Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƯỜNG THÀNH PHĨ HỊ CHÍ MINH

KHOA MƠI TRƯỜNG

BỘ MƠN KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

ĐỎ ÁN TĨT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THÁI SINH HOAT
BẰNG CÔNG NGHỆ SWIM - BED QUY MƠ
PHỊNG THÍ NGHIỆM
LƯU Ý:
Tài liệu trong thư viện điện tử của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
TP. HCM chi dirge sur dugg itoanuc đích học tập và nghiên cứu cá nhân.
Nghiêm cám mọi hinh thi
in ấn phục vụ các mục đích khác nếu
khơng được sự chấp thui
bản hoặc của tác giả.
Trung tâm Thông tin- Thu ley tre
ng cam on Quy NXB, Quy Tac gia da
tạo điều kiện hỗ trợ việc họ€*táp»3ÌÈhiên cứu của các bạn sinh viên.

SVTH: HỒNG THỊ MỸ DUNG
MSSV: 0150020160
GVHD: PGS. TS LE HOANG NGHIEM

TP. HCM, 01/2017


LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế khơng có sự thành cơng nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp
đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ
khi bắt đầu thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công
nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm”, em đã được rất nhiều sự quan tâm, giúp
đỡ của q Thầy Cơ, gia đình và bạn bè.
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trường Đại học Tài Nguyên và
Môi Trường TP. HCM, cũng như quý thầy cô trong khoa Môi Trường và đã giảng dạy,

truyền đạt những kiến thức hữu ích cũng như những kinh nghiệm quý báu cho em trong
suốt 4 năm qua.

Xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến Ban giám hiệu Nhà Trường, quý Thầy Cơ Khoa
Mơi Trường và Phịng Thí Nghiệm Mơi Trường — Trường Đại Học Tài Nguyên và Môi
Trường TP. HCM, đã cùng với tri thức, tâm huyết của mình đề truyền đạt vốn kiến thức

quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp em trong suốt thời gian hoàn thành đồ án tốt

nghiệp này.

Xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm, ThS. Bùi Phuong Linh da tan
tâm hướng dẫn em qua từng những buổi nói chuyện, thảo luận giúp em hoàn thành tốt

đồ án tốt nghiệp.

Cảm ơn tất cả các bạn đã động viên, giúp đỡ em trong suốt q trình học tập và cũng
như trong q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp.
Lời cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn sâu sac, chân thành tới Ba Mẹ và những người
thân trong gia đình, đã ln động viên, tạo điêu kiện tôt nhật dé con hoc tap và hồn
thành tốt bài đơ án này.
Xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày ... tháng ... năm 20...

Hoàng Thị Mỹ Dung


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG ;
TRUONG DAI HOC TAI NGUYEN VA
MOI TRUONG TPHCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

_KHOA MOITRUONG
_
BỘ MÔN KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

BẢN GIẢI TRÌNH NỘI DUNG CHỈNH SỬA
ĐỎ ÁN TĨT NGHIỆP
HO VATEN SV:
HOANG THI MY DUNG
NGÀNH: Cơng nghệ kỹ thuật môi trường

MSSV: 0150020160
LỚP: 01 - DHKTMT - 2

Tên Đồ án: Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ
phịng thí nghiệm.
Căn cứ vào bản đánh giá của giảng viên phản biện tại hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp
ngày 26 thang 12 năm 2016 tại phòng A401, trường Đại học Tài ngun và Mơi trường
TP. Hồ Chí Minh, các chỉnh sửa về nội dung và hình thức trong đồ án tốt nghiệp đã được

thực hiện như sau:

STT

Nội dung góp ý của GVPB và Hội Đồng

Các chỉnh sửa đã thực hiện/trang

Bồ sung phần các phương pháp xử lý: mục
đích sử dụng, nguyên lý hoạt động, nguyên

Đã chỉnh sửa bổ sung tai muc 1.2,

2

Bồ sung sơ đồ phương pháp nghiên cứu.

Da bé sung tại mục 2.2.1, trang 29.

3

Viết lại phần phân tích kết quả, gom chung | Đã chỉnh sửa bổ sung tại Chương 3,
các tải trọng.
trang 37 — 46.

4

Chinh stra lai format, dinh dang, lỗi.

lý câu tạo.

trang 6 — I8.

Đã chỉnh sửa trong toàn bộ đồ án

tốt nghiệp.

Sinh viên cam kết những nội dung đã báo cáo ở trên là hoàn tồn chính xác.

