tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí

Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page I
Lớp : 08CSH2
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này là nhờ vào sự giúp đỡ tận tình của các
thầy cô, của bạn bè và của người thân.
Đầu tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn của mình tới các thầy cô trường Đại
Học Kỹ Thuật Công Nghệ, đặc biệt là các thầy cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ
Sinh Học đã trực tiếp hướng dẫn, dạy dỗ, trang bị kiến thức và giúp đỡ em trong suốt
thời gian học tập tại trường và quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Để hoàn thành bài đồ án tốt nghiệp này em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu
sắc nhất đến thầy Hoàng Hưng, là người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi
điều kiện giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn giúp
đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập cũng như thời gian thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Cuối cùng, em xin chúc toàn thể các thầy cô, gia đình và bạn bè luôn mạnh khỏe,
hạnh phúc và thành công.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM. ngày 4 tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện


Cao Thế Hiển


Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page II
Lớp : 08CSH2
LỜI CAM ĐOAN

Là sinh viên năm cuối của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, nay được vinh
dự làm bài Khóa Luận Tốt Nghiệp để hoàn tất chương trình học của mình và ra trường.
Em rất tự hào khi mình là người được thực hiện bài khóa luận này, do đó em thấy mình
phải có trách nhiệm thực hiện tốt bài khóa luận này, em xin cam đoan không sao chép
nội dung bài khóa luận của người khác dưới bất kỳ hình thức nào. Những số liệu và nội
dung trong bài làm này đều được cho phép thu thập một cách trung thực.
Vì những lý do trên, em thấy mình phải có trách nhiệm thực hiện đúng với những
gì đã cam đoan như trên, thực hiện đúng và không có bất cứ sai phạm gì.


TP.HCM. ngày 4 tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện


Cao Thế Hiển

Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page III
Lớp : 08CSH2
MỤC LỤC
Lời cảm ơn I
Lời cam đoan II
Mục lục III
Danh mục các chữ viết tắt IX
Danh mục các bảng X

Danh mục các hình XI
Tài liệu tham khảo XIII

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Lý do hình thành đề tài 1
1.2 Mục tiêu nghiê cứu 2
1.3 Nội dung nghiên cứu 2
1.4 Phương pháp nghiên cứu 3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.1 Tổng quan về nước thải 4
2.1.1 Khái niệm về nước thải và sự ô nhiễm nước 4
2.1.2 Phân loại nước thải 7
2.1.2.1 Nước thải sinh hoạt 7
2.1.2.2 Nước thải công nghiệp 10
2.1.2.3 Nước thải là nước mưa 11
2.1.3 Các chất gây nhiễm bẩn nước 12
2.2 Thành phần lý hoá học của nước thải 13
2.2.1 Tính chất vật lý 13
2.2.3 Tính chất hoá học 13
Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page IV
Lớp : 08CSH2
2.3 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải 15
2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 16
2.3.1.1 Thiết bị chắn rác 16
2.3.1.2 Thiết bị nghiền rác 17
2.3.1.3 Bể điều hòa 17
2.3.1.4 Bể lắng cát 17

2.3.1.5 Quá trình lắng 18
2.3.1.6 Quá trình lọc 18
2.3.1.7 Quá trình tuyển nổi 18
2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý và hoá học 19
2.2.2.1 Quá trình keo tụ, tạo bông 19
2.2.2.2 Phương pháp trung hoà 20
2.2.2.3 Phương pháp hấp phụ 21
2.2.2.4 Phương pháp trích ly 21
2.2.2.5 Phương pháp trao đổi ion 21
2.2.2.6 Phương pháp xử lý bằng màng 22
2.2.2.7 Khử khuẩn 22
2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 23
2.2.3.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc 23
2.2.3.2 Cánh đồng tưới nông nghiệp 23
2.2.3.3 Hồ sinh học 24
2.2.3.4 Bể lọc sinh học 24
2.2.3.5 Bể xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính (aerotank) 25
2.2.3.6 Bể UASB 25
2.2.3.7 Bể lên men có thiết bị trộn và có bể lắng riêng (ANALIFT) 25
2.4 Vai trò của phương pháp sinh học hiếu khí trong quá trình xử lý nước
thải 26
Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page V
Lớp : 08CSH2
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1 Nguyên tắc chung của quá trình 28
3.2 Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải 29
3.3 Quá trình sinh trưởng của tế bào vi sinh vật 30

