Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho TP Tân An, tỉnh Long An công suất 4500m3 ngàyđêm (kèm link bản vẽ)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những thập niên gần đây, ô nhiễm môi trường nói chung và ô
nhiễm nước nói riêng đang trở thành mối lo chung của nhân loại. Vấn đề ô
nhiễm môi trường và bảo vệ sự trong sạch cho các thủy vực hiện nay đang là
những vấn đề cấp bách trong quá trình phát triển kinh tế xã hội trong giai đoạn
khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão. Để phát triển bền vững chúng ta
cần có những giải pháp, trong đó có giải pháp kỹ thuật nhằm hạn chế, loại bỏ
các chất ô nhiễm do hoạt động sống và sản xuất thải ra môi trường. Một trong
những biện pháp tích cực trong công tác bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm
nguồn nước là tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn
tiếp nhận.
Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa tại thành phố Tân An diễn
ra nhanh chóng, với bước phát triển từ thị xã trở thành thành phố trực thuộc
tỉnh đạt chuẩn đô thị loại 3. Kéo theo đó là sự gia tăng dân số nhanh chóng,
nhất là sự gia tăng dân số do di cư đến thành phố Tân An. Nước thải, rác thải
sinh ra từ quá trình sản xuất, sinh hoạt của người dân chưa được thu gom xử lý,
hoặc có nhưng ở quy mô rất nhỏ, điều này làm cho môi trường tại đây ngày
càng ô nhiễm nghiêm trọng.
Vấn đề đặt ra là phải thiết kế xây dựng cho thành phố Tân An một hệ
thống xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện tình trạng ô nhiễm của nước thải
khi xả ra nguồn tiếp nhận là sông Vàm Cỏ Tây.
2. Mục tiêu của đề tài
Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt mới cho thành phố
Tân An, đáp ứng được yêu cầu xử lý đặt ra hiện nay.
3. Giới hạn của đề tài
Quá trình thực hiện đề tài có một số giới hạn sau:
- Thời gian thực hiện đề tài ngắn: từ 01.04.2011 đến 12.07.2011
- Đề tài được thực hiện trên kết quả khảo sát đặc tính nước thải sinh
hoạt của khu dân cư thành phố Tân An trên địa bàn phường 1, 2, 3, từ đó tính

toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải dựa vào dân số của 3 phường này.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
- Nước thải sinh hoạt phường 1, 2, 3 được phân tích qua các chỉ tiêu
chính gồm pH, BOD, COD, MLSS, tổng Nitơ, tổng Photpho, từ đó làm số liệu
tính toán thiết kế hệ thống xử lý.
4. Nội dung của đề tài
- Tổng hợp các tài liệu có liên quan về các phương pháp xử lý nước
thải.
- Thu thập các dữ liệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội và
hiện trạng môi trường của thành phố Tân An.
- Tìm hiểu đặc tính nước thải sinh hoạt nói chung và phân tích thành
phần tích chất nước thải sinh hoạt của thành phố Tân An.
- Đề xuất các phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân
An.
- Tính toán thiết kế các công trình đơn vị và khai toán kinh tế cho các
phương án, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp để thiết kế trạm
xử lý nước thải sinh hoạt cho thành phố Tân An.
- Thể hiện sơ đồ công nghệ xử lý của phương án lựa chọn trên các bản
vẽ kỹ thuật.
5. Phương pháp thực hiện
- Phương pháp tổng hợp tài liệu.
- Phương pháp điều tra khảo sát.
- Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nước thải.
- Phương pháp so sánh các qui trình công nghệ xử lý nước thải khu dân
cư, so sánh lựa chọn các phương án.
- Phương pháp sử dụng các công thức toán trong tính toán kỹ thuật và
kinh tế.
- Phương pháp đồ họa trình bày bản vẽ trên autocad

SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
CHƯƠNG I:
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp
chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi ) ra khỏi
nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học thông dụng gồm
có:
1.1.1. Song chắn rác và lưới chắn rác
a. Song chắn rác
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại
các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích
thước lơn như: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác,
đồng thời bảo vệ các công trình và thiết bị phía sau như tránh hỏng bơm, tránh
tắc nghẽn đường ống, mương dẫn.
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại:
* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm.
* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm.
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong
nước thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước
tối thiểu của rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim
loại của song chắn rác. Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng
chảy người ta phải thường xuyên làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ
công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua các khe hở nằm trong khoảng
(0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích thước của rác chiều rộng khe
hở của các song thay đổi.
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có

lượng rác < 0,1m
3
/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta
dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi đổ
vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giới
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
hoạt động liên tục, răng cào lọt vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được
gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ
phận truyền động.
Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m
3
/ng.đêm và khi dùng song chắn
rác cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas
hoặc cho về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 Tấn/ngày.đêm cần phải
thêm máy nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền
phải được cơ giới hóa. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát
nên chú ý là cát sẽ làm mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy.
b. Lưới chắn rác.
Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các
thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ.
Kích thước mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm
Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay
tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa.
Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho
đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.
1.1.2. Bể lắng cát
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 4