TP. Hồ Chí Minh, ngày ...tháng... năm...
Xác nhận kiểm tra của GVPB

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Kỷ và ghi rõ họ tên)

ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

Hoàng Thị Mỹ Dung


TOM TAT KHÓA LUẬN
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng

một hệ thống hiếu khí sủ dụng cơng nghệ Swim - bed với giá thể là Biofringe. Mơ hình

nghiên cứu được vận hành chạy liên tục với tải trọng hữu cơ khác nhau 0.3, 0.6, 1.0 và
1.4 kgCOD/m°.ngày. Nước thải sử dụng trong quá trình vận hành được lấy tại khách

sạn New Wolrd Sài Gịn có nồng độ chất hữu cơ khá cao với BODs nằm khoảng 134—

229 mg/L và hàm lượng chất dinh dưỡng cao với TKN khoảng 33.6 — 52.1 mg/L.

Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước thải sau xử lý bằng công nghệ Swim —
bed có nồng độ COD nhỏ hơn 40mg/L, BOD; nhỏ hơn 10mg/L, TKN nho hon 17mg/L,

NÑ_NH¿† nhỏ hơn 20mg/L và TSS nhỏ hơn 10mg/L. Hiệu suất xử lý chất hữu cơ và chất

dinh dưỡng ổn định và hệ thống không phải sử dụng các nguồn bổ sung chất hữu cơ

hay các hóa chất trợ lắng.

Trong các tải trọng được tiến hành nghiên cứu khi vận hành mơ hình với tải trọng hữu

cơ tăng dần từ 0.3, 0.6, 1.0, 1.4 kgCOD/m°.ngày thì hiệu suất xử lý chất hữu cơ tăng,

điều này cho thấy công nghệ Swim — bed với giá thể Biofringe có thể xử lý sinh học
với tải trọng cao hơn cơng nghệ bùn hoạt tính thơng thường. Ở tải trọng hữu cơ 1.4

kgCOD/m.ngày là tải trọng tối ưu nhất, với hiệu quả cao đối với COD, BODs, TKN,

N_NH¿' và TSS tương ứng là 88.4% + 2.3%, 96.8% + 0.5%, 72.8% + 1.3%, 60.4% +

5.8%, và 93.9% + 3.0%. Có thê thấy, hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ Swim

— bed với giá thể bám dính Biofringe có hiệu quả xử lý khá cao.

Nông độ các thông số ô nhiễm BODs và TSS của nước thái sinh hoạt sau khi xử lý sinh

học bằng công nghệ Swim — bed luôn thấp hơn so với cột A QCVN 14:2008/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.


ABSTRACT
This study concentrate to assess the effective domestic wastewater treatment in aerobic
system using Swim — Bed Technology with the Biofinge carrier. The experiment model
was operated continously in the diferrence organic load 0.3, 0.6, 1.0, 1.4
kgCOD/m? day. The experiment wastewater was collected in New World Ho Chi Minh

City Hotel with high concentration of organic matter BODs approximately 134 — 229
mg/L and high nutrient TKN from 33.6 to 52.1 mg/L.

The initial results indicated the output wastewater treatment is COD less 40 mg/L,
BODs less 10 mg/L, TKN less 17 mg/L, N_NHa* less 20 mg/L and TSS less 10mg/L.
The effictive treatment of the organic matter and the nutrient is very stable. The system
need not to use the addition organic matter or the deposition aid chemical.
The more increaing organic load 0.3, 0.6, 1.0,
increasing in effective treatment. This mean the
Biofinge carrier is more useful than the conventinal
load. 1.4 kgCOD/m? day is the most optimal load

1.4 kg COD/m?.day, the more the
Swim — Bed technology with the
activated sludge technology in high
with the highest effective of COD,

BODs, TKN, N_NHa* and TSS was 88.4% + 2.3%, 96.8% + 0.5%, 72.8% + 1.3%,
60.4% + 5.8% and 93.9% + 3.0%. In conclusion, it is very efffective to remove organic

matter and nutrient by using the Swim — Bed technology with the Biofinge carrier.

The output concentration BODs and TSS of output wastewater treatment using the
Swim — Bed technology is always lower than A column in QCVN 14:2008/BTNMT

The National Technical Regulation on Domestic Wastewater.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP.HCM, ngày ... tháng ... năm 20...

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(, ghi rõ họ tên)


NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN

TP.HCM, ngày ... tháng ... năm 20...

GIAO VIEN PHAN BIEN
(ky, ghi ré ho tén)


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

MỤC LỤC
)/67000755 .........................ơƠỎ

1

1
2

7V.) 6›)inn..A.....................ƠỎ 1
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU...........................
2 2-2-2 2s s£s£seseseseescscsescse 1

3...