3.3.1 Sinh thái, sinh lý vi sinh vật 30
3.3.2 Phân loại vi sinh vật. 34
3.3.2.1 Vi khuẩn 41
3.3.2.2
Eukarya
(Sinh vật nhân
t
h
ự
c)
45
3.3.2.3 Archaea (cổ khuẩn). 51
3.4 sự tăng trưởng của tế bào vi sinh vật. 51
3.4.1 Nuôi cấy tỉnh/ nuôi cấy mẻ. 52
3.4.2 Nuôi cấy lien tục/ dòng liên tục. 54
3.5 Chỉ thị vi sinh vật trong các công trình xử lý nước thải 55
3.5.1 Vi sinh vật len men kỵ khí. 55
3.5.2 Vi sinh vật len men hiếu khí 56
3.5.2.1 Tác nhân sinh trưởng lơ lửng. 56
3.5.2.2 Tác nhân sinh trưởng bám dính 58
3.5.3 Vi sinh vật trong các hồ ổn định. 63
3.6 Ứng dụng 64
3.6.1 Thực phẩm 64
3.6.2 Nông nghiệp. 64
3.6.3 Khai thác nguyên liệu 64
3.6.4 Bảo vệ môi trường 65

Khố luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hồng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page VI

Lớp : 08CSH2
CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG VI SINH VẬT
TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ
4.1 Mơ tả q trình 66
4.2 Hố sinh học của q trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện hiếu
khí 67
4.2.1 Giai đoạn thuỷ phân (phân huỷ ngoại bào) 67
4.2.2 Giai đoạn oxy hố 69
4.3 Vi sinh vật học của q trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều kiện
hiếu khí 70
4.3.1 Các nhóm vi sinh vật chủ yếu trong giai đoạn thuỷ phân 70
4.3.2 Các nhóm vi sinh vật oxy hố cơ chất 74
4.3.3 Một số vi sinh vật chỉ thị trong các cơng trình xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học hiếu khí 76
4.4 Các yếu tố ảnh hưởng lên q trình phân huỷ chất hữu cơ trong nước
thải trong điều kiện hiếu khí 79
4.4.1 Lượng Oxy hoà tan trong nước 79
4.4.2 Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật 79
4.4.3 Nồng độ cho phép của chất bẩn hữu cơ có trong nước
thải 80
4.4.4 Các chất có độc tính ở trong nước thải ức chế đời sống
vi sinh vật 81
4.4.5 pH của nước thải 81
4.4.6 Nhiệt độ 81
4.4.7 Nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phu 81
4.5 Động học của q trình phân huỷ chất hữu cơ tronbg nước thải trong
điều kiện hiếu khí 82
Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page VII

Lớp : 08CSH2
4.5.1 Chất nền – Giới hạn của tăng trưởng 82
4.5.2 Sự tăng trưởng tế bào và sử dụng chất nền 83
4.5.3 Ảnh hưởng của hô hấp nội bào 84
4.5.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ 85
4.6 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 85
4.6.1 Bùn hoạt
t
í
nh
85
4.6.1.1 Khuấy
t
r
ộ
n
hoàn
t
o
à
n
94
4.6.1.2 Dòng chảy nút
(Bể
bùn hoạt tính cấp khí giảm
d
ầ
n
)
95

4.6.1.3
Thổi khí
nh
i
ề
u
bậc
(Bể
bùn hoạt tính nạp
nước
thải theo bậc
)
95
4.6.1.4
Mương oxy
h
ó
a
97
4.6.1.5
T
h
i
ế
t
bị khí nâng
(Ai
r
lif
t

reactor)
100
4.6.1.6 Tăng
t
r
ư
ở
n
g

h
i
ế
u
khí của sinh khối
trong
các tháp kín A – B (Aerobic
growth
of biomass in packed
t
owe
r
s)
103
4.6.1.7
Bể
h
i
ế

u
khí gián đoạn - SBR (Sequencing Batch
R
e
a
c
t
o
r
)
104
4.6.1.8
U
n
i
t
a
nk
107
4.6.2 Lọc sinh học 109
4.6.2.1 RBC (Roltating Biological
Contactor
-
Đĩa
quay sinh
h
ọ
c)
111
4.6.2.2