Hình 1.1: Song chắn rác
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
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. Trong nước thải, bản thân cát
không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình
và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn
trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và
tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có
bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể
lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên
việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng
cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng.
Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ
lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Chú ý thời gian lưu tồn
nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất
hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới
đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
− Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài
của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể.
− Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước
được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy
khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi
lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.
− Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được
dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn
ra ngoài.
− Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lượng chất hữu
cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông

thường một dàn thiết bị phun khí. Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo
thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng
lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Sân phơi cát
Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi
cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có
bờ đắp cao 1 – 2 m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng
chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 – 5 m/năm. Cát khô thường xuyên được
chuyển đi nơi khác.
Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên.
Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng
nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấm
xuống. Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát.
1.1.3. Bể tách dầu mỡ
Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí
nghiệp ép dầu thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và
nổi lên trên mặt nước. Nước thải sau xử lí không có lẫn dầu mỡ mới được phép
cho chảy vào các thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lí
sinh học sẽ làm bít các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở phin lọc sinh học và còn làm
hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aerotank Ngoài cách làm các gạt đơn giản
bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế tạo ra các thiết bị tách dầu,
mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lí nước thải.
1.1.4. 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 hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý,
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính
của nước thải.
1.1.5. Bể 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 lững 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).
1.1.6. Bể lọc
Nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho
nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ yếu cho một số
loại nước thải công nghiệp.
Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải
được 60% các tạp chất không hoà tan và 20% BOD, hiệu quả xử lý có thể đạt
tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30-35 % theo BOD bằng các biện pháp

làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ cơ học.
Nếu điều kiện vệ sinh cho phép thì sau khi xử lý cơ học nước thải được
khử và xả lại vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý
sơ bộ trước khi qua giai đoạn xử lý sinh học.
Bể lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp
dụng cho các công nghệ xử lý nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số
thành phần quí hiếm có trong nước thải. Các loại bể lọc thường được phân loại
như sau:
+ Lọc qua vách lọc.
+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt.
+ Bể lọc chậm.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
+ Bể lọc nhanh.
+ Cột lọc áp lực.
1.2. Phương pháp xử lý hóa học
Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản
ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn
lắng hoặc tạo dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi
trường.
Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép,
phương pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là
giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải.
1.2.1. 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 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.
Một số hóa chất dung để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO,
Mg(OH)
2
, CaO0.6MgO0.4, (Ca(OH)
2
)0.6(Mg(OH)
2
)0.4, NaOH, Na
2
CO
3
,
H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
, …
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
- Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước
thải chứa kiềm
- Trung hòa dịch thải có tinh acid, dùng các loại chất
kiềm như: NaOH, KOH, NaCO
3
, NH

4
OH, hoặc lọc qua các vật liệu
trung hòa như: CaCO
3
, Dolomit, …
- Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid
hoặc khí acid.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
- Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của
chúng.
Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng hóa học
1.2.2. Phương pháp đông tụ và keo tụ
Trong nước tồn tại nhiều chất lơ lửng khác nhau. Các chất này có thể dùng
phương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng:
 d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc.
 d < 10-4 mm : phải kết hợp phương pháp cơ học cùng phương pháp hoá
học. Tức là cho vào các chất tạo khả năng dính kết kéo các hạt lơ lửng
lắng theo => gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước. Dùng để làm
trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ (phèn) và
các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có
trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn.
Ph
ương pháp đông tụ - keo tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và nhũ tương,
độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy ra.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 9
Hình 1.2 : Quá trình tạo bông cặn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hạt keo phân tán có kích thước 1-100µm. Để
tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như:
• Phèn nhôm: Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O. Độ hòa tan của phèn
nhôm trong nước ở 20
0
C là 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8.
Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al
3+
Al
3+
+ 3H
2
O == Al(OH)
3
+ 3H
+
Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:
 pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân.
 pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất.
 pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt.
Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20 - 40