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...............................-5<< +seSs+secsezsexersezszrszx 1

4

ĐÓI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..............................5--<
5° < 1

5.
Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI .................................--5 sscses+sexsexszsersersesee 2
CHUONG 1. TƠNG QUAN ............................-5<55<5<©S<+s+Etvereersetsrsersrtsrsersersrre 3
1.1.

SƠ LƯỢC VÈẺ NƯỚC THÁI SINH HOẠTT...........................2 2s sses2 3

1.1.1.

Nguồn gốc nước thải sinh hoạt.........................-2 2+2+s+E+E2EE£E2E2E+E2EzEzrzrrrx 3

1.1.2.

Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt........................
2-2 2+s+2z2sz24 3

1.1.3.

Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường....................------- 5

1.2.

MOT SO PHUONG PHAP XỬ LÝ NƯỚC THÁẢI............................- 6

1.2.1.

Phương pháp xử lý cơ hỌC.....................
-- -- ¿+ +22 2222211322111 1 112211 zExecee 6

1.2.2.

Phương pháp xử lý hóa học......................
.----- 2+ 22221 1+ 22211221 x22 sszzxecee 8

1.2.3.

Phương pháp xử lý sinh học....

1.2.4.

Phương pháp xử lý bùn cặn........................

---- ¿+22 +22 3 +21 1222 szrsrrrrsres

1.2.5.

Phương pháp khử trùng............................
-- --- +22 2222211222112
Exrrrreree 18

1.3.

VISINH VẬT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THÁI

—..................................,ÔỎ

18

1.3.1.

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.....................---sccecscsecscss 18

1.3.2.

Cac q trình sinh hóa xảy ra trong xử lý nước thải.........................- 21

1.4.

CONG NGHE SWIM — BED............................7< 5 55 S5 cscseeeeeeeeeeecsesesrseee

1.4.1.

Sơ lược về công nghệ Swim - bed...

1.4.2.

Cấu tạo và ngun lý hoạt động

1.4.3.

Ưu, nhược điểm mơ hình Swim — bed.......................-2-2 s+s+s+zzzz+z+z+zzs2 25

1.4.4.

Một số nghiên cứu trong và ngoài nước ...................----+ +szcz+s+s+szs+ 26

CHUONG 2.

NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............. 29

2.1.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...........

2.2...

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1.

Giới thiệu chung về phương pháp nghiên cứu........................----2-5s52 29

2.2.2.

Mơ hình nghiên cứỨu........................--- ¿+ 222213322113 3221 1122211211522 EEezzrer 30

SVTH: Hoang Thi My Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

i


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

P

(N8

2.2.4.

Phương pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm ..................... 36

2.2.5.

Phương pháp xử lý và phân tích số liệu........................----+ +c+c+z+s+szs2 36

CHƯƠNG3.

6i

on.

.a..........

34

KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN..........................--5 5 5 sseseses
3.1.

HIỆU QUÁ XỬ LÝ COD...........................-2
5 5-5ee
3.2.

KẾT QUÁ XỬ LÝ BODs.................................55 < SsSs
3.3.
3.4.

KET QUA XU LY TKN....
.... 42
KẾT QUÁ XỬ LÝ TSS..............................2-5<
<5 5< se eSseseEssesessesesre 45

3.5...

ĐÁNH GIÁ SINH KHĨI TẠO THÀNH...................................2 << s

3.6... ĐÈ XUẤT CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THÁI SINH HOẠT BẰNG
(0e [©).00158)/).01.53) 0... ..............Ơ 47
3.6.1.

Sơ đỗ cơng nghệ.............................
2-2 S+2+E2E2 1525252111212 11212111111112 2e. 47

3.6.2.

Ngun lý hoạt động.........................
-.----- 2 2222213322111 1221 1112211112211
ree 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ,.............................<< << 2ss 5s Ss S2 eEeseseseseseseeee 50
KẾ luận. . . . . . . . . . .

---- S222 S3 S1 121211111211 11111121112121212110101111111212110111111111
12 1t re 50

Kiến 11205...

.

50

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................-2
2-22-2522 S5 S8 EsEs£EeEeEz 83s s£seseseezcee 51

310800 sy........................................ 52
Phụ lục bảng. . . . . . . . . . . . . . -

--- S0 2 2221112211122111115211 11511111211 22 111g 1n

Phụ lục hình ....................... -- - - -- S1 1111111111

SVTH: Hoang Thi My Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

2 21111

k

TT

TT

1n

ky. 52
ng

57

ii


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng I.I.

Nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử

Bảng 1.2.

Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình xử lý nước thải................ 20

Bảng 2.1.

Kích thước các ngăn của mơ hình Swim — bed

Bảng 2.2.

Thông số kỹ thuật các thiết bị sử dụng trong mơ hình thí nghiệm 31

Bảng 2.3.