Lọc nhỏ
gi
ọ
t
112
4.6.2.3 Lọc sinh học ngập
nước
(đ
ệ
m
cố định,
đ
ệ
m
giãn nở) 114
4.7 Các thông số tính toán công trình xử lý 115
4.8 Một số vấn đề cần lưu ý khi vận hành hệ thống xử lý nước thải trong
điều kiện hiếu khí 118
4.8.1 Những vấn đề trong phân tích bùn hoạt tính 118
4.8.1.1 Söï coá 118
4.8.1.2 Cách khắc phục: 122
4.8.2 Những vấn đề trong quá trình xử lý nước thải. 122

Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page VIII
Lớp : 08CSH2
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận 124
5.2 Kiến nghị 125

Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page IX
Lớp : 08CSH2
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DO (Dissolved Oxygen): oxy hoà tan.

BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.
TOC: Cacbon hữu cơ toàn phần hay tổng cacbon hữu cơ.
AND: deoxyribonucleic acid.
ARN: ribonucleic acid
ATP: adenosine – 5’- triphosphate.
SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn.
STT: số thứ tự
GDP (Gross Domestic Product): Tổng sản lượng nội địa.









Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page X
Lớp : 08CSH2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt 8
Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt 8
Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công nghiệp
10
Bảng 3.1: so sánh 3 lĩnh

giới
vi sinh vật 38
Bảng 3.2: Một số giống chính vi khuẩn và chức năng của chúng 62
Bảng 4.1: Tóm tắy nguyên nhân và hậu quả của nhựng sự cố trong bùn hoạt tính
120









Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page XI
Lớp : 08CSH2
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: tỉ lệ giũa các loại nước trên thế giới (liêm 1990) 6
Hình 3.1: Kích thước các loài vi sinh vật 31
Hình 3.2: Tích một số loài vi khuẩn đầu
tiê
n
34
Hình 3.3: Hệ thống phân loại 5 giới sinh vật 35
Hình 3.4: Hệ thống phân loại 6 giới sinh vật 36
Hình 3.5: Hệ thống phân loại 8 giới sinh vật 37
Hình 3.6: Hệ thống 3 lĩnh giới (Domain) 38
Hình 3.7: Hình dạng của một số loài vi khuẩn 42

Hình 3.8: Pseudomonas (Hidratcacbon, phản nitrat hoá) 44
Hình 3.9: Desulfovibrio (Khử sulfat, khử nitrat) 44
Hình 3.10: Bacillus (Phân huỷ hidratcacbon, protein) 44
Hình 3.11: Nitrosomonas (Nitrit hoá) 44
Hình 3.12: Microthrix
p
a
r
v
icell
a
45
Hình 3.13:
Zoogloe
a
45
Hình 3.14: Một số động
vật
nguyên sinh trong xử lý
nước
thải 46
Hình 3.15: Amoeba 47
Hình 3.16: Peritrichia (Chúng có mao) 47
Hình 3.17: Carchesium
P
ol
y
pi
nu
m

47
Hình 3.18: Vorticella Convallaria 48
Hình 3.19: Holotrichate (chủng có mao) 48
Hình 3.20: Sphearotilus
n
a
t
a
n
s
49
Hình 3.21: Một số hình dạng của
V
i
r
u
s
50
Hình 3.22:
Đ
ư
ờ
n
g
cong sinh
trưởng
của vi
s
i
nh

52
Hình 4.1: Tiến trình thuỷ phân của vi sinh vật trong nước thải 68
Hình 4.2: Tiến trình oxy hoá sinh học của vi khuẩn 70
Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page XII
Lớp : 08CSH2
Hình 4.3:
Sơ đồ hệ
thống xử lý
h
i
ế
u
khí
nước
thải 87
Hình 4.4:
Bể
bùn hoạt
tí
nh
88
Hình 4.5:
Bể
bùn hoạt tính
tiếp
xúc - ổn
đ
ị

nh
90
Hình 4.6: Hệ thống bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài 91
Hình 4.7:
Bể
Aerotank thông khí cao có khuấy
đảo
hoàn
c
h
ỉ
nh
92
Hình 4.8: Aerotank là
việc với
khí nén là oxy 93
Hình 4.9:
Bể
bùn hoạt tính chọn
l
ọ
c
93
Hình 4.10:
Bể
bùn hoạt tính khuấy trộn hoàn
to
à
n
94.95

