THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SỬ DỤNG BỂ UASB AEROTANK

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



“THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SỬ DỤNG
BỂ UASB & AEROTANK”


Nhóm
3
1
M !
Trang
MỤC LỤC 2
I. ĐẶT VẤN ĐỀ 4
1.Tính cấp thiết của đề tài 4
2.Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 5
a . Mục đích nghiên cứu 5
b. Yêu cầu nghiên cứu 5
II. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 6
1. Đặc tính chung của nước thải chăn nuôi 6
2. Các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay 7
2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý 7
2.1.1 Xử lý cơ học 7
2.2. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học 8
2.2.1. Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí 8
2.2.1.1 Aerotank 8
2.2.1.2 Bể lọc sinh học 13
2.21.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 14
2.2.1.4 Đĩa quay sinh học RBC 16
2.3 Xử lý nước thải trong điều kiện kỵ khí 16

2.3.1 Các dạng bể xử lý kỵ khí 18
2.3.1.1 Bể tự hoại 18
2.3.1.2 Bể metan: 19
2.3.1.4 Lọc kỵ khí bám dính cố định - AFR (Anaerobic filter reactor) 20
Nhóm
3
2
2.3.1.5 Bể phản ứng dòng chảy đều - PFR (plug flow reactor) 20
2.3.1.6 Bể phản ứng khuấy liên tục - CSTR (Continuously stirred tank reactor) 21
2.3.1.7 Bể phản ứng kỵ khí có đệm giãn- FBR, EBR (fluidized and expanded bed reactor)21
2.3.1.8 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược - UASB 21
(Upflow Anaerobic Sludge Blanketreactor) 21
III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
1. Đối tượng nghiên cứu 27
2. Nội dung nghiên cứu 27
2.1 Phương pháp nghiên cứu 27
2.1.2 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 27
4.2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 31
4.2.1. Dây chuyền công nghệ 31
4.3. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ CHÍNH 34
4.4. TÍNH TOÁN CHI TIẾT 34
4.4.1 Song chắn rác 34
4.4.5 Bể lắng I 42
4.4.6 Bể UASB 44
4.4.8 Bể lắng II 57
4.4.9 Hồ sinh học 63
V. KẾT LUẬN 65
VI. KIẾN NGHỊ 66
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
Nhóm

3
3
"#$
1. Tính cấp thiết của đề tài
Xã hội của chúng ta đang ngày càng phát triển, cùng với sự phát triển là nhu
cầu ngày càng cao về mọi mặt của đời sống trong đó có nhu cầu về thực phẩm
ngày càng lớn điều này đã thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ. Tuy
nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần
thiết cho cuộc sống của con người, ngành chăn nuôi cũng bộc lộ nhiều vấn đề môi
trường đang được các nhà làm công tác môi trường quan tâm.
Nước thải chăn nuôi lợn được coi là một trong những nguồn nước thải có khả
năng gây ô nhiễm môi trường cao, có chứa nhiều chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và
vi sinh vật gây bệnh, nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường.
Hiện nay có nhiều phương pháp xử lí nước thải khác nhau như: phương pháp
cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học… với các ưu điểm vượt trội
thì phương pháp sinh học cho hiệu quả tối ưu và được sử dụng rộng rãi nhất. Trong
đó, xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học yếm khí kiểu dòng ngược (UASB)
được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần
chất rắn thấp.Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để
phân huỷ các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng
các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng.
Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào,
sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối chúng được tăng lên.
Với ưu điểm là có thể xây dựng thành các modul nhỏ, đặt tiện dụng trong các
gia đình và các cơ sở phát sinh nước thải giàu hữu cơ mà chi phí vừa phải. Do đó,
có thể ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng có quy mô từ nước thải sinh hoạt,
Nhóm
3
4
nước thải chăn nuôi đến nước thải sản xuất, phù hợp với áp lực phát sinh nước thải