0
C, tốt nhất 35-40
0
C.
Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như: thành phần Ion, chất hữu cơ,
liều lượng…
• Phèn sắt: Phèn sắt FeSO
4
.7H
2
O. Độ hòa tan của phèn nhôm trong
nước ở 20
0
C là 265 g/l. Quá trình đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH
>9.
Phèn sắt : gồm sắt (II) và sắt (III):
- Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị
thuỷ phân thành Fe(OH)
2
.
Fe
2+
+ 2H
2
O == Fe(OH)
2
+ 2H
+
- Trong nước có O
2

tạo thành Fe(OH)
3

- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn.
- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4.
- Phèn Fe (III):
Fe
3+
+ 3H
2
O = Fe(OH)
3
+ 3H
+
- Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5
- Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5
• Các muối FeCl
3
.6H
2
O, Fe
2
(SO
4
)
3
.9H
2
O, MgCl
2

.6H
2
O,
MgSO
4
.7H
2
O…
• Vôi.
• So sánh phèn sắt và phèn nhôm:
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
• Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3
• Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3
• Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6
• Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù.
• Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm
• Phèn sắt ăn mòn đường ống.
1.2.3. Phương pháp điện hoá học
Nhằm phá huỷ các tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách oxy hoá điện
hoá trên cực anốt hoặc dùng để phục hồi các chất quý.
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở catod.
Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có
lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.
1.2.4. Oxy hóa khử
Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẩn dạng hữu cơ
và vô cơ. Dạng hữu cơ bao gồm đam, mỡ đường, các chất chứa phenol, nitơ,
Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp
sinh hoá. Nhưng có một số chất có những nguyên tố không thể xử lí được bằng

phương pháp sinh hoá (đó là những kim loại nặng như đồng, chì, niken, coban,
sắt, mangan, crom, ). Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường
dùng phương pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp
oxy hoá khử.
 Oxy hoá bằng Clo.
Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi
dụng để tách H
2
S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua
ra khỏi nước thải.
 Oxy hoá bằng hyđro peoxit
Hyđro peoxit H
2
O
2
là một chất lỏng không màu có thể trộn lẫn với nước
ở bất kỳ tỉ lệ nào. H
2
O
2
được dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehit, phenol,
xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh.
 Oxy hoá bằng oxy trong không khí
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra
khỏi nước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà
máy giấy, chế biến dầu mỏ. Quá trình oxy hoá hyđrosunfua thành sunfua lưu
huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hoá trị của lưu huỳnh từ -2 đến -6.

S
2-
> S > S
10
O
6
2-
> S
2
O
3
2-
> SO
3
2-
> SO
4
2-
 Oxy hoá bằng pyroluzit
Pyroluzit thường được sử dung để oxy hoá As
3+
đến As
5+
theo phản ứng
sau :
H
2
AsO
2
+ MnO

2
+ H
2
SO
4
= H
2
AsO
4
+ MnSO
4
+ H
2
O.
Khi tăng nhiệt độ sẽ làm tăng mức độ oxy hoá. Chế độ oxy hoá tối ưu
như sau: Lượng MnO2 tiêu tốn: MnO2 bằng 4 lần so với lượng tính toán theo
lý thuyết : độ axit của nước là 30 – 40 g/l ; nhiệt độ của nước là 70
0
C – 80
0
C.
Quá trình oxy hoá này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp
vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2.
 Ozon hóa
Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị
lạ có trong nước. Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản
xuất dầu mỏ, H
2
S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất
nhuộm,

Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xảy ra sự khử
trùng đối với nước.
Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần.
1.2.5. Phương pháp quang xúc tác
Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa
bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh
sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượng
sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình
có thể tóm tắt như sau:
Cat + năng lượng ánh sáng → * Cat
* Cat + chất thải → * chất thải + Cat
* Chất thải → sản phẩm
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc
oxide ZnO, titanium dioxide TiO
2
, zinc titanate Zn
2
TiO
2
, cát biển, CdS là các
chất cho hiệu quả cao. TiO
2
rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và
urea (Kogo et al 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate
(Harada et al, 1976). Cyanide (CN
-
) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bị

phân hủy nhanh chóng trong môi trường có chứa 5% TiO
2
và chiếu sáng với
nguồn sáng có bước sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN
-
bị
oxy hóa thành CNO
-
. Sau đó hàm lượng CNO
-
giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị
oxy hóa.
Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 4200
oA
tạo
nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO
2
và nước
(Nemerow và Dasgupta, 1991).
1.3 Phương pháp xử lý hóa lý
Trong dây chuyền công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp
dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các
phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược
Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân
tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan, có nhiều ưu điểm như:
+ Loại được các hợp chất hữu cơ không bị oxy hóa sinh học.
+ Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
+ Có thể thu hồi các chất khác nhau.
+ Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.
SVTH: Lê Tiến Kỳ

