưng nó là cần thiết để xác định “nhu cầu
oxy hóa học” (COD), COD là một phép kiểm tra hóa học chỉ cần vài giờ để hoàn thành.
Dựa trên việc xử lý mẫu với một lượng xác định kali dicromat trong môi trường axit
được đun sôi, trong 2,5-4 giờ và sau đó chuẩn hóa lượng dicromat dư bằng sắt II amoni
Nhóm 2 4
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
sulfat (Fe(NH
4
)
2
(SO
4
)
2
) (HMSO, 1972) (tham khảo thêm trong tài liệu [4], trang 25). Các
chất hữu cơ bị oxy hóa tỉ lệ với lượng kali dicromat đã dùng. Trong các thí nghiệm trên,
hầu hết các chất đều bị oxy hóa gần như hoàn toàn, bao gồm cả những chất không phân
hủy sinh học. Trong một số trường hợp mà các cơ chất gây độc cho vi sinh vật, COD là
phương pháp phù hợp để đánh giá mức độ xử lý cần thiết. Tỉ lệ BOD:COD cho nước thải
thường giữa 0,2:1 và 0,5:1. Tỉ lệ này tương đối ổn định trong các nước thải sinh hoạt.
Nước thải công nghiệp (có các thành phần và tải trọng khác nhau) có tỉ lệ BOD:COD dao
động đáng kể. Tỉ lệ BOD:COD rất thấp sẽ đòi hỏi một nồng độ các chất hữu cơ không
phân hủy sinh học cao và như vậy quá trình xử lý sinh học sẽ không hiệu quả (Ballinger
and Lishka, 1962; Davis, 1971).Các kiểm tra thay thế có thể dùng được để biểu thị nhu
cầu về oxy của nước thải, bao gồm cả giá trị của tổng cacbon hữu cơ (TOC) và giá trị
pemaganat (HMSO, 1972; American Public Health Asociation, 1992).
KHẢO SÁT KHU VỰC
Để đạt hiệu quả kinh tế cho một kế hoạch xử lý chất thải thì điều cần thiết trước hết
là phải khảo sát toàn bộ hoạt động khu công nghiệp. Muốn chia nhỏ công trình ra, phải có
kiến thức về các loại vật liệu khác nhau để tránh tổn thất, lãng phí dung môi, sử dụng quá

nhiều nước hay ô nhiễm nước không cần thiết mà có thể được tái chế, thu hồi hoặc tái sử
dụng trong hệ thống. Các yếu tố và nồng độ thích hợp, được liệt kê trong bảng 11.1 được
biết đến ở hầu hết các cơ sở sản xuất mà các đơn vị đó có thể hoạt động trong một
khoảng thời gian nhất định.
Nhiều khảo sát cho thấy cần phải có sự kiểm soát tốt hơn việc sử dụng nước và nên
xác định các nguồn nước không bị ô nhiễm và nhiễm bẩn, mà có thể được tái sử dụng
chúng trong các nhà máy sản xuất. Dòng chất thải được tập trung lại và phải được giữ
riêng biệt nếu chúng có chứa chất có thể được phục hồi thu lợi nhuận.Quá trình xử lý
nước thải cũng có hiệu quả kinh tế cao hơn khi chúng ta xử lý nước thải có nồng độ cao
thay vì xử lý một lượng lớn nước thải đã pha loãng ( do chúng ta sẽ tiết kiệm được dung
tích bề lắng và chi phí bơm nước thải), với điều kiện là nồng độ nước thải không đạt tới
ngưỡng gây độc hay ức chế cho quá trình xử lý sinh học.
Nhóm 2 5
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Các loại chất thải khác nhau có thể được kiểm tra trong phòng thí nghiệm và trên
một quy mô thí điểm để đánh giá các phương pháp hóa học và xử lý sinh học tối thích.
Khi biết các pH của nước thải, các mẫu sẽ được trộn vào nhau để tìm pH trung tính. Một
loạt các thử nghiệm khác nhau có thể được sử dụng để thiết lập các phương pháp để làm
giảm nồng độ muối, đông tụ các hạt huyền phù, hạt keo và để phá vỡ nhũ tương. Các xét
nghiệm sinh học thường được sử dụng bao gồm respirometry, thử nghiệm thông khí-bình
cầu (Otto và cộng sự, 1962) và các thí nghiệm nuôi cấy liên tục. Bình cầu nhỏ
respirometers (Warburg hoặc Gilson) và điện cực oxy được sử dụng ban đầu nhằm thiết
lập các điều kiện sử dụng trong quá trình oxy hóa sinh học của nước thải và để thử
nghiệm sự có mặt của các vật liệu độc hại. Respirometers lớn (Simpson và Anderson,
1967) rất hữu ích để dự đoán tỷ lệ xử lý nước thải và nhu cầu oxy. Những cặn bã trong
các bình cầu có thể được phân tích để xem có bất cứ thành phần khó phân hủy nào hay
không. Việc sử dụng các bể nuôi cấy liên tục trong quy mô phòng thí nghiệm có gắn máy
bơm hồi lưu bùn và bể lắng sẽ cung cấp các thông tin chi tiết hơn (Ramanthan and
Gaudy, 1969). Điều kiện để hoạt động quy mô lớn phải đề xuất tỷ lệ thức ăn và thông khí
có thể được thử nghiệm và đánh giá. Kết quả từ tất cả các thí nghiệm này có thể giúp đỡ

trong việc thiết kế của một nhà máy quy mô tầm cỡ.
Nếu cuộc khảo sát toàn diện thì chúng ta có thể lập kế hoạch chương trình xử lý
chung cho các vị trí và xây dựng nó.
1. Các nguồn nước có thể được tập hợp lại và tái sử dụng.
2. Các dòng chất thải cô đặc có chứa chất thải có thể tái chế làm thực phẩm, thức
ăn gia súc, phân bón, nhiên liệu.
3. Các chất thải độc hại cần được xử lý đặc biệt, hay các axit hay kiềm cần được
trung hòa.
4. Các chất thải được xả ra dưới điều kiện sản xuất tối đa.
5. Nước thải có thể được thải trực tiếp, không qua xử lý vào đất hoặc nguồn nước
và không gây ra bất kỳ ô nhiễm
6. Các nước thải có thể thải xuống hệ thống cống.
Nhóm 2 6
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Bảng 11.1: Các yếu tố để điều tra trong khảo sát khu vực.
Tốc độ dòng chảy hàng ngày
Biến động trong dòng chảy hàng ngày, hàng tuần và theo mùa (season)
BOD/COD
Chất rắn lơ lửng
Độ đục
pH
Nhiệt độ
Mùi và vị
Màu
Độ cứng (hay độ đậm đặc)
Mức độ (hay hiệu suất) làm sạch.
Phóng xạ
Độc tố hoặc các chất ức chế đặc trưng (ví dụ như kim loại nặng, phenol …vv)
Khi tất cả các thông tin liên quan đã được thu người ta có thể dự đoán quy mô và
loại nhà máy xử lý nước thải cần thiết, chi phí vốn và hoạt động của nó. Sau đó có thể