hiện nay.
Xuất phát từ những yếu tố trên, nhóm chúng em tiến hành đề tài “Thiết kế,
xây dựng hệ thống xử lí nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học yếm khí
kiểu dòng ngược” nhằm xem xét, đánh giá khả năng xử lý nước thải của thiết bị lọc
sinh học yếm khí kiểu dòng ngược.
2. Mục đích và yêu cầu nghiên cứu
a . Mục đích nghiên cứu
 Thiết kế được một hệ thống xử lý yếm khí kiểu dòng ngược
 Xây dựng và thử nghiệm với nước thải chăn nuôi lợn
 Đánh giá hiệu quả của hệ thống
b. Yêu cầu nghiên cứu
 Tính toán, thiết kế được thiết bị lọc sinh học yếm khí kiểu dòng
ngược để xử lý nước thải chăn nuôi lợn
 Đánh giá thử nghiệm được hiệu quả xử lý của thiết bị.
 Các kết quả phân tích đảm bảo độ tin cậy.
Nhóm
3
5
"%& '
1. Đặc tính chung của nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm
vật nuôi với khối lượng nước thải rất lớn. Nước thải chăn nuôi chứa chất rắn lơ
lửng, chất hữu cơ, nitơ, photpho và các thành phần khác, đặc biệt là vi sinh vật gây
bệnh.
Trong thành phần chất rắn của nước thải thì hợp chất hữu cơ chiếm 70 – 80%
gồm các hợp chất hydratcacbon, protit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của
chúng có trong phân và thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ bị phân hủy. Các
chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối clorua, SO
4
,

… Các hợp chất trong phân và nước thải dễ dàng bị phân hủy
Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và ấu trùng giun sán gây
bệnh. Theo nghiên cứu của Nanxera vi trùng gây bệnh đóng dấu Erisipelothris
insidiosa có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 – 150 ngày, virus lở mồm long móng
(FMD) sống trong nước thải 100 – 120 ngày… Các loại vi trùng có nha bào như:
Bacillus teyani 3 – 4 năm. Trứng giun sán với nhiều loại điển hình như :
Fasciolahepatica, Fasciola losis buski, Ascaris suum,…Trứng giun sán, vi trùng có
thể lan truyền đi rất xa và nhanh khi bị nhiễm vào nước mặt tạo thành dịch bệnh
cho người và vật nuôi.
Nghiên cứu của Bonde (1967) cho thấy đa số các vi sinh vật gây bệnh không
thể phát triển lâu dài trong nước thải, số lượng của chúng giảm nhanh trong những
ngày đầu sau đó chận dần.
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi vãi,
mức độ thu gom phân, phương thức thu gom chất thải trong chuồng hay lượng
nước sử dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắn rửa vật nuôi.
Nhóm
3
6
2. Các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay
Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau:
- Phương pháp xử lý cơ học.
- Phương pháp xử lý hóa lý.
- Phương pháp xử lý sinh học.
2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý
2.1.1 Xử lý cơ học
Mục đích là tách cặn rắn và phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu
gom, lắng cặn. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng…để loại bỏ cặn dễ lắng tạo điều
kiện xử lý và giảm khối tích các công trình phía sau.
2.1.2 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp hóa lý
Sau khi xử lý cơ học, nước thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vô cơ có kích

thước nhỏ, có thể dùng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Theo nghiên cứu của
Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi lợn: phương pháp cơ học và
keo tụ có thể tách được 80 – 90 % hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn.
Phương pháp này loại bỏ được hầu hết chất bẩn có trong nước thải, tuy nhiên đòi
hỏi chi phí cao nên chỉ phù hợp với các hộ chăn nuôi có diện tích trang trại hẹp và
yêu cầu chất lượng nước thải ra nguồn cao.
Tuyển nổi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi
lợn, tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở
chăn nuôi.
Ngoài ra ở một số cơ sỏ chăn nuôi, nơi có nguồn tiếp nhận nước tahir đòi hỏi
mức độ sạch sinh học cao, người ta còn sử dụng các chất OXH mạnh như Clo để
OXH các chất ô nhiễm trong nước thải hay để khử trùng nước trước khi thải ra
nguồn tiếp nhận. Có thể dùng khí Clo hoặc các dẫn xuất của chúng như
calciumhydroclorid, clorua vôi, cloramine, để khử trùng nước thải . khi vào nước,
clo kết hợp với nước tạo axit HOCl là chất có tính OXH mạnh có tác dụng diệt
Nhóm
3
7
khuẩn và khử mùi. Khi tính toán lượn Clo khử trùng trong các chế phẩm của nó,
người ta tính Clo hoạt tính theo phần trăm (%) hoặc ppm lượng Clo hoạt tính cho
vào nước thải.
2.2. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học
2.2.1. Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí
Đây là quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí ( cấp oxi
phân tử). Quá trình này của vi sinh vật được gọi chung là hoạt động sống, gồm 2
quá trình: dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N, P, cùng với những
kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh
khối, phục vụ cho sinh sản; phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành CO
2
và H