Hình 4.11:
Hệ
thống
bể
bùn hoạt tính nạp
nước
thải theo bậc 95.96
Hình 4.12:
Mương
oxy
h
ó
a
97
Hình 4.13: Các
mương
oxy hóa
cơ
b
ả
n
97.98
Hình 4.14: Dạng mặt bằng các
mương
oxy
h
ó
a
99
Hình 4.15: Mô hình

t
h
i
ế
t
bị khí
n
â
n
g
101
Hình 4.16: Mô hình quá trình lắng đọng và mật
độ
các hạt bùn trong bể phản ứng
102
Hình 4.17: Tăng
t
r
ư
ở
n
g

h
i
ế
u
khí của sinh khối
trong
các tháp kín A – B

(Ae
r
o
b
ic
growth
of biomass in packed
t
owe
r
s)
103
Hình 4.18: Các
bước
xử lý trong chu kỳ hoạt động của
hệ
thống SBR 105
Hình 4.19:
Bể
SBR 106
Hình 4.20:
Sơ đồ
hoạt động của
U
n
it
a
n
k
108

Hình 4.21: Cấu tạo màng sinh học 110
Hình 4.22: Lọc sinh học 111
Hình 4.23:
Đĩa
quay sinh học 112
Hình 4.24:
T
h
i
ế
t
bị lọc sinh học nhỏ giọt
q
u
a
y
113
Hình 4.25:
Bể
biophin thông
k
h
í
114

Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page XIII
Lớp : 08CSH2
TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thuỳ Dương – 2003 – Công nghệ sinh học môi
trường - Tập 1 – Công nghệ xử lý nước thải – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
TP Hồ Chí Minh.
2. Lương Đức Phẩm – 2003 – Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học –
Nhà xuất bản Giáo dục.
3. Nguyễn Văn Phước – 2007 – Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp
bằng phương pháp sinh học – Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
4. Lâm Vĩnh Sơn – 2008 – Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Trường Đại học
Kỹ thuật Công nghệ TP Hồ Chí Minh.
5. Nguyễn Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên – 1998 – Giáo trình sinh hoá hiện đại
– Nhà xuất bản Giáo dục.



Khoá luận tốt nghiệp GVHD:PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page XIV
Lớp : 08CSH2






Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 1
Lớp: 08CSH2
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI.

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

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 2
Lớp: 08CSH2

nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Vì vậy, việc xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học là một bước cực kì quan trọng và cần thiết trong tất cả các hệ
thống xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng các vi sinh vật hiếu khí để xử
lý nước thải là phương pháp phổ biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay.
Tuy phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí là rất
phổ biến và đã được nghiên cứu nhiều nhưng các tài liệu liên quan còn khá phân tán,
rải rác, khó nắm bắt tổng thể. Từ những băn khoăn trên và để góp phần làm rõ thêm về
vai trò của các loại vi sinh vật trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu
khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho
phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí” đã ra đời.

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi
sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm các chất hữu cơ trong nước thải gây ra cho
môi trường.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải nói chung.
- Tổng quan về các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải.
- Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí: các biến đổi hoá sinh
học và vi sinh học, động học của quá trình, các thông số ảnh hưởng, các dạng công
trình xử lý vi sinh hiếu khí





Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng

SVTH: Cao Thế Hiển Page 3
Lớp: 08CSH2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập, sắp xếp và tổng hợp những tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành
một hệ thống logic và hoàn chỉnh.