được so sánh với chi phí công ty nước để xử lý chất thải tại một STW có và không có nhà
máy xử lý tại chỗ. Nên nhớ rằng các công ty nước thải có thể tập trung xử lý tại chỗ trước
khi thải ra hệ thống thoát nước và trong nhiều trường hợp sẽ đặt ra giới hạn cho lưu
lượng tối đa và nồng độ các chất phân tích cụ thể.
NỒNG ĐỘ CỦA NƯỚC THẢI TỪ CÁC QUÁ TRÌNHLÊN MEN
Rõ ràng, các phần trước của chương này cho thấy sự hiện diện của các hạt và các
chất hữu cơ tan trong nước ở mật độ cao sẽ dẫn đến mức độ BOD cao. Điều này chính
xác cho tất cả các quá trình lên men theo quy mô lớn. Một môi trường ban đầu giàu chất
hữu cơ sẽ được chuyển hóa thành sinh khối và các chất chuyển hóa sơ cấp, thứ cấp.
Nhóm 2 7
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Không may, các sản phẩm thường chiếm tỷ lệ nhỏ so với nguyên liệu ban đầu, thậm chí
ngay cả trong một quá trình lên men đạt hiệu quả. Các chất thải còn lại sau khi đã chưng
cất rượu whisky có thể chiếm tới 90% các chất hữu cơ thô ban đầu, trong khi ở một quá
trình lên men kháng sinh nước thải có thể vượt quá 95%.
Dữ liệu cho một loạt các nước thải từ quá trình lên men được tóm tắt trong bảng
11.2. Các BOD trong nhiều mẫu thì cao hơn nhiều so với nước thải sinh hoạt và một số
có thể được so sánh với nước thải có độ đậm đặc cao như nước thải từ sản xuất giấy bằng
công nghệ sulfit (tham khảo thêm trong tài liệu [1], trang 236). Từ những dữ liệu ở trên,
chúng ta dễ dàng nhận thấy rõ rằng nước thải từ các quá trình lên men có thể dẫn đến
những vấn đề tiềm ẩn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và gây tốn kém để xử lý,
nếu như không có quá trình lên kế hoạch xử lý tốt. Một số bước có thể được thực hiện để
giảm chỉ tiêu BOD trong một quá trình. Một số bước đó sẽ được thảo luận trong chương
này. Việc lựa chọn nguyên liệu một cách cẩn thận có thể tác động đáng kể đến loại và số
lượng nước thải được tạo thành. Nguyên liệu thô với giá rẻ nhất để đáp ứng được nhu cầu
dinh dưỡng của vi sinh vật có thể không lý tưởng nếu sản lượng sản phẩm, chi phí thu
hồi, chi phí xử lý chất thải và giá trị sản phẩm phụ có thể được xem xét cùng nhau. Giá
trị BOD cao của nấm sợi (40,000-70,000 mg dm
-3
) sẽ chỉ ra rằng, thông thường bất kỳ

sinh khối nào cũng được giữ tách biệt với chất thải và nó có thể được bán như một sản
phẩm phụ. Điều đó cũng đáng giá khi cô đặc một phần chất lỏng, ví dụ : trong công
nghiệp sản xuất rượu và bã rượu (10,000-25,000 mg dm
-3
) sẽ sản xuất một phần dung môi
khô có thể bán được.
Các chất chuyển hóa hoặc các thành phần của một số chất thải từ quá trình lên men
có thể rất độc hại, gây ô nhiễm và sẽ đòi hỏi tiêu hủy hoàn toàn, ví dụ như hóa chất hay
các phương pháp nhiệt, trước khi xử lý. Sự cần thiết của một chiến lược xử lý sẽ góp
phần đáng kể vào tổng chi phí của quá trình. Một trong những chất chuyển hóa là
avermectin sản xuất từ quá trình lên men Streptomyces avermitilis. Ở đây tất cả các dòng
chất thải từ quá trình này được thu nạp và bất kỳ avermectin có mặt bị suy thoái về
phương diện hóa học (Omstead và các cộng sự).
Nhóm 2 8
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Bảng 11.2: Chỉ số BOD của các chất thải (mg dm
-3
)
Chất thải BOD Tài liệu tham khảo
Nước thải sinh hoạt
Dung dịch sunfit từ nhà máy
giấy
Beer:
a) Bã ép hạt còn lại
b) DD từ bã cây hoa bia
c) Nước rửa men
d) Bia hỏng
e) Rửa chai
Quá trình làm mạch nha:
a) Chất rắn lơ lửng

b) Chất thải
c) Rửa hạt
Chất thải nhà máy bia
Bã rượu công nghiệp
Bã chưng cất
Sản xuất nấm men
Chất thải kháng sinh
Penicillin
a) Sợi nấm ẩm từ bộ lọc
b) Chất lọc
c) Nước rửa
Dung dịch streptomycin còn
lại
Dung dịch aureomycin còn lại
Dung môi
350
20.000-40.000
15.000
7430
7400
Lên đến 100.000
550
1240
20-204
1500
1400-1800
10.000-25.000
10.000-25.000
3000-14.000
5000-30.000

40.000-70.000
2.150-10.000
210-13.800
2450-5900
4000-7000
Lên đến 2.000.000
Boruff (1953)
Abson và Todhunter (1967)
Kozirowski và Kucharski
(1972)
Fang và các cộng sự (1990)
Blaine (1965)
Jackson (1960)
Boruff (1953)
Jackson (1960)
Boruff (1953)
Kozirowski và Kucharski
(1972)
XỬ LÝ VÀ LOẠI BỎ CHẤT THẢI:
Đối với một nhà máy thì quá trình xử lý nước thải là quá trình thông qua cuối cùng,
được xác định một cách rõ ràng bởi một số nhân tố, trong đó quan trọng nhất là việc kiểm
Nhóm 2 9
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
soát được thực hiện bởi các cơ quan ở nhiều nước về số lượng cũng như chất lượng của
chất thải và cách thức nó được thải ra (Fisher, 1977). Phạm vi của phương pháp loại bỏ
chất thải có thể được xem xét như sau:
1. Chất thải được thải vào đất, sông hay biển ở trạng thái chưa được xử lý.
2. Chất thải được đem đi và xử lý ở một bãi rác hoặc thiêu hủy.
3. Chất thải được xử lý một phần ở tại chỗ trước khi tiếp tục xử lý hoặc loại bỏ bằng
một trong những tuyến đường khác.