2
O.
Quá trình này gồm các giai đoạn:
- Giai đoạn 1 : Khuếch tán và hấp phụ các chất phân tán nhỏ, ở dạng keo hay
hòa tan lên bề mặt vi sinh vật.
- Giai đoạn 2 : Phân hủy các chất đã hấp phụ và khuếch tán qua màng vào bên
trong tế bào vi sinh vật.
- Giai đoạn 3 : Chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ trong tế
bào vi sinh vật, sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào.
Tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật, người ta phân chia:
- Vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng.
- Vi sinh vật sinh trưởng bám dính.
2.2.1.1 Aerotank
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi
sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank 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 sẫm chứa các chất hữu cơ hấp
thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi sinh vật. Các vi sinh vật
Nhóm
3
8
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 CO
2
, H
2
O
không độc hại cho môi trường.

()*+, /+01-++234()567*5-8

Bể aeroten là dạng bể kĩ thuật truyền thống và được ứng dụng nhiều trong xử lý
hiếu kí nước thải do kỹ thuật đơn giản, dễ vận hành và chi phí thấp. Nguyên lý của
Nhóm
3
9
quá trình là dòng chảy của nước thải và bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng (bùn
chứa vi sinh vật hoạt động) được nạp bão hòa oxy bằng phương pháp sục khí.
Các tác nhân sinh học tham gia vào quá trình bao gồm một tập hợp các nhóm sinh
vật như sau:
 Vius
 Vi khuẩn (bacteria)
 Xạ khuẩn (actinomycetes)
 Vi nấm: nấm men (yeasts), nấm mốc hay nấm sợi (mods)
 Vi tảo (algae)
 Nguyên sinh động vật (protozoa)
Ngoài ra còn có các vi sinh vật khác như vi khuẩn hoại sinh…
9-+":;<=+>*+? *+, /+01-++23
Mô tả: trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền
phù. Quá trình tự làm sạch trong aeraten diễn ra theo mức dòng chảy qua hỗn hợp
nước thải và bùn hoạt tính được sục khí. Việc sục khí ở đây đảm bảo các yêu cầu
của quá trình: làm nước được bão hòa oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ
lửng. Ở các dây truyền công nghệ aeroten truyền thống, nước thải đầu tiên được
tách các chất rắn thông qua hệ thống chắn rác. Sau đó chúng được lắng sơ bộ tại bể
lắng 1 trước khi được bơm vào bể sục khí. Ở đây, nước thải được hòa với dòng bùn
hồi lưu từ đầu cuối của bể hiếu khí. Không khí được sục đồng đều theo suốt chiều
Nhóm
3
10