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 4
Lớp: 08CSH2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI

2.1.1 Khái niệm về nước thải và sự ô nhiễm nước
- Nước
là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho
tất cả
các sinh
vật
trên trái
đất
.
Nếu
không có
nước
thì
chắc chắn
không có
sự
sống
xuất hiện, thiếu nước
thì
cả
n

ề
n
văn
minh
hiện
nay cũng không tồn
tại được. Từ xưa,
con
người
đã
biết đến
vai trò quan
trọng của
nước;
các nhà khoa học cổ
đại
đã coi
nước
là thành
phần cơ bản
của
vật chất
và trong quá trình phát
triển
của xã hội loài
người
thì các
nền văn
minh
l

ớ
n
của nhân
loại đều xuất hiện
và phát
triển
trên
lưu vực
của các con sông
lớn như:
n
ề
n
văn
minh
Lưỡng
Hà
ở
Tây Á
nằm ở lưu vực
hai con sông
lớn
là Tigre và Euphrate (thuộc Irak
hiện
nay);
nền văn
minh Ai
Cập ở hạ lưu
sông Nil;
nền văn

minh sông
Hằng ở
Ấn Ðộ;
nền văn
minh Hoàng Hà
ở
Trung Quốc;
nền văn
minh sông Hồng
ở
Việt
Nam
- Nước
đóng vai trò quan trọng trong
nhiều
quá trình
diễn
ra trong
tự
nhiên và trong
cuộc sống của con
người. Từ
3.000
năm trước
Công Nguyên,
người
Ai
Cập
đã
bi

ế
t
dùng
hệ
thống
tưới nước để
trồng trọt và ngày nay con
người
đã khám phá thêm
nhiều khả
năng
của
nước đảm bảo
cho
sự
phát
triển
của xã hội trong
tương
lai:
n
ướ
c
là nguồn cung
cấp thực phẩm
và nguyên
liệu
công
nghi
ệ

p
dồi dào,
nước rất
quan trọng trong nông
nghi
ệ
p,
công
nghi
ệ
p,
trong sinh
hoạt, thể
thao,
giải
trí và cho
r
ấ
t
nhiều hoạt động
khác
của con
người.
Ngoài ra
nước
còn
được
coi là một khoáng
s
ả

n
đặc biệt
vì nó tàng
trữ
một
nguồn
năng lượng lớn
và
lại
hòa tan
nhiều vật chất
có
th
ể
khai thác phục vụ cho nhu
cầu
nhiều mặt
của con
người.
Trong công
nghi
ệ
p,

ng
ườ
i
ta
sử
dụng

nước
làm nguyên
liệu
và
nguồn
năng lượng,
làm dung môi, làm
chất tải
nhiệt
và dùng
để vận
chuy
ể
n
nguyên
vật
li
ệ
u


Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 5
Lớp: 08CSH2
- Nước
bao phủ 71%
diện
tích của
quả đất
trong đó có 97% là

nước mặn,
còn
lại
là
nước
ngọt.
Nước giữ
cho khí
hậu tương
đối ổn định và pha loãng các
yếu
tố gây ô
nhiễm
môi
trường,
nó còn là thành
phần cấu tạo
chính
yếu
trong
cơ thể
sinh
v
ậ
t,
chiếm từ
50%-97% trọng
lượng
của
cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm

70% trọng
lượng cơ thể
và
ở Sứa biển nước chiếm tới
97%. Trong 3%
lượng nước
ngọt có trên
quả
đất
thì có
kho
ả
ng

hơn
3/4
lượng nước
mà con
người
không
sử
dụng
đ
ượ
c
vì nó
nằm
quá
sâu trong lòng
đất,

bị đóng
băng, ở dạng hơi
trong khí
quyển
và
ở
dạng tuyết
trên lục
điạ
chỉ có 0, 5%
nước
ngọt
hiện diện
trong sông, suối, ao, hồ mà con
người
đã và
đang
sử
dụng. Tuy nhiên,
nếu
ta
trừ phần nước
bị ô
nhiễm
ra thì chỉ có
kho
ả
ng
0,003%
là

nước
ngọt
sạch
mà con
người
có
thể sử
dụng
được
và
n
ế
u
tính ra trung bình mỗi
người được

cung
cấp
879.000 lít
nước
ngọt để sử dụng.
Nước tự
nhiên là
nước
mà
chất lượng
và số
lượng
của nó
được