4. Một phần của nước thải chưa được xử lý và thải ra như ở 1 hoặc 2, phần còn lại
được xử lý tại hệ thống xử lý chất thải hoặc tại chỗ trước khi thải ra.
5. Tất cả chất thải được gửi đến các hệ thống xử lý nước thải để xử lý, mặc dù hệ
thống có thể chấp nhận nó một cách miễn cưỡng, dẫn đến việc yêu cầu một số xử
lý sơ bộ tại chỗ, xác định tỷ lệ xả và thành phần chất thải.
6. Tất cả nước thải được xử lý tại nhà máy trước khi thải ra.
THẢI BỎ:
Ở biển và sông:
Cách xử lý đơn giản nhất là thải ra bờ biển hoặc cửa sông lớn thông qua một đường
ống (được lắp đặt bởi các nhà máy sản xuất hoặc chính quyền địa phương) nối dài dưới
mức nước thấp. Trong trường hợp này có thể có xử lý sơ bộ một ít và phụ thuộc hoàn
toàn vào mức độ pha loãng trong nước biển.
Nếu chất thải được xả ra sông phải bảo đảm các yêu cầu địa phương hoặc cơ quan
có hệ thống thoát nước. Ở Anh theo tiêu chuẩn Ủy ban Hoàng gia (a Royal Commission
standard) yêu cầu BOD tối đa (5 ngày) là 20mg dm
-3
và đình chỉ chất rắn ở 30mg dm
-3
(tiêu chuẩn 20:30). Các tiêu chuẩn khắt khe thường được áp dụng, tùy thuộc vào việc sử
dụng các nguồn nước tiếp nhận, chẳng hạn như tiêu chuẩn 10:10; ngoài ra, mức độ nitơ
amoniac có thể được quy định. Giới hạn trên thường nghiêm ngặt đối với các kim loại và
hóa chất độc hại có thể giết chết động vật (đặc biệt là cá) và thực vật, như sulphit, xianua,
phenol, đồng, kẽm, cadimi, asen, vv… Ngày nay, người ta rất khó có thể xả một chất thải
công nghiệp mà không có một số hình thức xử lý sơ bộ trước đó.
Hồ oxy hóa (ao hồ sinh học) (Oxidation ponds hay lagoons)
Nhóm 2 10
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Các lagoon, bể giữ, hồ oxy hóa, có thể được sử dụng trong một số ngành công
nghiệp nếu có sẵn đất với chi phí hợp lý. Trong các ngành công nghiệp theo mùa có vốn
đầu tư vào nhà máy nước thải, phương pháp này thường được sử dụng nhưng khó đảm

bảo. Lagoon thông thường bao gồm một lượng nước nông được bao bọc bởi nền tường
không thấm nước. Hồ oxy hóa thường sâu 1-2m. Chúng có thể được thiết kế để duy trì
điều kiện hiếu khí từ đầu đến cuối, nhưng ở bề mặt thường là phân giải hiếu khí và gần
phía dưới là kỵ khí, sau đó chúng được gọi là hồ hiếu khí tùy ý (facultative ponds). Trong
quá trình phân giải hiếu khí, oxy được cung cấp từ bề mặt của hồ và do sự quang hợp của
tảo. Bể sâu hơn (được gọi là đầm phá) được khuấy cơ học để cung cấp khí. Đầm phá
được xây dựng và hoạt động một cách đơn giản, nhưng rất tốn kém về diện tích đất.
Chúng có thể được sử dụng như là phương pháp xử lý duy nhất, kết hợp cả hai quá trình
vật lý (trầm tích) và sinh học, nhưng chất thải tạo ra có thể không đạt tiêu chuẩn để được
chấp nhận tại địa phương. Hoặc chúng có thể dùng để xử lý sơ bộ ban đầu hay 'đánh
bóng' chất thải từ quy trình xử lý thứ cấp (tham khảo thêm trong tài liệu [1], trang 139;
trong tài liệu [2], trang 155; trong tài liệu [3], trang 102 và trong tài liệu [4], trang 211 ).
Cánh đồng tưới (cánh đồng ngập nước nhân tạo) sử dụng cách tưới phun (Spray
irriration)
Chất thải lỏng có thể dùng trực tiếp cho đất như là nước tưới hay phân bón khi
chúng có một số tác dụng có lợi đối với đất và thực vật. Nếu phương pháp xử lý này
được sử dụng, thì cần phải có một diện tích đất lớn gần nhà máy sản xuất nơi có lượng
mưa thấp và trung bình. Chi phí đường ống dẫn thường là yếu tố hạn chế khi sử dụng các
kỹ thuật này. Colovos và Tinklenberg (1962) đã mô tả việc xử lý chất thải kháng sinh và
steroid với BOD từ 5.000-20.000 mg dm
-3
. Các loại rác thải ban đầu được khử trùng bằng
clo để giảm BOD và mùi hôi khó chịu, sau đó được phun lên đất cho đến khi tương
đương với lượng mưa là 38 mm thì hoàn tất. Quá trình này được lặp đi lặp lại theo chu kỳ
hàng tháng để cải thiện sự tăng trưởng của thực vật. Khi thích hợp, chất thải rắn có thể
được rải vào đất như một loại phân bón và chất dinh dưỡng cho đất. Cách làm này là phổ
biến với cặn của nước thải, Mbagwu và Ekwealor (1990) đã báo cáo về việc sử dụng các
Nhóm 2 11
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
loại ngũ cốc bia để nâng cao năng suất của đất. Không phân biệt chất thải là lỏng hay rắn,

nồng độ kim loại nặng và một số thành phần hữu cơ sẽ được giám sát và kiểm soát một
cách cẩn thận để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng (tham khảo thêm trong tài
liệu [1], trang 146-150 và trong tài liệu [2], trang 145-154).
Giếng thấm (Well disposal)
Giếng bỏ hoang, giếng khoan hoặc hầm mỏ có thể cung cấp một, phương pháp xử lý
ít tốn kém và lý tưởng khi khối lượng chất thải còn hạn chế, các địa tầng dưới lòng đất
phù hợp và nguy cơ nhiễm bẩn các nguồn nước dùng để cung cấp nước là không đáng kể
(Zajic, 1971). Melcher (1962) đã mô tả việc sử dụng các giếng sâu 500 m để thường
xuyên xử lý:
Hỗn hợp này có độ pH từ 4-5 và COD từ 40.000-60.000 mg dm-3 tăng lên đến
100.000 mg dm-3 và được bơm vào các giếng từ 50 đến 100 dm3 min-1.
Khảo sát cẩn thận địa chất thủy văn là cần thiết để chứng minh rằng xử lý chất thải
trong giếng sẽ không gây ô nhiễm và đe dọa các nguồn nước ngầm(tham khảo thêm
trong tài liệu [3], trang 99).
Chôn lấp (Landfilling)
Chôn lấp (tham khảo thêm trong tài liệu [3], trang 100) là một phương pháp xử lý đối
với chất thải rắn ở đô thị (MSW) và chất thải công nghiệp. Nó sử dụng các khoảng trống
tự nhiên hoặc nhân tạo (ví dụ như các mỏ đất sét bị bỏ hoang) để các chất thải có thể lắng
đọng ở đó. Chất thải rắn và chất lỏng có thể lắng đọng được hay không thì phải phụ thuộc
vào sự hạn chế áp đặt bởi các giấy phép ở nơi đó. Lượng chất thải lỏng độc hại được cho
phép thoát ra từ nơi này phải được kiểm soát chặt chẽ nếu không sẽ đe dọa đến sự ô
nhiễm nước ngầm (khi mức độ BOD lên đến 30.000 mg dm
-3
). Nước thải được tạo thành
Nhóm 2 12
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
từ dịch lắng đọng, nước xam nhập vào khối chất thải một cách tự nhiên thông qua quá
trình ngưng tụ hay thấm từ bề mặt và nước cũng được tạo thành từ sự họat động của vi
sinh vật kỵ khí thông qua quá trình phân giải các chất hữu cơ trong rác thải chôn lấp.
Hoạt động của vi sinh vật tương tự như trong phân giải kỵ khí sẽ dẫn đến việc sản xuất