dài của bể và dược khuấy trộn bằng cách sục khí. Các quá trình xảy ra trong hệ
thống xử lý aeroten bao gồm:
 Sục khí
 Hấp thụ các chất lơ lửng
 Kết bông của các tế bào vi sinh vật với các chất hữu cơ bị oxy hóa.
 Bùn hoạt tính thừa được lấy ra ở bể lắng thứ cấp
 Tuần hoàn một lượng bùn hoạt tính về bể aeroten.
Oxy có thể cung cấp thông qua một trong các phương thức: khuấy cơ học,
thổi không khí hay nén không khí và nạp khí, thông qua bộ phận khuếch tán khí
ngâm trong nước thải
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của
vi 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 sẫm chứa các chất hữu cơ hấp
thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi sinh vật. 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 CO
2
, H
2
O
không độc hại cho môi trường.
Đây là công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt
tính ( đó là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa các chất hữu
cơ) và cấp oxi bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục. với điều kiện như
vậy, bùn được phát triển ở trạng thái lơ lửng và hiệu suất phân hủy ( oxi hóa) các
hợp chất hữu cơ là khá cao.
Bể sục khí là bể oxy hóa có dạng hình chữ nhật được ngăn ra làm nhiều

buồng (3-4 buồng) nối với bể lắng. giống như ở bể lọc sinh học, quá trình xử lý
nước thải ở bể sục khí được tiến hành nhờ hoạt động của các hệ vi sinh vật ở bùn
Nhóm
3
11
hoạt tính. Nhưng quá trình sục khí này được thực hiện trong điều kiện thông khí
mạnh nhờ hệ thống sục khí từ dưới đáy bể lên. Cường độ thông khí 5 m3/m2/giờ,
đảm bảo oxi tối đa cho quá trình oxi hóa. Ở bể oxi hóa, bùn hoạt tính lấy từ bùn
gốc sau khi qua giai đoạn khởi động hay lấy bùn lắng từ bể lắng cặn chuyển vào. Ở
đây bùn hoạt tính gặp oxi của không khí được bơm vào sẽ tiến hành quá trình oxi
hóa và khoáng hóa các chất bẩn trong nước thải một cách khá triệt để. Sau khi chảy
suốt qua các buồng của của bể oxi hóa, nước thải sẽ chảy vào bể lắng. Ở đây cũng
xảy ra quá trình lắng cặn xuống đáy bể, phần nước ở trên là nước đã được xử lý sẽ
được dẫn ra ngoài. Trong quá trình vận hành, ở bể oxi hóa, theo thời gian lượng
bùn hoạt tính sẽ tăng lên, đồng thời cũng tích lũy nhiều tế bào vi sinh vật đã già cỗi
khiến hoạt tính của bùn sẽ giảm, “bùn bị già”. Vì vậy khi cho bùn hoạt tính thu ở
bể lắng vào bể oxi hóa, không nhất thiết cho toàn bộ số bùn có trong bể lắng, mà
chỉ cho một phần để đảm bảo nồng độ bùn hoạt tính là 2 – 4 g/lít.
- Quá trình xử lý nước thải bằng bể arotank qua 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: tốc độ oxi hóa xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxi
 Giai đoạn 2: bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxi hóa, đồng thời oxi hóa
tiếp những hợp chất chậm oxi hóa
 Giai đoạn 3: giai đoạn nitơ hóa và các muối amôn
Trong quá trình vận hành phải theo dõi liên tục để kịp thời điều chỉnh các
chỉ số sau:
+ Nồng độ bùn hoạt tính
+ Chế độ thông khí
+ Nồng độ các chất bẩn trong nước thải
+ Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm sạch nước thải của aerotank:

• Lượng oxy hòa tan trong nước ( khuấy cơ học, thổi và sục khí, kết hợp
khí nén và khuấy đảo).
Nhóm
3
12
• Thành phần dinh dưỡng đối với sinh vật: chủ yếu là nguồn cacbon,
ngoài ra còn có nguồn nito, photpho. Theo Trần Hiếu Nhuệ (1997) chất
dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật BOD:N:P =100:5:1.
• Các chất có độc tính: gây ức chế đến đời sống vi sinh vật.
• pH của nước thải: ảnh hưởng nhiều đến các quá trình sinh hóa của vi
sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng. pH thích hợp là 6,5 – 8,5.
• Nhiệt độ: hầu hết các vi sinh vật có trong nước thải là các thể ưa ấm,
chúng có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là 40
o
C và tối thiểu là 5
o
C. Vì vậy
nhiệt độ xử lý nước thải trong khoảng 6 - 37
o
C, tốt nhất là 15 - 35
o
C.
Nồng độ chất lơ lửng ở dạng huyền phù: không quá 150mg/l.
2.2.1.2 Bể lọc sinh học
Là công trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có
trong nước thải nhờ quá trình oxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong
bể chứa đầy vật liệu tiếp xúc có khả năng thấm cao cho phép vi sinh vật dính bám
và mước thải được lọc qua lớp vật liệu này.
Quần thể vi sinh vật sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả
năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có

thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kị khí và tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên
sinh. Ngoài ra còn có giun, ấu trùng, côn trùng, ốc,…vi khuẩn tùy tiện chiếm đa số.
Phần bên ngoài lớp màng nhày ( khoảng 0,1 – 0,2 mm) là vi sinh vật hiếu khí.
Khi vi sinh vật phát triển, chiều dày càng ngày càng dày hơn, vi sinh ở lớp
ngoài tiêu thụ hết lượng oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong. Vì vậy,
gần sát bề mặt giá thể, môi trường kỵ khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu
cơ bị phân hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh vật sống gần bề mặt giá thể thiếu
nguồn cơ chất, chất dinh dưỡng dấn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả
năng bám dính dẫn đến tách ra khỏi giá thể. Màng vi sinh tách ra khỏi giá thể nhiều
hay ít tùy thuộc vào tải trọng hữu cơ và tải trọng thủy lực. Tải trọng thủy lực ảnh
Nhóm
3
13
hưởng đến vận tốc rửa trôi màng, tải trọng hữu cơ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi
chất trong màng nhày. Nước sau xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên
dưới. Hệ thống thu nước này có cấu trúc rỗ để tạo điều kiện không khí lưu thông
trong bể. Sau khi ra khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt 2 để loại bỏ các màng vi
sinh tách khỏi giá thể.
2.21.3 Bể lọc sinh học nhỏ giọt
 :
Màng sinh học gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ
thống cùng với nước thải. Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có hai lớp:
lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài. Do đó quá trình lọc sinh học
thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật
hiếu-yếm khí.
Nhóm
3
14
Khi dòng nước thải chảy trùm trên lớp màng ướt này, cá chất hữu cơ được vi
sinh vật chiết ra còn sản phẩm của quá trình trao đổi chất (CO

2
) sẽ được thải ra qua
màng chất lỏng.Oxy hòa tan được bổ sung bằng hấp thụ từ không khí.
Theo chiều sâu từ mặt dưới đáy bể lọc, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải
giảm dần và tại một số vùng nào đó các vi sinh vật ở trạng thái đói thức ăn.
Thường BOD được chiêt ra chủ yếu ở 1,8m phần trên của lớp đệm. Phần sinh khối
vi sinh vật thừa sẽ bị tróc ra, theo nước ra ngoài bể lọc.
Nước thải được phun đều lên lớp đệm tạo lớp màng trong nhớt gọi là màng sinh
học, phủ trên các đệm. Quá trình oxy hóa xảy ra như cơ chế nói trên. Sinh khối vi
sinh vật tách ra khỏi nước trong thiết bị lắng thứ cấp.
Lọc sinh học được ứng dụng để làm sạch một phần hay toàn bộ chất hữu cơ
phân hủy sinh học trong nước thải và có thể đạt được chất lượng dòng ra với nồng
đọ BOD tới 15mg/l.
Hiệu suất làm việc của bể lọc sinh học phụ thuộc vào các chỉ tiêu sinh hóa, trao
đổi khối, chế độ thủy lực và kết cấu thiết bị. trong đó cần chú ý các chỉ tiêu sau:
BOD của nước cần làm sạch, bản chất của các hợp chất hữu cơ, tốc độ oxy hóa,
cường độ hô hấp các vi sinh vật, khối lượng các chất được màng sinh học hấp thụ,
chiều dày màng, cường độ sục khí, diện tích và chiều dày cao bể sinh học, các đặc
tính của bể lọc, các tính chất vật lý của nước thải, nhiệt độ của quá trình và tải
lượng thủy lực, cường độ tuần hoàn, mức đọ phân bố đểu nươc thải theo thiết diện
bể lọc, độ thấm ướt của màng sinh học.
Phương pháp lọc sin học có được các ưu điểm là đơn giản, tải lượng theo chất
gây ô nhiếm thay đổi trong giới hạn rộng rộng trong ngày; thiết bị cơ khí đơn giản
và tiêu hao ít năng lượng, nung nó cũng có nhược điểm là hiệu suất qua trình phụ
thuộc vào nhiệt độ không khí.
Nhóm
3
15
"""@ABCDBE1-++23(
RBC gồm 1 loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC đặt gần sát