hình thành
dưới
ả
nh
hưởng
của các quá trình
tự
nhiên không có
sự
tác động của con
người.
Tùy theo độ khoáng,
nước
chia ra làm:
nước
ngọt
(lượng
muối < 1g/l),
nước lợ
(10 - 50 g/l) và
nước
muối (> 50 g/l).
Nước
ngọt
chia làm:
nước
khoáng ít
(đến
200mg/l), khoáng trung bình (200 - 500mg/l),
nước

khoáng cao
(từ
500 - 1000 mg/l).
- Nước thải
là
nước
đã dùng trong sinh
hoạt, sản xuất hoặc chảy
qua vùng
đất
ô
nhi
ễ
m.
Phụ thuộc vào
điều kiện
hình thành,
nước thải được
chia thành
nước
th
ả
i
sinh
hoạt, nước
khí
quyển
và
nước thải
công

nghi
ệ
p.





Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 6
Lớp: 08CSH2

Hình 2.1 tỉ lệ giũa các loại nước trên thế giới (liêm 1990)

-
Nước
thải sinh hoạt: là
nước
nhà
tắm, giặt,
hồ
bơi,
nhà
ăn,
nhà
vệ
sinh,
nước
r
ử

a
sàn nhà Chúng
chứa
kho
ả
ng
58%
chất hữu cơ
và 42%
chất
khoáng.
đ
ặ
c

điểm
c
ơ
bản
của
nước thải
sinh
hoạt
là hàm
lượng
cao các
chất hữu cơ
không
bền
sinh học

(như
cacbonhydrat, protein,
mỡ); chất
dinh
dưỡng
(photphat,
nitơ);
vi trùng;
chất rắn
và mùi.
-
Nước
khí
qu
y
ể
n
:

được
hình thành do
mưa
và
chảy
ra
từ
đồng ruộng. Chúng bị ô
nhiễm bởi
các
chất

vô
cơ
và
hữu cơ
khác nhau.
Nước
trôi qua khu
vực
dân
cư,
khu
sản
xuất
công
nghi
ệ
p,
có
thể
cuốn theo
chất rắn, dầu mỡ,
hóa
chất,
vi trùng Còn
nước
chảy
ra
từ đồng
ruộng mang theo
chất rắn,

thuốc sát trùng, phân bón

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 7
Lớp: 08CSH2
-
Nước
thải công
nghi
ệ
p
:

xuất hiện
khi khai thác và
chế biến
các nguyên
liệu hữu
c
ơ
và
vô
cơ.
Trong các quá trình công
nghệ
các nguồn
nước thải
là:
a.
Nước

hình thành do
phản ứng
hóa học (chúng bị ô
nhiễm bởi
các tác
ch
ấ
t
và các
sản
phẩm phản
ứ
ng)

b.
Nước ở dạng ẩm tự
do và liên
kết
trong nguyên
liệu
và
chất
ban
đầu, đ
ượ
c
tách ra
trong qua trình
chế
bi

ế
n.

c.
Nước rửa
nguyên
liệu, sản phẩm, thiết
b
ị
.
d. Dung dịch
nước
cái.
e.
Nước chiết, nước hấp
thụ.
f.
Nước
làm nguội.
g. Các
nước
khác
như: nước bơm
chân không,
từ thiết
bị
ngưng
tụ hòa trộn,
hệ
thống

thu hồi tro
ướt, nước rửa
bao bì, nhà
xưởng,
máy móc
2.1.2 Phân loại nước thải
2.1.2.1 Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…Chúng chứa khoảng 58%
chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều
loài vi sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng, phần lớn là các virus, vi khuẩn gây
bệnh…,và chúng thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. Đặc điểm cơ bản
của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học
(hydratcarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và
mùi. Nước thải sinh hoạt thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh
viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư
phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.





Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 8
Lớp: 08CSH2
Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu ô nhiễm
Hệ số tải lượng
(gam/người.ngày)
Tải lượng ô nhiễm

(kg/ngày)
Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5
Amoni (N-NH
4
) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2
BOD
5
của nước đã lắng 45 – 54 57,2 – 68,7
Nitơ tổng hợp 6 – 12 7,6 – 15,2
Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1
COD 72 – 102 91,6 – 127,7
Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa
trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.