Trang 13
Hình 1.3: Phương pháp quang xúc tác
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
1.3.1. Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn
không tan hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm
nền. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên.
Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơ
lửng và nén bùn cặn. 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. Khi
các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Phân loại :
1.3.2. Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.
Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin
hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong
lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.
1.3.3. Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua
các vòi phun, qua các tấm xốp).
 Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng
để xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị
cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động.
 Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp.
 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với
các biện pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của
aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử
lý nước thải có tính xâm thực cao.
 Khuyết điểm của biện pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm
xốp, chụp xốp chống bị tắt làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp
ứng yêu cầu về kích thướt các bọt khí.
1.3.4. Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không ;

tuyển nổi không áp; tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước).
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích
thướt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là
tạo ra một dung dịch (nước thải) bão hoà không khí. Sau đó không khí tự tách
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề
mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.
Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành : tuyển nổi chân
không, tuyển nổi không áp, tuyển nồi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước.
1.3.5. Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hoá học.
 Tuyển nổi điện.
Khi dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong các điện cực (catot)
sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi
lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt. Ngoài ra nếu
trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện
đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái các
chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá
khử xãy ra.
Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:
 Thành phần hoá học nước thải
 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)
 Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất.
 Tuyển nổi sinh học và hoá học
Dùng để cô đặc từ bể lắng dợt 1 . Cặn từ bể lắng đợt 1 được tập trung vào
một bể đặc biệt vào được đun nóng tới nhiệt độ 35 – 55
0
C trong vài ngày. Do
sinh vật phát triển làm lên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng

nổi lên bề mặt, sau đó gạt vớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80 %.
1.3.6. Trích ly
Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ
ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố. Như vậy
trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và
khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân
bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi. Tiếp tục tách dung môi ra
khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch. Phương pháp tách chất bẩn hoà
tan như vậy gọi là phương pháp trích ly.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn
trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi.
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 về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ
tách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học.
Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải
thì phải trích ly nhiều lần. Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải
thì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên. Ngược lại nếu dung
môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dưới
lên, dung môi từ trên xuống.
Phân loại:
• Tháp trích ly với vòng tiếp xúc (vòng đệm):
Tháp trích ly với vòng đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp
và cho hiệu suất cao. Biện pháp này dùng để khử phenol bằng benzen hoặc dầu
than đá hay bằng butylaxetat hoặc bằng ete điisopropyl.
Dung môi dẫn vào tháp qua các vòi phun. Chiều cao tháp thương lấy
bằng 6m.

• Tháp trích ly kiểu vòi phun tia.
Đối với vòi phun, mức độ phân tán dung môi nhờ các vòi phun là yếu tố
quyết định. Nếu chọn đúng loại vòi phun, kích thướt và điều kiện công tác của
nó có thể đạt được mức độ phân tán cao.
• Tháp trích ly với đĩa roto quay
Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành
nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tương
trong nước thải.
Hiệu suất và khả năng vận chuyển cũa thiết bị trích ly này tuỳ thuộc vào
kích thướt bên trong: đường kính tháp, đường kính đĩa, đường kính các vòng
stato và chiều cao mỗi ngăn.
• Tháp trích ly kiểu rung
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Tháp trích ly kiểu rung tạo ra trong tháp các pha nước – dung môi được
phân tán và khuấy trộn nhờ chuyển động thẳng, vòng dọc theo trục tháp.
• Tháp trích ly kiều lắng – trộn.
Tháp trích ly kiểu lắng trộn được dùng với lưu lượng lớn và số bậc khá
cao. Theo cấu tạo, có thể là loại đứnghoặc loại ngang.
1.3.7. Hấp thụ
Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nước
mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được
với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hoà tan có độc tính
cao hoặc các chất có mùi vị và màu khó chịu.
Các chất hấp thụ thướng dùng là: than hoạt tính, đất sét hoặc silicagel, keo
nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ mạ sắt,…
Trong số này, than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Các chất hữu cơ kim
loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp thụ. Lượng chất hấp thụ này tuỳ thuộc
vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải.