khí gas ở bãi chôn lấp (LFG) và có thể đạt được 50-60% methane, nếu thu thập hiệu quả
sẽ cung cấp một nguồn năng lượng hữu ích (Freestone et al. 1994).
Thiêu hủy (Incineration)
Một số thiết kế có trong quá trình thiêu hủy chất thải rắn và hoặc chất lỏng tại chỗ
hoặc tại một lò đốt rác thải thương mại, bao gồm lò thiêu quay, buồng hóa lỏng và nhiều
lò thiêu. Nhiệt độ đốt cần được kiểm soát cẩn thận để tiêu diệt và ngăn chặn sự hình
thành của dioxin và furan (xảy ra vào khoảng 300 ˚ và 800 ˚), và sự tiêu hủy hoàn toàn
được thực hiện ở nhiệt độ trên 1000 ˚ với thời gian duy trì là 1 giây. Khí thải từ lò đốt cần
làm sạch để loại bỏ các hạt bụi, hơi axit, vv… bằng cách sử dụng máy lọc tĩnh điện,
xylone thủy lực và máy lọc ướt để tuân thủ các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường ở địa
phương. Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu hủy thì đắt tiền hơn chôn lắp một cách
đáng kể, với chi phí xử lý chất thải MSW bằng phương pháp thiêu hủy phải tốn $37 tấn
còn chôn lắp chỉ tốn $10 tấn (Smith, 1993).
Loại bỏ chất thải bằng hệ thống cống rãnh
Chính quyền thành phố và các công ty xử lý chất thải chấp nhận đưa nó vào hệ
thống cống rãnh và họ muốn chắc chắn rằng:
1. Các công trình xử lý nước thải có khả năng đối phó với khối lượng nước thải được
ước tính.
2. Chất thải sẽ không gây nhiễu quá trình xử lý được sử dụng tại các hệ thống thải.
3. Khi đi qua hệ thống, trong chất thải không có các hợp chất không thay đổi và gây
ra các vấn đề khi thải ra nguồn nước
Theo thông lệ, các chính quyền địa phương yêu cầu cần phải xử lý sơ bộ trước khi
thải ra hệ thống cống rãnh để giảm thiểu những ảnh hưởng của chất thải công nghiệp.
QUÁ TRÌNH XỬ LÝ
Nhóm 2 13
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Chất thải của quá trình lên men có thể được xử lý tại chỗ hoặc tại STW bởi bất kỳ
hoặc trong ba phương pháp sau đây:
1. Xử lý vật lý
2. Xử lý hóa học

3. Xử lý sinh học
Việc chọn lựa các quá trình xử lý và thải bỏ được sử dụng trong mỗi nhà máy cá
nhân sẽ phụ thuộc vào hoàn cảnh địa phương.
Quá trình xử lý có thể được mô tả theo các kiểu sau đây (tham khảo thêm trong tài
liệu [1], trang 121) :
1. Xử lý sơ cấp (bậc I); phương pháp vật lý và hóa học, ví dụ như sự lắng đọng, đông
tụ vv…
2. Xử lý thứ cấp (bậc II); phương pháp sinh học (ví dụ như bùn hoạt tính) được tiến
hành sau khi xử lý sơ cấp.
3. Xử lý tam cấp (bậc III); phương pháp vật lý, hóa học hoặc sinh học (ví dụ như vi
lọc, bộ lọc cát và sự tưới cỏ) được sử dụng để nâng cao chất lượng chất lỏng từ
các giai đoạn trước (Forster. 1985).
4. Điều tiết bùn và xử lý; phương pháp vật lý, hóa học và sinh học. Sự phân giải kỵ
khí thường được sử dụng với điều kiện (thuận lợi hơn để làm khô) bùn được sản
xuất trong các giai đoạn trước đó. Sau khi tách nước (ví dụ như bằng cách lọc ly
tâm), bùn có thể được xử lý bằng cách đốt, chôn lấp, vv…
Xử lý vật lý
Việc loại bỏ chất rắn lơ lửng bằng các phương pháp vật lý trước khi xử lý sinh học
sẽ làm giảm mức độ BOD của nước thải một cách đáng kể. Trong gần như tất cả các quá
trình lên men các tế bào được tách ra từ phần chất lỏng trong quá trình thu hồi (chương
10). Rõ ràng, các quá trình sinh khối cần phải được xem xét. Tế bào nấm men từ các quá
trình khác có thể là một sản phẩm thương mại, nhưng các tế bào của vi sinh vật không
phải luôn luôn được tiêu thụ, đặc biệt là khi bị nhiễm chất trợ lọc. Trong trường hợp này,
khi các tế bào và chất trợ lọc là chất thải, thì vật liệu thu hồi có thể được giải quyết trong
hai cách cơ bản:
1. Chất thải được loại bỏ mà không cần qua bất kỳ các quá trình xử lý khác.
Nhóm 2 14
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
2. Phần lớn chất thải được giảm kích thước bằng máy ép cơ khí với một bộ lọc ép,
máy ly tâm, máy lọc chân không hoặc ép băng tải. Chất thải được nén sau đó đem