Các thơng số vận hành mơ hình thí nghiệm sử dụng cơng nghệ Swim
— bed quy mơ phịng thí nghiệm ...........................
.--- +2 22+ + +22 **+++z++zsss2 32

Bang 2.4.

Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào mơ hình thí nghiệm

Bảng 2.5.

Thơng số kỹ thuật sợi giá thể biofringe.........................----5-s+s+c+zscscez 34

Bang 2.6.

Các phương pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm ............ 36

Bảng 3.1.

Gia trị các thơng số trong giai đoạn thích nghi và giai đoạn vận hành
cua m6 hinh Swim — bed........................-¿+5 + ++++*£++t£++eE+xersreeerererrerre 37

Bang 3.2.

Két

91101112111 11191 T111

quả

phân

TT TT

tích

sinh

khối

tại

TT

cuối

hà 34

tải

trọng

1.4

kgCOD/m.ngày .......................- S122 2212112122121 151 12122121111 211 2812211121 sec 47

SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

iii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Đường cong biểu điễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số

Hình 1.2.

Đường cong biểu diễn các giai đoạn tăng sinh khối trong mẻ nuôi
cây vi sinh vat theo tang ÏOBFIE.....................--2-5222 22 2322222 £ +22 ++zexscsse 19

Hình 1.3.

Sơ đồ mơ tả q trình sinh hóa khử Nitơ trong nước thải............... 22

Hình 1.4.

Mặt cắt của sợi sinh học .......................222 S2 S22 S21 SE 1221211215515 5E
eree 25

Hình 2.1.

Sơ đồ phương pháp nghiên cứu......................--+ S2 S22 2z2E2E+EzEzEzrxrex

Hình 2.2.

Cấu tạo chỉ tiết mơ hình Swim — bed...........

Hình 2.3.

Bố trí giá thể trong bể sinh học Swim - bed

Hình 2.4.

Sơ đồ bố trí mơ hình thí nghiệm .........................
2+ + S225 +E+E+E+EzEzEzzzzzzz 33

Hình 2.5.

Cấu trúc của giá thể Biofringe.....................
2+ S2 SE212321211221E1 2125 2xxe2 35

Hình 2.6.

Mơ tả lớp màng Biofilm............................2-2 2222112222111 25211 125211115211 sze 35

Hình 3.1.

Đồ thị biến thiên nồng độ COD và hiệu quả xử lý COD của tất cả

lượng theo thang ÏOBAFI(........................
-. -- 2-2 3222113221112
2521 12x ezxe 19

các tải trọng hữu CƠ. . . . . . . .

Hình 3.2.

Chênh lệch nồng độ COD
1

Hình 3.3.

-- -

177...

Biến thiên nồng độ COD

Hình 3.5.

Đồ

thị

biến

thiên

và BOD:
qua

của tất cả các tải trọng
xt

ly

BODs

so

với

QCVN

14:2008/BTNMT o.oo .ccccccccccccsesececsesesesecescsceesecsesececevseveveetececeeees 42

Đồ thị biến thiên nồng độ TKN và hiệu suất xử lý TKN ở tất cả các
Chênh
1

Hình 3.9.

.

hiệu

010217

Hình 3.8.

40

Đồ thị biến thiên nồng độ BOD; và hiệu suất xử lý BODs ở tất cả

Hình 3.4.

Hình 3.7.

giữa đầu vào và đầu ra của tất cả các tải

..............

01050:

Hình 3.6.

2 2 1222111223111 2531 1125111115211 19 key 38

Đồ

......

lệch nồng độ TKN

43

giữa đầu vào và đầu ra của tất cả các tải

..............

thị

biến

thiên

hiệu

quả

xử

lý N NH¿

so

với

44

QCVN

14:2008/BTNMT.....................
222 E23 21212121221 2121211121111
1e
44
Đồ thị biến thiên nồng độ TSS và hiệu suất xử lý TSS ở tất cả các
010217

......

45

Hình 3.10. Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý TSS so với QCVN
Hình 3.11. Sinh

khối

14:2008/BTNMT

.................... .........