Bảng 2.2 Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt
Mức độ ô nhiễm
STT

Các chất có trong nước thải (mg/l)
Nặng
Trung
bình
Nhẹ
1

2
3
4
5
Tổng chất rắn
Chất rắn hoà tan
Chất rắn không hoà tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Chất rắn lắng
1.000
700
300
600
12
500
350
150
350
8
200
120
8
120
4

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 9
Lớp: 08CSH2
6
7

8
9
10
11
12
13
14
15
Oxy hoà tan
Nitơ tổng
Nitơ hữu cơ
N-NH3
N-NO2
N-NO3
Clorua
Độ kiềm (mg CaCO3)
Chất béo
Tổng photpho
0
85
35
50
0,1
0,4
175
200
40
-
0
50

20
30
0,05
0,2
100
100
20
8
0
25
10
15
0
0,1
15
50
0
-
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.

- Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngòai ra còn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ
chứa trong nước thải sinh họat bao gồm các hợp chất như protein (40 – 50%); hydrat
cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo, và các chất béo (5 -10%). Nồng độ
chất hữu cơ trong nước thải sinh họat dao động trong khỏang 150 –450% mg/l theo
trọng lượng khô. Có khỏang 20 – 40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những
khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử
lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
- Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức sống

và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Giữa
lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc
BOD
5
có 1 mối tương quan nhất định.
- Nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu
cầu cho quá trình xử lý sinh học.

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 10
Lớp: 08CSH2
- Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất
hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thoát ra
khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
2.1.2.2 Nước thải công nghiệp
Là lọai nước thải sau quá trình sản xuất, có thành phần và tính chất phức tạp hơn so
với nước thải sinh hoạt và phụ thuộc vào loại hình công nghiệp. Đặc tính ô nhiễm và
nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào lọai hình công nghiệp
và chế độ công nghệ lựa chọn.

Bảng 2.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải của một số ngành công
nghiệp
Ngành công nghiệp Các chất ô nhiễm Nồng độ (mg/l)
NH
3
-N 200
N hữu cơ 100

Nhà máy luyện thép

Phenol 2.000
Xi mạ Cr
+6
3 – 550
COD 23.000
Nhựa dẻo
TOC 8.800
COD 2.000
Phenol 200 – 2.000

Hồ thải từ công đoạn dán gỗ
P-PO
4
9 – 15
BOD
5
4.500
Phân bón
Chất rắn lơ lửng 10.000
BOD
5
400 – 2.500
Giết mổ gia súc
Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000
BOD
5
100 – 350
Bột giấy và giấy
Chất rắn lơ lửng 75 – 300

Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS. Hoàng Hưng
SVTH: Cao Thế Hiển Page 11
Lớp: 08CSH2
BOD
5
700 – 7.000
Thuộc da
Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000
Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh
học, PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội, 2007.

- Trong công nghiệp, nước được sử dụng như là một loại nguyên liệu thô hay phương
tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt. Nước
cấp cho sản xuất có thể lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn
nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng. Nhu cầu về cấp nước
và lưu lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Lưu lượng nước
thải của các xí nghiệp công nghiệp được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được
sản xuất.
- Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trong một ngành công
nghiệp, số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hoàn thiện của công nghệ sản
xuất hoặc điều kiện môi trường.
2.1.2.3 Nước thải là nước mưa
- Đây là lọai nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt đất và lôi kéo theo các chất cặn
bã, dầu mỡ,… khi đi vào hệ thống thóat nước.
- Những nơi có mạng lưới cống thoát riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng
với mạng lưới cống thoát nước mưa. Nước thải đi về nhà máy xử lý gồm: nước sinh
hoạt, nước công nghiệp và nước ngầm thâm nhập, nếu sau những trận mưa lớn không
có hiện tượng ngập úng cục bộ, nếu có nước mưa có thể tràn qua nắp đậy các hố ga
chảy vào hệ thống thoát nước thải. Lượng nước thâm nhập do thấm từ nước ngầm và
nước mưa có thể lên tới 470m

3
/ha.ngày.
- Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa. Đây là trường
hợp hầu hết ở các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta. Lượng nước chảy về nhà máy
gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm thâm, và một phần nước
mưa.