Các chất hữu cơ có thể bị hấp thụ: phenol, allcyllbenzen, sunfonicacid, thuốc
nhuộm, các hợp chất thơm.
Sử dụng phương pháp hấp thụ có thể hấp thụ đến 58 – 95% các chất hữu
cơ và màu.
Ngoài ra, để loại kim loại năng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại người ta
còn dùng than bùn để hấp thụ và nuôi bèo tẩy trên mặt hồ.
1.3.8. Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất
hấp phụ rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hay động.
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có
thể bị giải hấp phụ và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường
được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn
than cốc, than bùn silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính, và các chất hấp phụ
này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
1.3.9. Chưng bay hơi
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Khi chất hữu cơ dễ bay hơi cùng với nước tạo thành hỗn hợp đẳng sôi thì
người ta dùng phương pháp chưng bay hơi để tách các chất đó cùng bay theo
hơi nước.
Nhiều hỗn hợp đẳng sôi khi ngưng tụ sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do
đó dễ dàng tách các chất bẩn ra khỏi dung dịch bão hoà. Tuy nhiên nhiều khi
chúng không hình thành các lớp riêng biệt do độ hoà tan của lớp ngưng với
chất bẩn rất lớn. Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử
dụng sau khi xử lý bằng phương pháp trích ly.
1.3.10. Trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc 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 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 nứơc thải.
 Một số khái niệm về quá trình trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn
trao đồi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.
Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan
trong nước.
Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các
cationit. Những chất này mang tính axit. Những chất có khả năng hút các ion
âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ion nào đó trao đổi cả
cation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính.
 Các chất trao đổi ion
Các chất trao đổi tion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc
tự nhiên hay tổng hợp nhan tạo. Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm
có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau, …
- Các chất chứa nhôm silicat loại:
Na
2
O.Al
2
O
3
.nSiO
2
.mH
2
O.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
- Các chất florua apatit [Ca
5
(PO
4
)
3
]F và hydroxyt apatit
[Ca
5
(PO
4
)
3
]OH
- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp
gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) ,
- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên
gồm axut humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu.
- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có
bề mặt riêng lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi
cation sunfua RSO
3
H, trong đó H – ion trái dấu và SO
3
– ion nhận điện tử ;
hoặc cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho :
R – PO
3
- H.

• Cơ sở quá trình trao đổi ion
Cơ chế trao đổi ion có thể gồm những giai đoạn sau:
- Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất thải lỏng tới
bề mặt của lớp biên giới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion.
- Khuếch tán lớp ion qua lớp biên giới.
- Chuyển ion đã qua biên giới phân pha và hạt nhựa
trao đổi.
- Khuếch tán ion A bên trong hạt nhựa trao đổi tới các
nhóm chức năng trao đổi ion
- Phản ứng hoá học trao đổi ion A và B
- Khuếch tán ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên
giới phân pha.
- Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt
trong của màng chất lỏng.
- Khuếch tán các ion B qua màng
- Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng.
1.3.11. Tách 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
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
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.
Phân loại:
a. Thẩm thấu ngược
 Khái niệm: Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một
dung dịch loãng vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm. Ơ tại một áp
suất nhất định, sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất
thẩm thấu.

 Cơ chế: Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước
bị hấp phụ bằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác
dụng của áp suất thì chỉ có nước sạch đi qua; mặt dầu kích thứơt của nhiều ion
nhỏ hơn kích thướt của phân tử nứơc. Các màng hydrat cùa các ion này đã cản
trở không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích thướt lớp màng hydrat
của các ion khác nhau sẽ khác nhau.
 Thiết bị: Để có thể thiết kế một thiết bị thẩm thấu ngược ta cần biết
thành phần và số lượng nước thải, nhiệt độ và áp suất thẩm thấu.
b. Siêu lọc
 Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào
áp suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại
một số cấu tử khác. Điều khác biệt là ở chỗ siêu lọc thưởng sử dụng để tách
dung dịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi
khuẩn, tinh bột, đất sét, …). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để
khử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao.
 Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm
đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Sau quá
trình siêu lọc nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá
trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của chất vô cơ.
c. Thẩm tách và điện thẩm tách
 Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng
khuếch tán không bằng nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán có liên quan đến
gradien nồng độ qua màng.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
1.4. Phương pháp xử lý sinh học
1.4.1 Sơ lược về các vi sinh vật trong việc xử lý nước thải
 Trong các bể xử lý sinh học các vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng
đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải.

Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn
hiếu khí, kị khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng
hợp các chất hữu cơ tạo thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt
tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter,
Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn
nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter. Ngoài ra còn có các loại hình sợi
như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các
vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn
hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm
cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
 Khi bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn
có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi
khuẩn trong một mẻ cấy vi khuẩn. Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống
xử lý vào hoạt động ổn định có thể dùng bùn của các bể xử lý đang hoạt động
gần đó cho thêm vào bể mới như là một hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử
lý. Chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong bể xử lý bao gồm 4 giai đoạn:
• Giai đoạn thích nghi (lag-phase): Xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào
hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để
các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào.
• Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): Giai đoạn này các tế
bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào
phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong
môi trường.
• Giai đoạn cân bằng (stationary phase): Lúc này mật độ vi khuẩn
được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất
dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết,
số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân

• Giai đoạn chết (log-death phase): Trong giai đoạn này số lượng
vi khuẩn chết đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi
khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích thườc khả
kiến hoặc là đặc điểm của môi trường.
Đồ thị trên chỉ mô tả sự tăng trưởng của một quần thể vi khuẩn đơn độc.
Thực tế trong bể xử lý có nhiều quần thể khác nhau và có đồ thị tăng trưởng
giống nhau về dạng nhưng khác nhau về thời gian tăng trưởng cũng như đỉnh
của đồ thị. Trong một giai đoạn bất kỳ nào đó sẽ có một loài có số lượng chủ
đạo do ở thời điểm đó các điều kiện như pH, oxy, dinh dưỡng, nhiệt độ phù
hợp cho loài đó. Sự biến động về các vi sinh vật chủ đạo trong bể xử lý được
biểu diễn như sau:
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 22
Hình 1.4: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian tồn
lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có
thể sinh sản được. Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá
trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn )
phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn.
1.4.2 Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên
1.4.2.1 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.
Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 =
N:P:K.
Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các
chất độc hại.
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.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 23
Hình 1.5: Đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của các vi sinh vật trong bể xử lý sinh học
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
Nguyên tắc hoạt động : Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh
đồng lọc dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất
như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các
VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống,
lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần.
Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được
quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các
cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có mực nước
nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
1.4.2.2 Ao hồ sinh học
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa.
Phương pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt
động rẻ tiền, quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình được tóm
tắt như sau:
Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý.
• Hồ hiếu khí.
Ao nông 0,3 – 0,5 m có quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ chủ yếu
nhờ các vi sinh vật. gồm 2 loại: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân
tạo.
• Hồ kị khí.
Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh
vật kị khí hoạt động sống không cần oxy của không khí. Chúng sử dụng oxy từ
các hợp chất như nitrat, sulfat Để oxy hóa các chất hữu cơ và các loại rươu và
khí CH

4
, H
2
S,CO
2
,…và khí và nước. Chiều sâu của hồ khá lớn khoảng 2 – 6 m.
• Hồ tùy nghi.
Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu
cơ hòa tan có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH
4
) cặn lắng ở
vùng lắng.
Ao hồ tùy nghi được chia làm ba vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí, vùng
giữa là vùng kị khi tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí.
Chiều sâu của hồ khoảng 1 – 1,5 m.
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Trần Thị Tường Vân
• Hồ ổn định bậc ba.
Nước thải sau khi xử lý cơ bản (bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch
để xả vào nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các công
trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá.
1.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo
Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo có thể kể đến hai quá trình
cơ bản:
+ Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lủng.
+ Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu khí như: Aeroten
bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật
bám dính), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay

1.4.3.1. Các công trình xử lý sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động
sống của si sinh vật hiếu khí. Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò là
các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các
bông cặn gọi là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẩm
chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô
số vi khuẩn và vi sinh vật khác. Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có
trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. trong quá
trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng
lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu cơ có
trong nước thải được chuyển hóa thành các chất vô cơ như H
2
O, CO
2
không
độc hại cho môi trường.
Quá trình sinh học hiếu khí có thể diễn ra tóm tắt như sau:
SVTH: Lê Tiến Kỳ
Trang 25
Vi sinh vật hiếu khí
Chất hữu cơ + O
2
CO
2
+ H
2
O + Tế bào mới + Năng lượng