46

tạo

1.4

thành

sau

khi

vận

hành

tải

trọng

kgCOD/m.ngày .......................- S122 2212112122121 151 12122121111 211 2812211121 sec 47

Hình 3.12. Đề xuất sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ
N).4)0:0011‹d3ẰẢẮÁIÁẮÁẮÁẶIẶIẶIẶẮẶ..... 48
SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

iv


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

TỪ TĨM TẮT

TIENG ANH

TIENG VIET

BF

Biofringe

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

BODs

Biochemical Oxygen Demand 5 days

Nhu cau oxy sinh héa sau 5 ngay

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trường

CAS

Conventional Activated Sludge

Bùn hoạt tính truyền thống

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Desolved

Oxy hồ tan trong nước

MBR

Membrane Bio Reactor

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids

Hem bee chat ran lơ lửng trong

MLVSS

Mixed Liquor Volatile Suspended

Ham lượng chất tắn lơ lửng hòa

Oxygen

Solids

NTSH

OLR

tan trong hỗn hợp bùn

Nước thải sinh hoạt

Organic Loading Rate

QCVN

Tải trọng hữu cơ

Quy chuẩn Việt Nam

RBC

Rotating Biological Contactor

Dia loc sinh hoc

SBR

Sequence Batch Reactor

Xt ly sinh hoc dang mé

SS

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

SVI

Sludge Volume Index

Chỉ số thê tích bùn

TKN

Total Kjeldal Nitrogen

Tổng Nitơ Kjeldal

TP. HCM
UASB

Thành phó Hồ Chí Minh
Upflow anearobic sludge blanket

SVTH: Hoang Thi My Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

Xử lý ky khí qua lớp cặn lơ lửng


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

1. DAT VAN DE

MO DAU

Nước thải sinh hoạt là nguồn chat thai gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu khơng
được xử lý trước khi thải ra ngồi mơi trường. Hiện nay, nước thải này được xử lý băng
nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên nhìn chung hiệu quả xử lý chưa cao, nhiều
nhược điểm như tốn diện tích, giá thành xây dựng và vận hành cao, khả năng xử lý các
loại chất dinh dưỡng thấp, tải lượngô nhiễm thấp và lượng bùn thải ra lớn... Để hạn chế
nhược điểm như trên vấn đề đặt ra là nghiên cứu tìm ra giải pháp mới có thể nâng cao
hiệu quả xử lý nhằm đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật đồng thời giải quyết vấn đề về
môi trường.
Công nghệ Swim — bed là một công nghệ mới đang được nghiên cứu và ứng dụng trong
nhưng năm gân đây, đặc biệt là Nhật Bản. Công nghệ này là sự kêt hợp các điêu kiện
thuận lợi của quá trình bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng và bùn hoạt tính sinh trưởng
bám dính. Sử dụng giá thê sinh học Biofringe, giá thê được thiết kê có bê mặt hiệu dụng
lớn đê lớp màng biofilm dính bám trên bê mặt của giá thê, tạo điêu kiện thuận lợi cho vi
sinh vật bám sinh và sinh trưởng.
Một số nghiên
6 tai trong cao
đê xử lý nước
thải sinh hoạt
thành.

cứu cho thấy công nghệ Swim và thời gian lưu ngăn, do đó sẽ có
thải sinh hoạt. Trên cơ sở đó đơ
băng cơng nghệ Swim — bed quy

bed có thể xử lý hiệu quả chất ơ nhiễm
tính khả thi khi áp dụng công nghệ này
án tôt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước
mơ phịng thí nghiệm” này được hình

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể sinh học hiếu khí với cơng nghệ Swim —
bed quy mơ phịng thí nghiệm.

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
+

Lap dat m6 hinh Swim — bed va van hành thích nghi ở các tải trọng hữu cơ 0.3 kg

+

Nghiên cứu đánh giá hiệu qua xt ly COD, BODs, TKN, TSS của nước thải sinh
hoạt băng công nghệ Swin — bed hiệu khí với các tải trọng hữu cơ 0.6, 1.0 va 1.4 kg

COD/m? ngay.

COD/m? ngay.

+
+

So sanh két qua voi QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuan ky thuật quốc gia về nước

thai sinh hoat.

Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng cơng nghệ Swim — bed.

4. ĐĨI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
+_
+

Nghiên cứu mơ hình sinh học sử dụng công nghệ Swim — bed quy mô phịng thí

nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt.

Nước thải sử dụng trong nghiên cứu là nước thải thực được lấy từ khách sạn New
Wolrd Sài Gòn.

SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

1


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

+_

Nghiên cứu đánh giá hiéu qua xt ly COD, BODs, TKN, TSS cua nuéc thải sinh
hoạt ở 4 tải trọng hữu cơ 0.3, 0.6, 1.0 va 1.4 kg COD/m? ngay.