đốt (Grieve, 1978) hoặc xử lý tại các bãi chôn lấp.
Chất thải rắn được tạo ra trong một số quy trình trước khi được bổ sung các chủng
vi sinh vật giống. Trong các nhà máy, hạt mạch nha vẫn được dùng, nên sàng lọc thô
hoặc máy ly tâm "xoáy nước" có thể được sử dụng để loại bỏ hạt từ hèm rượu sau khi
được nghiền nát. Mỗi thùng bia (180 dm
3
) sản xuất khoảng 5kg ngũ cốc (khối lượng ẩm).
Nếu sử dụng cây hoa bia (không phải là chất chiết xuất), thì chúng sẽ được thu hồi qua
sàng lọc tại bộ phận thu hồi (‘hop back’). Dư lượng này có thể lên 250g mỗi thùng. Sau
đó cả hạt lẫn chất thải của hoa bia được tách nước cơ học trước khi đem bán hoặc thải bỏ.
Các cặn bã (sau khi chưng cất) trong sản xuất rượu whisky có thể được thông qua sàng
lọc (kích thước lỗ 1 mm). Sau khi sàn, các hạt được tách nước cơ học, sấy khô bằng máy
sấy quay (rotary driers) để mang lại một dư lượng có khả năng thương mại được gọi là
hạt sản xuất rượu (Distillers’ grain). Theo một cuộc khảo sát ở Scotland, khoảng một nửa
các nhà máy chưng cất rượu whisky đã làm bay hơi các chất thải dành cho một syrup có
chứa 45% chất rắn, trộn với hạt đã qua sàn lọc, sấy khô và sản phẩm cuối cùng được đem
bán, gọi là ‘Distillers’ Dark Grain’, như một loại thức ăn gia súc chất lượng thấp (Mackel,
1976).
Quá trình vật lý được lắp đặt cho việc xử lý chất thải ban đầu chính có thể bao gồm
các giai đoạn sau:
1. Sàng lọc, để loại bỏ các vật chất lớn lơ lửng và nổi trên bề mặt.
2. Máy nghiền, để giảm kích thước hạt.
3. Vận tốc đường truyền không thay đổi (~ 0,3 m s
-1
), để loại bỏ hạt vụn tránh thiệt
hại cho nhà máy trong các quá trình sau.
4. Bể lắng để loại bỏ các vật chất mịn hơn. Nói chung hoạt động của dòng chảy liên
tục trong bể hình tròn hoặc hình chữ nhật có thời gian lưu là 6-15h (thời gian lưu
tối thiểu là 2h), với chức năng loại bỏ bùn một cách liên tục. Bể lắng có thể loại bỏ
70% các chất rắn lơ lửng, tùy theo tính chất của chất thải, và lên đến 40% tải trọng

BOD (Forster, 1985). Chúng có thể hoạt động có hoặc không có hóa chất trước khi
Nhóm 2 15
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
đông tụ / keo tụ. Các quy trình lắng đọng tương tự cũng được tiến hành sau khi xử
lý thứ cấp (sinh học).
Quá trình vật lý được sử dụng trong xử lý cấp ba để tạo ra chất thải có chất lượng
tốt hơn so với tiêu chuẩn 30:20 bao gồm bộ vi lọc, bộ lọc cát chậm, lọc cát dòng lên và
bộ lọc cát trọng lực nhanh. Công suất của bộ lọc cát chậm khoảng 3m
3
m
-2
day
-1
, còn bộ
vi lọc khoảng 700 m
3
m
-2
day
-1
. Chất rắn lơ lửng thường được loại bỏ từ 50-70% và mức
độ BOD khoảng từ 30-50%, tùy thuộc vào kỹ thuật sử dụng. Mô tả chi tiết xử lý cấp ba
được đưa ra bởi Truesdale (1979), Viessman và Hammer (1993).
Xử lý hóa học
Các hạt lơ lửng có trong nước thải có thể được loại bỏ bằng cách làm đông tụ hoặc
keo tụ (Cooper, 1975, xem thêm Chương 10). Đông tụ về bản chất thì xảy ra ngay tức
khắc, khác với keo tụ cần có thời gian dài và kết hợp với việc khuấy đảo từ từ cho đến
khi các hạt ‘kết tụ’ lại với nhau. Các chất đông tụ hóa học thường được sử dụng như các
hợp chất chứa sắt hoặc sắt sunfat, nhôm sunfat (phèn), hydroxit canxi (vôi) và chất đa
điện phân (polyelectrolytes). Một giải pháp trong việc xử lý hiệu quả quá trình đông tụ là

thêm chất làm đông tụ vào nước thải trong bồn chứa được khuấy trộn, và ngay lập tức sẽ
hình thành khả năng kết tụ hoặc bông keo và các cặn lơ lửng sẽ tạo thành bùn cặn lắng
xuống. Bùn cặn này có thể được rút ra, khử nước cơ học và được xử lý thêm. Bông keo
hình thành trong quá trình đông tụ rất nhỏ, do đó cần có thời gian để làm lắng, và vì thế
phải cần đến những bể chứa nước thải có lưu lượng lớn. Tăng đường kính của hạt bằng
cách kích thích các bông keo nhỏ kết hợp lại (keo tụ) sẽ làm tăng khả năng kết lắng do đó
tăng năng suất, khi đó những bể chứa nhỏ cũng có thể hoạt động tốt. Polyeclectrolytes
(chất đa điện phân) là chất làm keo tụ thường dùng được bổ xung vào nước thải sau đó
khuấy trộn từ từ (khuấy trộn mạnh sẽ làm phá vỡ các bông keo) theo ống dẫn qua các
kênh khúc khuỷu, quanh co trong quá trình keo tụ bằng phương pháp keo tụ thủy động
lực học và keo tụ cơ học (Smethurst, 1988).
Xử lý sinh học
Nhóm 2 16
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Hầu hết các chất thải hữu cơ có thể bị suy thoái về mặt sinh học. Quá trình này có
thể được thực hiện trong một số trường hợp ở điều kiện hiếu khí (aerobically) hoặc kỵ khí
(anaerobically). Các quá trình hiếu khí được sử dụng rộng rãi nhất là các bể lọc, đĩa quay
tiếp xúc, quá trình bùn hoạt tính. Các quá trình yếm khí (chưng cất, lọc và lắng cặn) được
sử dụng cả trong xử lý nước thải cụ thể là trong quá trình trung hòa.
Quá trình hiếu khí
BỂ LỌC SINH HỌC
Thuật ngữ lọc không phù hợp cho hoạt động của đơn vị này, cũng như hoạt động
của bể lọc sinh học không phải là sự lọc, đúng hơn, bể lọc sinh học được xem như một lò
phản ứng sử dụng màng sinh học. Nước thải được làm lắng bằng cách đưa vào một dòng
chảy ngược được thổi khí. Vi sinh vật bám vào lớp màng sinh học hấp thu oxy từ không
khí dòng đi lên và chất hữu cơ từ nước thải dòng chảy xuống, sau đó chuyển hóa và làm
giảm BOD của các dòng nước thải (tham khảo trong tài liệu [1], trang 115-178; trong tài
liệu [2], trang 183; trong tài liệu [4], trang 205).
Hình 11.2: Sơ đồ của bộ lọc nhỏ giọt
Một bộ lọc nhỏ giọt thông thường (Hình 11.2) bao gồm một bể bê tông hình trụ