nhau. Đĩa nhúng chìm 1 phần trong chất thải và quay ở tốc độ chậm. Khi đĩa quay,
màng sinh khôi trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và oxy.
Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện
hiếu khí. Đồng thời khi đĩa quay tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không
còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng 2.
Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý là lớp màng sinh học bám
dính trên các đĩa. Các vi sinh vật trong nước bám vào đĩa vật liệu và phát triển ở dó
cho đến khi tất cả vật liệu được bao bọc bởi lớp màng nhầy dày chừng 0,16-0,32
cm.
2.3 Xử lý nước thải trong điều kiện kỵ khí
Đây là quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kỵ
khí, sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí CH
4
( chiếm 65-70% ), CO
2
, N
2
, H
2
,…
Nhóm
3
16
Nguôn: Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, PGS.TS
Lương Đức Phẩm, 2.4.1.2, trang 80.
ơ 3+ế .Bđ7ạ-[Eckenfelder w.w]
• Bđ7ạ-4+Dỷ F+G-HIJ-K5-BL*8
Giai đoạn này được thực hiện trong các ñiều kiện rất khác nhau: ôn hoà
(30-40
0

C) hay nóng
(
>
45
0
C). Dưới tác dụng của các loại men khác nhau do
nhiều loài vi sinh vật tiết ra các chất hữu cơ phức tạp như Hidrat cacbon,
Protein, Lipit dễ dàng bị phân huỷ thành các chất hữu cơ đơn giản, dễ bay hơi
như Etanol, các Axit béo như Axit Axetic, Axit Butyric, Axit Propionic, Axit
Lactic… và các khí gaz CO
2
, H
2
và NH
3
.
Đ
ộ
pH của dung dịch giảm xuống
tới 5 và có thể thấp hơn nữa nên được gọi là giai đoạn thuỷ phân và lên men
axit. Giai đoạn này có mùi thối.
• Bđ7ạ-4 +ấKMứ*IJ-K5-BL*8
Các axit béo hữu cơ và các hợp chất hữu cơ tan chứa nitơ tiếp tục bị phân
huỷ thành hợp chất Amon, Amin, Cacbonat và một ít CO
2
, N
2
, CH
4
, H

2
…
Bùn được tạo ra có màu đen, nhớt rồi tạo bọt nổi lên thành màng. Sản phẩm
lên men tạo mùi khó chịu hôi thối do H
2
S, Indol, Scatol, Mecaptan… được
sinh ra và pH của môi trường tăng dần lên.
• Bđ7ạ-4!J-K5-5*B-+BEIJ-K5-/ềK8
Các sản phẩm như Axit béo các hợp chất chứa nitơ tiếp tục bị phân huỷ bởi
các vi khuẩn Metan tạo ra nhiều CO
2
, CH
4
.
Đ
ộ
pH của môi trường tăng lên và
chuyển sang môi trường kiềm.
Nhóm
3
17
Quá trình lên men Metan có thể xảy ra ở hệ sinh thái “lạnh” (10-15
0
C), ôn
hoà (30-
40
0
C) và thậm chí ở hệ sinh thái nóng
(
>