5. Ý NGHĨA CỦA ĐÈ TÀI
Ý nghĩa khoa học
Công nghệ Swim— bed là sự kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và q trình sinh
trưởng bám dính. Điều này giúp nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinh khối. Từ đó

tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ của vi sinh vật, nâng cao hiệu quả xử lý.
Ý nghĩa thực tiễn
Với công nghệ Swim — bed các thành phần gây
xử lý tương đôi triệt đê đề nâng cao hiệu quả xử
lý đạt tiêu chuân về mặt môi trường. Ngồi ra,
thê tích cơng trình nhỏ, tiết kiệm diện tích và dễ

SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

ơ nhiễm trong nước thải
lý có thê đảm bảo nước
cơng nghệ này có lượng
dàng cho việc nâng cao

sinh hoạt được
thải sau khi xử
bùn sinh ra it,
tải trọng xử lý.

2

Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

1.1.

CHUONG 1
TONG QUAN
SƠ LƯỢC VE NUOC THAI SINH HOAT

1.1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt (NTSH) là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích

sinh hoạt của
thải ra từ các
khác và ngay
thốt bằng hệ
và nông thôn
nhiên vào các

cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân... Chúng thường được
căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, các cơng trình cơng cộng
chính trong các cơ sở sản xuất. NTSH ở các trung tâm đơ thị thường được
thống thốt nước dẫn ra các sơng kệnh rạch, cịn ở các vùng ngoại thành
do khơng có hệ thống thốt nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự
ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.

Lượng NTSH của một khu dân cư phụ thuộc vào:

+

Quy mé dân số.

+

Tiêu chuẩn cấp nước.

+

Đặc điểm của hệ thống thốt nước.

+_

Loại hình sinh hoạt.

Đặc điểm của NTSH gồm hai loại:
+

Nước thải nhiễm bân do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.

+

Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi,
kê cả làm vệ sinh sàn nhà.

1.1.2. Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt
NTSH chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngồi ra cịn có cả thành phần
vơ cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.

Chất hữu cơ trong NTSH chiếm khoảng 50 — 60% tổng các chất gồm chất hữu cơ thực
vật và chât hữu cơ động vật. Các chât hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gơm

có:

+

Protein (40 — 60%).

+

Hydrat cacbon (25 — 50%).

+

Cac chat béo, dau m6 (10%).

+

Ngoai ra con cé Uré.

Chất vô cơ trong NTSH chiếm khoảng 40 — 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit,

bazơ vô cơ, dầu khống... H

Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, virus, nắm, rong tảo, trứng
giun sán... Ngồi ra, cịn có một sơ vi sinh vật gây bệnh như: ly, thương hàn...
Thành phần và tính chất nước thải được chia làm ba nhóm chính:
SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

3


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

Thành phần vật lý

+

Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán khô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương, bọt.

Kích thước khoảng 10'! + 10' mm. Chúng có thể là các chât vơ cơ, hữu cơ, vi sinh

vật...

Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước khoảng I0 + 105 mm.

Chúng thường là những chât hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn như: hyđrat cacbon,

protit, xà phịng, thc nhuộm hữu cơ, các vị sinh vật...

Nhóm 3: Gồm các chất hịa tan có kích thước hạt phân tử < khoảng 10” mm.

Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt < khoảng 108 mm (phân
tan ion). Cac chat nay chu yéu 1a cac axit, bazo va các mi của chúng.

Thanh phan hóa học

+

Thành phần hóa học chủ yếu của nước thải chủ yếu chứa các chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học: protein, hydratcacbon, các chât béo, xenlulo... và các chât hữu cơ khó phân

hủy sinh học: thc trừ sâu, diệt cỏ...

Thành phần sinh học

+

Trong NTSH có chứa các sinh vật, vi sinh vật khác nhau. Các sinh vật gây bệnh như: vĩ
khuẩn, virus, nguyên động vật, các loại trùn, giun san, nam, vi sinh vật chỉ thịô nhiễm
phân: E.coli, Coliform..
Bảng 1.1.

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý
Các chỉ tiêu

Nồng độ
Nhẹ

Trung bình

Nang

Chat rắn tổng cộng, mg/L

350

720

1200

Tổng chất rắn hịa tan, mg/L:

250

500

§50

+

Cố định (Fixed), mg/L

145

300

525

+

Bay hoi, mg/L

105

200

325

Chất rắn lơ lửng, mg/L

100

220

350

+

C6 dinh (Fixed), mg/L

20

55

75

+_

Bay hơi, mg/L

80

165

275

5

10

20

BODs, mg/L

110

220

400

Téng cacbon hitu co, mg/L

80

160

210

Chat rắn lắng được, mg/L

SVTH: Hoang Thi My Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

4


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

COD, mg/L

250

500

1000

Tổng Nitơ (theo N), mg/L

20

40

§5

+

Hữucơ

§

15

35

+

Amonia tự do

12

25

50

+

Nitrit

0

0

0

+

Nitrat

0

0

0

Téng photpho (theo P), mg/L

4

8

15

+

Hữu cơ

1

3

5

+_

Vô cơ

3

5

10

106 + 107

107 + 108

107+ 10°

Coliform N,/100, mg/L

(Nguôn: Bảng 1.2, Xử lý nước thải đô thị và cơng nghiệp — Tính tốn thiết kế cơng trình, Lâm
Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2013, trang 11)

1.1.3. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường
Tác động của NTSH đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tôn tại trong nước thải
gây Ta:
+

COD, BOD: Sự khống hóa, ơn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây

thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường
nước. Nếu ơ nhiễm q mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong q trình
phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm nhu H2S, NH3, CHa... Lam cho nước có
mùi hơi thối và làm giảm pH của môi trường.
SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí.