chiều cao 2-3 m và đường kính 8-16 m (tham khảo thêm trong tài liệu [1], trang 179;
trong tài liệu [2], trang 185]; trong tài liệu [3], trang 128). Một số bộ lọc có hình chữ
nhật, nhưng một hệ thống quay cho phép chuyển hóathủy lực đồng đều hơn (Bruce và
Nhóm 2 17
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Hawkes, 1983; Viessman và Hammer, 1993). Các bể lọc bao quanh bởi một đáy bể bằng
đá (thường là đá granit), hoặc bằng nhựa đặc biệt và được đặt ở dưới với cống nước.
Đường kính bao trụ nên từ 50 đến 100 mm để cung cấp cho đáy bể một bề mặt cụ thể
khoảng 100 m
2
m
-3
, và đáy bể phải có một độ rộng nhất định (% không gian không khí
của tổng khối lượng đáy bể) từ 45 đến 55%, nên giảm thiểu tối đa khoảng không giữa bao
trụ và đáy bể. Vật liệu tổng hợp rất đắt tiền có diện tích bề mặt tiếp xúc cao hơn cho một
lượng giá trị sản phẩm lớn đối với mỗi đơn vị thể tích làm tăng thêm độ bền của vật liệu.
Các bộ lọc nhỏ giọt là luôn luôn theo sau là một bể lắng thứ cấp hoặc bể lọc mùn để loại
bỏ chất lơ lửng (ví dụ như màng sinh học loại bỏ các chất bùn ra khỏi bao bì) từ nước thải
được xử lý. Trong các bộ lọc có tốc độ vừa và chậm thì nước thải từ các chất rắn lơ lửng
đã được loại bỏ, được đưa vào bề mặt trên của đáy bể bằng vòi phun hoặc máy đảo trộn
(McKinney, 1962; Higgins, 1968). Sau đó chất thải sẽ được loại ra theo một phân luồng.
Dòng nước đc sử lý sẻ đi vào các bể chứa sinh học và dòng nước sẽ được (vi khuẩn, nấm,
tảo, động vật nguyên sinh và tuyến trùng) xử lý. Ở bề mặt lớn, nước sẻ được ánh sáng
mặt trời và luồng không khí sạch lắng đi các chất bẩn. Các vi khuẩn trong các màng sinh
học sẽ loại bỏ phần lớn các chất hữu cơ, các chất hữu cơ phức tạp được chia nhỏ và sử
dụng trong các nghành công nghiệp phân bón, như là phân đạm. Amoniac được oxy hóa
thành nitrat và các hợp chất khác cũng bị oxy hóa giống như vậy, các sinh vật bậc cao
như động vật nguyên sinh sẽ tạo ra các màng sinh học để cải thiện các chất mùn, chất
bẩn. Trong bể lọc cuối cùng này các chuyển hóa thủy lực nắm một vai trò thiết yếu đó là
đó là cọ rửa các mảng vi sinh vật và các chất hóa học độc hại cần có thời gian phân hủy

mà các bể lọc đơn giản ko thể giải quyết được các vấn đề trên.
Ban đầu, vi khuẩn, nấm và tảo phát triển rất nhanh so với sâu và ấu trùng phía trên
bể lọc. Vì thế các khoảng trống bị lấp lại gây đọng nước (không xử lý được nước thải tích
tụ trên bề mặt bể lọc). Sự tăng trưởng của màng sinh học có thể được giới hạn bằng cách
giảm liều lượng sử dụng, điều đó cho phép phân phối chất lỏng tốt hơn, sâu hơn vào đáy
bể.
Nhóm 2 18
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Mỗi một tầng lọc bể sinh học cần thiết phải loại bỏ từ 75 đến 95% BOD và từ 90
đến 95% chất rắn lơ lửng có khối lượng khoảng 0.06 đến 0.12 kg BOD m
-3
day
-1
để thuận
lợi cho việc nhỏ giọt. Một phần của nước thải đã qua xử lý đang được tiến hành tái tuần
hoàn nhằm pha loãng thức ăn và làm tăng chuyển hóa trọng thủy lực lên đến 0,9 - 0,15 kg
BOD m
-3
day
-1
. Việc tăng chuyển hóa trọng giúp cọ rửa thủy lực tốt hơn (đề phòng tắt
nghẽn) nhưng không làm giảm hiệu quả xử lý do cải thiện độ ẩm của bề mặt bao bì, do
đó sử dụng hiều quả hơn màng sinh học (Forster, 1985). Để đạt được tiêu chuẩn của Ủy
ban Hoàng gia (20:30) cùng với quá trình Nitrat hóa diễn ra tốt, các bộ lọc được cung cấp
với nước thải sinh hoạt sẽ nhận được mức chuyển hóa trọng hữu cơ của 0,07 - 0,1 kg
BOD m
-3
day
-1
và tỷ lệ chuyển hóa thủy lực của 0,12-0,6 kg BOD m

-3
day
-1
(Gray, 1989).
Có thể chỉnh sửa bể sinh học để tăng năng suất chuyển hóa trọng hữu cơ thông qua
việc sử dụng hai bộ lọc và bể chứa hàng loạt. Đây được gọi là lọc đôi xen kẽ (ADF).
Nước thải được đưa vào các bộ lọc đầu tiên với tốc độ chuyển hóa thủy lực và hữu cơ
cao, nó đi từ bộ lọc này qua bể lắng đầu tiên và sau đó chảy vào bộ lọc thứ hai, dòng
nước thải được giữ lại ở đây. Sau thời gian khoảng 1 - 2 tuần trình tự của các bộ lọc sẽ
được đảo ngược và bộ lọc thứ hai nhận được chuyển hóa trọng lớn hơn. Bằng cách này,
tốc độ tăng trưởng của màng sinh học lớn được đẩy mạnh trong các bộ lọc đầu tiên nhận
nước thải, nhưng khi trình tự bộ lọc bị đảo ngược, nó lại trở thành nguồn dinh dưỡng thấp
và có khuynh hướng loại bỏ màng sinh học thừa dinh dưỡng. Mức chuyển hóa 0.32 - 0.47
kg BOD m
-3
day
-1
đã được công bố (Forster, 1977), tuy nhiên mức chuyển hóa được
khuyến nghị cho mục đích thiết kế là 0.15 - 0.26 kg BOD m
-3
day
-1
(Forster, 1985).
Ngoài ra, bể kín có chiều sâu khoảng 3.5 - 5.5 m sẽ được sử dụng, có quạt thông gió ở
tầng lọc. Mức chuyển hóa gấp 12 lần so với các bộ lọc thông thường đã được công nhận
(Abson và Todhunter, 1967).
Cook (1978) đã nhấn mạnh sự cần thiết phải xem xét các gián đoạn có thể xảy ra
trong quá trình xử lý nước thải của một nhà máy. Người ta thấy rằng việc thiếu bể sinh
học trong quy mô phòng thí nghiệm quá 48h sẽ khiến bộ lọc bị hư hỏng. Điều này cho
Nhóm 2 19

XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
thấy sự cần thiết phải tự bổ sung các bộ lọc để duy trì một lượng sinh khối khả thi trong
hệ thống.
THÁP
Vì bể lọc không có không gian và độ rỗng đủ lớn nên rất khó áp dụng trong quy mô
công nhiệp cần xử lý thể tích lớn. (Bảng 11.2) Không gian rộng lớn hơn được yêu cầu đối
với tầng lọc truyền thống. Tháp cao từ 6 – 9 m được đóng gói cùng với các modum nhựa
đa diện hoặc đơn vị đóng gói nhỏ ngẫu nhiên là một giải pháp tiết kiệm không gian và
tương đối rẻ tiền. Bao bì có cấu trúc tương đối mở để thông khí (100 – 300 m
2
m
-3
), độ
rỗng lớn (90 – 98%) rất tốn kém so với loại bao bì thông thường. Loại này có khả năng
chịu chuyển hóa BOD cao. Ở mức 3.2 kg BOD m
-3
day
-1
, 50% và mức 1.5 kg BOD m
-3
day
-1
là 70% (Ripley, 1979). Màng sinh học cũng tương tự và được hình thành dựa trên
cách đóng gói và cọ rửa thông thường là do chuyển hóatrọng thủy lực chứ không phải do
sự tiêu diệt của sinh vật bậc cao.
BỘ LỌC KHÍ SINH HỌC (BAFS)
Bộ lọc khí sinh học được hình thành dựa trên bể lọc sinh học. Nó bao gồm các tầng
làm vị trí cho VSV phát triển, qua đó không khí được thông qua nhưng không giống như
ở bể lọc sinh học, thể tích phản ứng được xử lý lên trên hoặc xuống dưới nhờ các lò phản
ứng, tùy thuộc vào thiết kế. Mạng lưới tổng hợp có thể là tự nhiên (ví dụ như bọt) hay là

sự tổng hợp (ví dụ như bằng polyethylene), cấu trúc này có thể là tổng hợp cố định hoặc
tái hợp một cách ngẫu nhiên.
Sự kết hợp giữa bộ sục khí và bộ lọc cho mức BOD cao, đồng thời loại bỏ amoniac
và chất cặn lơ lửng, vì thế ở thiết bị này không yêu cầu phải có bể lắng. Tuy nhiên việc
lắp đặt thêm bộ lọc Backwash tự động nhằm loại bỏ các chất rắn và sinh khối dư thừa là
điều cần thiết. Mức độ chuyển hóa hữu cơ cho 90% chất thải BOD là rất đáng kể so với
kết quả thu được từ bể lọc sinh học, trong khoảng 0.7-2.8 kg BOD m^
-3
day^
-1
Nhóm 2 20
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
(Stephenson và cộng sự, 1993). Đây là hệ thống xử lý linh hoạt nhất trong các hệ thống
hiện đang sử dụng với công suất định mức từ 600 đến 70.000 m
3
day
-1
. Ngoài việc dùng
chúng như một quá trình xử lý thứ cấp cho quá trình tiếp theo, hoặc cũng có thể được sử
dụng để làm dịu đi quá trình khử nitơ tương tự như hệ thống bùn hoạt tính.
ĐĨA QUAY SINH HỌC (ROTATING BIOLOGICAL CONTACTORS) (BỘ ĐIỀU
KHIỂN QUAY ĐĨA) (ROTATING DISC CONTATORS).
(Tham khảo thêm trong tài liệu [ 1], trang 197; trong tài liệu [4], trang 210).
Phương pháp xử lý này (Hình.11.3) có một bộ phận bao gồm các đĩa đặt gần nhau
(đường kính 2-3 m với khoảng cách giữa các đĩa 1-2 cm), trên một trục ổ đĩa trung tâm
quay chậm (0,5-15 rpm) với 40 đến 50% các bề mặt đĩa bị ngập trong nước thải
(Borchardt, 1970; Pretorious, 1973). Các đĩa, thường được làm từ vật liệu tổng hợp (ví dụ
như polystyrene, PVC), được lắp đặt trên giàn hoặc hợp thành nhóm cách nhau bằng các
Hình 11.3: Sơ đồ đĩa quay sinh học
vách ngăn để giảm chu vi hoặc giảm dao động (Forster, 1985) và nâng cao yêu cầu xử lý

như quá trình nitrat hóa. Các đĩa có thể có dạng phẳng hoặc lượn sóng để tăng diện tích
bề mặt. Một màng vi sinh vật tạo thành trên các đĩa, giúp thông khí các phần tiếp xúc của
chu kỳ và hấp thụ các chất dinh dưỡng trong phần ngập nước. Lực trượt sinh ra khi
những đĩa hình bánh xe xuyên qua chất lỏng kiểm soát bề dày (của) màng sinh học, nếu
bề dày màng sinh học vượt quá mức thì se lột ra từ các đĩa. Một bể lắng sau giai đoạn
Nhóm 2 21
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
sinh học là cần thiết để loại bỏ các chất rắn sinh học. Tỷ lệ chuyển hóa trọng nước thải
sinh hoạt 13 g BOD m
-2
day
-1
và xử lý 400 g BOD m
-2
day
-1
đã được sử dụng. Để đạt
được các tiêu chuẩn 20:30 tỉ lệ chuyển hóa trọng không nên vượt quá 6 g BOD m
-2
day
-1
.
Bộ điều khiển quay sinh học nhỏ gọn, dễ dàng hoạt động và đảm bảo thẩm mỹ, có sẵn
như là các đơn vị đóng gói, đơn giản để hoạt động dưới công suất hơn so với bộ lọc nhỏ
giọt (màng sinh học được giữ ẩm ướt ở tất cả các lần) và được easilly thêm vào quá trình
điều trị hiện có. Như vậy họ có thể cung cấp một phương pháp hiệu quả chi phí điều trị
tại chỗ.
MÁY LƯỢC RÁC DẠNG TRỐNG QUAY (ROTATING DRUMS).
Máy lược rác dạng trống quay là công nghệ được ứng dụng khả rộng rãi trong việc
xử lý nước thải sơ bộ hiện nay nhằm hạn chế đến mức tối đa tải lượng ô nhiễm chất thải