45
0
C). Về hoá sinh trong giai
đoạn lên men Metan tất cả các hợp chất hữu cơ phức tạp ñều chuyển về sản
phẩm cuối cùng là CO
2
, H
2
và CH
4
được mô tả trên hình đưới
:;<=F+N-O LNE6B*67 CDP*69-+1-++23/Q/+0
!"#$%&'() *+!,'!,, - .!/012
.'(-34-5!67
2.3.1 Các dạng bể xử lý kỵ khí
2.3.1.1 Bể tự hoại
• Lắng, men cặn lắng : Hộ gia đình
Nhóm
3
18
"""()K5*B-
-Hình trụ, đáy lắp hình tròn
- Phân hũy cặn lắng
Nhóm
3
19
""":-++23/R/+0+B.B
<7S-
Giai đoạn 1: Hóa lỏng chất rắn, phân hủy chất hữu cơ hòa tan và khí hóa
Giai đoạn 2: Chủ yếu là khí hóa

Khu dân cư
2.3.1.4 Lọc kỵ khí bám dính cố định - AFR (Anaerobic filter reactor)
Vi sinh vật bám dính trên các tấm lọc chất thải
2.3.1.5 Bể phản ứng dòng chảy đều - PFR (plug flow reactor)
Nhóm
3
20
2.3.1.6 Bể phản ứng khuấy liên tục - CSTR (Continuously stirred tank reactor)
2.3.1.7 Bể phản ứng kỵ khí có đệm giãn- FBR, EBR (fluidized and expanded
bed reactor)
1  89*:;<=>:>!
2 .3. 1 .8 Bể kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy ngược - UASB
(Upflow Anaerobic Sludge Blanketreactor)
Đ
ược xây dựng bằng gạch hoặc bê tông cốt thép, có nắp kín bằng nhựa, kim
loại, gỗ hoặc bê tông. Bể UASB được sử dụng rộng rãi để xử lý các loại nước
thải của các nhà máy công nghiệp thực phẩm hoặc cho các khu dân cư.
Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng
đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn)
và các chất hữu cơ bị phân hủy.
Các bọt khí CH
4
, NH
3
, H
2
S nổi lên trên và được thu bằng các chụp thu khí để
dẫn ra khỏi bể. Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2
pha lỏng rắn. Sau đó ra khỏi bể, bùn hoạt tính thì hoàn lưu lại cùng lớp bông bùn.
Sự tạo bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB.

Nhóm
3
21
!"#$%&'() *+!,'!,, -.4!/0
12.'(-5!6
Nhóm
3
22
Các dây chuyền kết hợp xử lý nước thải chăn nuôi.
Nhóm
3
23
9-+"TGE3+DE)-3,  +>LUIV3+W**+N6X-3+Y--D,/Z*+[F1N-
LDW*/+01-+23H-D,3P3+73;1\3+Y--D,.B1]3CDEK,-+^4CDEK,
+.B<9-+8
Đây là một dây chuyền công nghệ xử lý đơn giản xử lý nước thải chăn nuoi
kết hợp sản xuất khí sinh học và nuôi cá hoặc chăn nuoi thủy cầm. Mô hình này dễ
xây dựng, có thể áp dụng cho những hộ chăn nuôi gia đình quy mô nhỏ ở nông
thôn hay vùng ngoại thị khu vực có ao sinh học
9-+"TGE3+DE_-3,  +>LUIV3+W**+N3+Y--D,/Z*+[FH`1N-
LDW*/+01-++233+73;1\3+Y--D,.B1]3CDEK,-+^.B<9-+
Mô hình áp dụng với các cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô lớn, do lượng
nước thải sản sinh trong một ngày đêm quá lớn nên cần xây dựng hệ thống quy mô
thích hợp có khả năng xử lý nhanh và hiệu quả. Đồng thời với việc tạo ra các sản
phẩm để tái sử dụng chất thải vào mục đích kinh tế. Do vậy cần dành diện tích đất
đủ lớn để xây dựng hệ thống xử lý đồng bộ với các hồ sinh học và nên tách biết với
các khu vực chăn nuôi, khu vực ché biến phân và khu vực nhà ở. Ngay cả nước
Nhóm
3
24

thải rò rỉ từ nhà máy chế biến phân cũng phải được thu gom và đưa vào hệ thống
xử lý
Nhóm
3
25