Nhiệt độ: Nhiệt độ của NTSH thường khơng ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật
nước.

Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ
độc thức ăn, vàng da...

Ammonia, Photpho: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ
trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển của các loại
tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp. vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong

các vi sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do q trình hơ hấp

của tảo thải ra).
+

Mau: Màu đục hoặc đen, làm mắt mỹ quan.

+

Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản khuyếch tán oxy trên bề mặt.

SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

5


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

1.2.

MỘT SĨ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THÁI

Các phương pháp sử dụng đề xử lý nước thải phụ thuộc vào tính chất vật lý, hóa học và
sinh học của nước thải, do đó về bản chất kỹ thuật xử lý nước thải được chia làm ba
nhóm chính: cơ học, hóa học và sinh học.
1.2.1. Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai
xem như bước đệm đê loại bỏ các tạp chât
nhăm đảm bảo an tồn cho các thiệt bị và
này thường có các cơng trình đơn vị như:
hoa...

đoạn đầu của quy trình xử lý, q trình được
vơ cơ và hữu cơ khơng tan có trong nước thải
các q trình xử lý phía sau. Trong giai đoạn
song chăn rác, bê lăng cát, bê lăng, bê điêu

Xử lý cơ học nhằm mục đích:

+

Tach cdc chat khong hịa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ,
nhựa, lá cây, g1ẻ rách, dâu mỡ... ra khỏi nước thải.

+

Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tĩnh, cát...

+

Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.

+

Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.

Về nguyên tắc, xử lý sơ bộ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.
Phương pháp xử lý nước thải bang co hoc co thé loại bỏ khỏi nước thải được 60% các
tạp chât không tan và 20% BOD, 75% hàm lượng chât lơ lửng vào 30 — 35% theo BOD

băng biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc keo tụ sinh học. I
1.2.1.1.

Song chắn rác

Song chắn rác dùng đề giữ lại các cặn có kích thước lớn như: giấy, rác, rau, cỏ... được
gọi chung là rác. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ơng hoặc kênh dân. Song chăn rác

là cơng trình xử lý sơ bộ chn bị điêu kiện cho việc xử lý nước thải sau đó.

Song chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải vào ham bom.
Song chăn rác thường được đứng vng góc với dịng chảy, song chăn gơm các thanh
kim loại tiệt diện 5 x 20 mm đặt cách nhau 20 — 50 mm trong một khung thép hàn hình
chữ nhật, dễ dàng trượt xng dọc theo hai khe ở thành mương dẫn, vận tôc nước qua
SON Vmax < 1 m/s.

Song chắn rác có thê chia thành các nhóm như sau:
+

Theo kích thước của khe hở: loại thơ (30 — 200mm) và loại trung bình (5 — 25mm).

+

Theo đặc điểm cấu tạo: cố định va di động.

+

Theo phương pháp vớt rác: loại thủ công và loại cơ giới.

1.2.1.2.

Bế lắng cát

Bề lắng cát được thiết kế dé tách các tạp chất vơ cơ khơng tan có trọng lượng lớn như:
xi than, cát... ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an tồn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mịn,
tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các cơng trình sinh học phía sau. Cát
SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

6


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

từ bể lắng cát đưa đi phơi khơ ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho
mục đích xây dựng.
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bãy cát”. Bay cat la
các loại bể, hồ, giếng... cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp
tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tòa ra chung quanh v.v... Nước qua

bề lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần
chất đơng tụ, cát lắng thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi được
loại bỏ.
Bề lắng cát thường có ngang thường tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang. Chiều sâu
bể lắng cát thường từ 0.25 — 1m. Vận tốc chuyển động của nước khơng q 0.3m/s. Bề
lắng cát đứng có dạng hình tam giác hay hình thang, trong đó nước chun động theo

dòng từ đưới lên với vận tốc 0.05m/s.

Theo nguyên tắc chuyền động của nước ở trong bể, người ta phân ra:
+

Bể lắng cát ngang nước chảy thắng hoặc vòng.