trước khi vào hệ thống xử lý sinh học. Hiệu quả xử lý có thể đạt được khoảng 6 kg BOD
m
-2
day
-1
(Water Pollution Research Centre, 1972).
HỆ THỐNG TẦNG SÔI (FLUIDIZED-BED SYTEMS)
Gần đây, lò phản ứng tầng sôi trong xử lý nước thải được cải tiến. Mạng lưới lọc
(support matrix) ( cát, than gầy, lưới lọc) có diện tích bề mặt lớn gắn kết với màng
(biofilm) và do đó nó có thể hoạt động ở nồng độ sinh khối cao với tốc độ xử lý nhanh.
Điều này cho phép nước thải được xử lý nhanh trong các lò phản ứng nhỏ. Nó cũng rất
hữu ích cho xử lý nước thải công nghiệp khi tải trọng bị biến thiên do sự va chạm
(Cooper and Wheeldon, 1980, 1982). Mạng lưới lọc được tầng sôi hỗ trợ bởi dòng chảy
của nước thải thông qua các lò phản ứng và mức độ giãn nở nếu kiểm soát bởi tốc độ
dòng chảy của nước thải. Như vậy, nước thải sau khi xử lý có thể được chiết ra mà không
làm giảm hệ thống lưới lọc và hoạt động với một bể lắng thứ cấp (không cần thiết). Mạng
lưới lọc thường xuyên bị thu hồi để loại bỏ sinh khối dư thừa. Hệ thống tầng sôi có thể
hoạt động hiếu khí, kỵ khí (xem phần sau) hoặc giảm oxy cho quá trình khử nitơ.
QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH (ACTIVATED SLUDGE PROCESSES)
Quá trình bùn hoạt tính (hình 11.4) cơ bản bao gồm nạp khí và khuấy động nước
thải trong sự có mặt của một hệ thống keo tụ của vi sinh vật trên các hạt vật chất hữu cơ
Nhóm 2 22
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
trong bùn hoạt tính. Quá trình này lần đầu tiên được báo cáo bởi Arden và Lockett (1914)
và bây giờ là quá trình xử lý sinh học được sử dụng rộng rãi nhất cho cả nước thải sinh
hoạt và công nghiệp. Nước thải chưa xử lý vào một bể lắng sơ cấp mà chất rắn thô được
loại bỏ. Phần nước thải đã được làm sạch chuyển vào một bể lắng thứ hai, có thể là chứa
nhiều loại, mà trong đó không khí hoặc oxy được bơm bằng cách khuyếch tán bọt khí, lội
nước, khuấy, thiết bị sục khí bề mặt, vv… Để đảm bảo rằng nước thải và oxy được tiếp
xúc với bùn hoạt tính cần khuấy mạnh. Quá trình này được duy trì khoảng vài giờ; sau

đó, nước thải được chuyển sang bể lắng thứ hai để loại bỏ các chất rắn đông tụ. Một phần
bùn cặn từ bể lắng được phục hồi trong bể hiếu khí để duy trì các hoạt động sinh học.
Nước tháo ra từ bể lắng nên có một tiêu chuẩn 20:30 hoặc tốt hơn và phù hợp để thải vào
vùng nước nội địa. Bùn dư được khử nước và sấy khô, được bán như một loại phân bón,
đốt hoặc chôn lấp. Trong quá trình bùn hoạt tính tiêu chuẩn lượng chất hữu cơ là 0,5-1,5
kg BOD m
-3
day
-1
với thời gian lưu giữ nước từ 5-14 giờ tùy thuộc vào tính chất của nước
thải, BOD giảm 90-95%. Quá trình bùn hoạt tính với tốc độ cao có thể được sử dụng xử
lý nhanh một phần nước thải trước khi tiếp tục xử lý hoặc xả xuống cống và được sử
dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, các ngành công nghiệp sữa. Tỷ lệ lượng chất
hữu cơ là 1,5-3,5 kg BOD m
-3
ngày
-1
, và với thời gian lưu nước chỉ có 1-2 giờ, BOD có
thể giảm 60-70% (Gray, 1989).
Một số thay đổi quá trình cơ bản có thể được sử dụng để nâng cao hiệu quả xử lý,
hoặc cho một mục đích cụ thể hơn như khử nitơ (Winkler và Thomas, 1978; Gray, 1989).
Khí nạp giảm dần và phân đoạn khí nạp được sử dụng để cân bằng nhu cầu oxy (nhiều
nhất tại cửa vào bể sục khí) với lượng ôxy cung cấp. Quá trình hấp thụ sinh học
(biosorption) được khai thác ổn định và do đó cho phép giảm đáng kể sức chứa của bể
(~50%) cho một lưu lượng nước thải nhất định. Quá trình khử nitơ (biến đổi sinh học của
nitrate thành nitrite và thành khí nitơ trong điều kiện thiếu oxy) có thể được thực hiện
trong một thiết bị bùn hoạt tính khi phần đầu của bể là không thông khí.
Nhóm 2 23
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
Hình 11.4. Sơ đồ xử lý nước thải của hệ thống bùn hoạt tính

Trong hệ thống bùn hoạt tính tiên tiến lượng oxy hòa tan dùng cho hoạt động sinh
học được tăng lên để nâng cao tốc độ xử lý. Bể chứa trong trường hợp này là "Deep Shaft
(Hầm sâu)" (Hemming và cộng sự, 1977.), khá là đặc biệt so với các bể sục khí khác và
đã được phát triển từ quá trình ICI plc SCP (Taylor và Senior, 1978; Chương 7). "Deep
Shaft" (Hình 11.5) bao gồm một trục đáy sâu 50 đến 150 m, tách thành một phần dòng
chảy xuống (downcomer) và một phần dòng chảy lên (riser). Các trục có thể có đường
kính 0,5 đến 10 m, tùy theo dung tích. Nước thải được đưa vào ở trên cùng của "Deep
Shaft" và khí được bơm vào phần dòng chảy xuống (downcomer) ở độ sâu đủ để làm cho
chất lỏng lưu thông tại 1 đến 2 m s
-1
. Lực thúc đẩy sự lưu thông được tạo ra bởi sự khác
biệt về độ đặc (do dung lượng bọt khí) giữa phần dòng chảy lên (riser) và phần dòng chảy
xuống (downcomer). Để bắt đầu lên, việc lưu thông chất lỏng được thúc đẩy bằng cách
bơm khí ở độ sâu tương đương với phần dòng chảy lên. Tất cả khí bơm dần dần biến đổi
rồi đến điểm bơm khí trong phần dòng chảy xuống (downcomer). Do áp suất tạo ra trong
phần dòng chảy xuống (downcomer), tốc độ truyền oxy 10 kg O
2
m
-3
h
-1
(có thể đạt được)
và thời gian tiếp xúc bọt khí trong hệ thống khuếch tán khí từ 3 đến 5 phút có thể còn 15
giây. Tỷ lệ BOD là 90% thì lượng chất hữu cơ có thể đạt được từ 3,7-6,6 kg BOD m
-3
day
-1
với thời gian lưu nước 1,17-1,75 giờ (Gray, 1989). Bùn thải ít hơn nhiều hơn so với
các quy trình xử lý nước thải thông thường.
Hai hệ thống oxy tinh khiết đã được cải tiến để nâng cao tốc độ truyền oxy:

Nhóm 2 24
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
(i) Đóng cửa hệ thống hoạt động trong bầu khí quyển giàu oxy.
(ii) Mở hệ thống để khuyếch tán bọt khí tốt.
Hình 11.5: Thiết bị xử lý nước thải Deep-shaft (Hemming et al.,1977)
Nhóm 2 25