+

Bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên.

+

Bể lắng cát tiếp xúc.

+

Bé lang cat suc khi.

1.2.13.

Bế lắng

Bề lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng
của nước. Các chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lăng xng đáy, cịn chất lơ lửng nhẹ hơn
sẽ nổi lên bề mặt. Có thể dùng những thiết bị cơ học đề thu gom và vận chuyền các cặn
lắng và bọt nỗi tới cơng trình xử lý cặn.
Sử dụng bể lắng để loại bỏ các tạp chất lơ lửng và một phần hạt keo còn lại trong nước

thải sau khi đã qua các cơng trình trước đó. Hàm lượng lơ lửng sau khi ra khỏi bê lăng

không vượt quá 150 mg/L trước khi dân đên các công trình xử lý sinh học.
+

Dựa vào chức năng, vị trí có thé chia bể lắng thành các loại:

—

Bể lắng đợt một đặt trước cơng trình xử lý sinh học.

—

Bé lang dot hai sau cơng trình xử lý sinh học.

+

Dựa vào chế độ làm việc, có thể chia bể lắng thành các loại:
—

Bể lắng hoạt động gián đoạn.

—

Bể lắng hoạt động liên tục.

+

Dựa vào chiều nước chảy trong bề, có thể chia bê lắng thành các loại:

—

Bể lắng ngang.

—

Bể lắng đứng.

—

Bể lắng ly tâm.

SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

7


Đồ án tốt nghiệp
‹
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt băng cơng nghệ Swim — bed quy mơ phịng thí nghiệm

1.2.1.4.

Bế tách dầu

Có nhiều loại nước thải chứa dầu mỡ. Đây là những chất nổi, chúng sẽ gây ra ảnh hưởng
xấu đến các cơng trình thốt nước và nguồn tiếp nhận nước thải. Vì vậy, người ta phải
thu hồi những chất này trước khi đi vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất. Chất
mỡ sẽ bít kín lỗ hồng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể sinh học, cánh đồng tưới, cánh

đồng lọc. Chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aerotank, gây khó khăn trong
q trình lên men...

Ngun tắc tách dầu chủ yếu dựa trên sự khác nhau giữa tỷ trọng dầu và nước. Nên khi
vào bê tách dâu sẽ nôi lên trên mặt nước.

1.2.1.5.

Bể điều hòa

Bề điều hòa được dùng để duy trì dịng thải và nồng độ vào cơng trình xử lý ồn định,

khắc phục được những sự cố vận hành do sự hoạt động về nồng độ và lưu lượng của

nước thải gây ra và nâng cao hiệu suât của các quá trình xử lý sinh học.

Trong bể điều hịa sử dụng hệ thống sục khí để khuấy trộn đều lưu lượng và nồng độ
các chât ơ nhiễm có trong nước thải. VỊ trí của bê điêu hịa được đặt như sau:

+

Đặt trước lắng I khi nồng độ chất lơ lửng SS không cao < 250 — 400 mg/L.

+

Đặt sau lắng I và trước xử lý sinh học khi nồng độ chất lơ lửng cao.

Bề điều hịa có thể được phân loại như sau:

+

Bể điều hòa lưu lượng.

+

Bể điều hòa nồng độ.

+.

Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.

Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải không cao lắm và các điều kiện vệ
sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trị chính trong trạm xử lý.
1.2.2. Phương pháp xử lý hóa học
Đây là phương pháp sử dụng các phản ứng hóa học để chuyển các chấtơ nhiễm thành

các chất ít ơ nhiễm hơn, chất ít ơ nhiễm thành các chất khơngơ nhiễm. Phương pháp
này giá thành xử lý cao nên còn hạn chế sử dụng.

Một số nhà máy xử lý NTSH cũng áp dụng phương pháp hóa học vào quy trình xử lý để
tăng cường hiệu quả xử lý sinh học.

1.2.2.1.

Keo tụ- Tạo bông

Keo tu — tạo bông là một công đoạn của quá trình xử lý nước thải, mặc dù là hai q
trình riêng biệt nhưng khơng thé tách rời nhau. Vai trị của q trình keo tụ — tạo bơng
là nhăm loại bỏ huyện phù, chât keo có trong nước thải.
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù
10? mm, cịn có các hạt nhỏ hơn ở dạng keo khơng thể lắng được. Ta
kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết
hạt dé có thể lắng được. Muốn vậy, trước tiên cần trung hịa điện tích
SVTH: Hoang Thị Mỹ Dung

GVHD: PGS. TS Lé Hoang Nghiém

có kích thước >
có thể làm tăng
vào các tập hợp
của chúng, tiếp
8