quy trình xử lý chất thải bằng phương pháp hiếu khí

Đ Ề TÀI:
QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT
THẢI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP HIẾU KHÍ.



Lớp: 04SH02
Nhóm: 7
GVHD:TS. Dương Ngun Khang.















Tháng 10/ 2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
 
ĐỀ TÀI:

QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT
THẢI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP HIẾU KHÍ.






Lớp: 04SH02 Nhóm: 5.3
GVHD: TS. Dương Nguyên Khang
Sinh viên thực hiện:
Phù Thị Út Hồng MSSV: 0707165
Nguyễn Thị Kiều Nương MSSV: 0707167
Nhan Thái Hiền MSSV: 0707168
Nguyễn Minh Quân MSSV: 0707169
Trần Phú Quốc MSSV: 0707170
Phạm Thị Mai Quyền MSSV: 0707171
Hoàng Thị Trang MSSV: 0707173
Nguyễn Thị Vũ Linh MSSV: 0707174
Trần Thị Dung Nguyệt MSSV: 0707179
Ông Thị Giang MSSV: 0707180


Thaùng 10/ 2009
MỤC LỤC
Chương I. Giới thiệu
Chương II. Quy trình xử lý chất thải bằng phương pháp hiếu khí.
1. Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
1.1. Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc:

1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp:
1.3. Hồ sinh học:
1.3.2. Hồ kỵ khí:
1.3.2. Hồ kỵ hiếu khí: thường gặp
1.3.3. Hồ hiếu khí:
2. Công trình xử lý sinh học nhân tạo:
2.1. Bể lọc sinh học (bể biophin)(có lớp vật liệu không ngập nước)
2.2. Bể lọc sinh học có lớp VL ngập trong nước thải:
2.2.1. Động học của quá trình xử lý sinh học:
2.2.2. Nguyên lý làm việc của bể Aerotank
2.2.3. Phân loại bể Aerotank:
2.2.4. Các dạng sơ đồ bể A:
2.2.5. Tính toán bể:
Chương III. Kết luận
Tài liệu tham khảo













Chương I. Giới thiệu
Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học

Và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để, hơn hẳn những biện
pháp xử lý hóa lý khác.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần
hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên.
Kết quả: các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (đủ tiêu chuẩn).
Con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép kín
Do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đổi
thành phần tính chất.
Ứng dụng sinh học như một vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín, xử lý chất thải hiệu quả mà
không mang lại ảnh hưởng xấu hoặc biến đổi bất lợi khác cho môi trường.
Chất lượng nước đầu ra sạch hơn và có tính chất như nước tự nhiên.
Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành phần và tính chất nước
thải, không cần thiết có sự can thiệp trực tiếp của con người vào quá trình xử lý tự nhiên. Thuận
tiện trong công tác vận hành và quản lý.
Tiết kiệm kinh phí trong việc xử lý nước thải. Chi phí cho các biện pháp sinh học thường thấp
hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác. Bên cạnh đó chi phí quản lý cũng thấp do việc quản lý
đơn giản hơn.
Những chất không bị phân hủy trong nước thải công nghiệp trước hết là trong công nghiệp hóa
học. Người ta phân lập và tạo ra những chủng có thể phân hủy các chất đó trong điều kiện tự
nhiên.
Các phương pháp khử kim loại nặng trong bùn vừa xử lý được ô nhiễm vừa thu lại được các
kim loại quý.
Xử lý được nguồn nước thải nồng độ cao, đặc biệt là BOD, COD, SS… trong đó nước thải dễ
xử lý sinh học có nồng độ COD từ 20.000 – 30.000 mg/l. (phân hủy kỵ khí).
Phân hủy hiếu khí được ứng dụng rộng rãi để ổn định chất rắn với kích thước bể xử
lý từ nhỏ đến trung bình. (Q < 20.000 – 40.000 m3/ngày ).
Hồ sinh học dung xử lý các loại nước thải công nghiệp, sinh hoạt và cả nước thải chăn nuôi
có hàm lượng chất hữu cơ ô nhiễm cao.

Xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của VSV

có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ.
Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản.
Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
- Điều kiện tự nhiên
- Điều kiện nhân tạo.











Chương II. Quy trình xử lý chất thải bằng
phương pháp hiếu khí.

1. Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:

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.
 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 huỷ các chất hữu cơ
nhiễm bẩn. Càng sâu xuốn, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hoá các chất hữu cơ càng giảm
xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó 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 thấp hơn 1,5m so với mặt
đất.
 Nguyên tắc xây dựng: cánh đồng tưới và bãi lọc là những mãnh đất được san phẳng hoặc
tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân bố
vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và hệ thống
tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi là
bãi lọc.
 Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách xa khu
dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát, cũng có thể ở nơi đất á sét,
nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có thể thấm kịp.
Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng diện tích trung
bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300 – 1500m, chiều rộng lấy căn cứ
vào địa hình. Mực nước ngầm và biện pháp tưới không vựơt quá 10 – 200m.
 Cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc thường xây dựng với i~0,02.

Sơ đồ cánh đồng tưới:
1. Mương chính và màng phân phối 2. Máng, rãnh phân phối trong các ô
3. Mương tiêu nước 4. Ống tiêu nước 5. Đường đi
Khoảng cách vệ sinh phụ thuộc vào công suất:
+ Đối với bãi lọc:
- l=300m, Q=200-5000m3/ng.đ
- l=500m, Q=5000-50000m3/ng.đ
- l=1000m, Q>50000m3/ng.đ
+ Đối với cánh đồng tưới:
- l=200m, Q=200-50000m3/ng.đ
- l=400m, Q=5000-50000m3/ng.đ

- l=1000m, Q>50000m3/ng.đ
 Mạng lưới tưới bao gồm:
+ Mương chính
+ Mương phân phối
+ Hệ thống mạng lưới tưới trong các ô
+ Hệ thống tiêu nước (nếu nước không thấm đất). (Chiều sâu ống tiêu: 1,2-2m)
 Kích thước các ô phụ thuộc vào địa hình
+ Cánh đống tưới: STB=5-8ha

+ Đối với bãi lọc thì nhỏ hơn
+ Tuy nhiên chiều dài ô: D=300-1500; R=100-200
 Để xác định diện tích của cánh đồng tưới người ta phân biệt các loại tiêu chuẩn:
1-T/C tưới TB ngày đêm (m3/ng.đ.ha.năm)
2-T/C tưới theo vụ (lượng nước tưới trong suốt t/g một vụ)
3-T/C tưới 1 lần (lượng nước tưới 1 lần)
4-T/C tưới bón (lượng nước cho 1 loại cây trồng xuất phát từ khả năng bón của nước thải)
 Diện tích thực dụng của cánh đồng tưới, bãi lọc:

Với:
+ q
o
: T/C tưới nước lấy theo các bảng sau


 Mỗi cánh đồng có một vùng đất dự trữ:

Với:
+
+α: hệ số kể đến việc lượng nước thải ở khu vực dự trữ luôn nhỏ hơn dự định và nó phụ thuộc
vào to.

t<10
o
C  α=0.75
t>10
o
C  α=0.5
 Tổng diện tích của cánh đồng
Với: F= F
dt
+ F
td
+ K(F
dt
+ F
td
)
+ K(F
dt
+ F
td
): phần công trình phụ, bờ chắn, kênh mương
+ K = (0.15 – 0.25), thường K = 0.25
 Vận tốc tưới:
+ h = 1.0m  v = 0.15 – 0.85m/s
+ h # 1.0m  v = v
o
h
0.2
h: chiều sâu TB của dòng chảy (m)
v

o
: vận tốc khi chiều sâu dòng chảy h = 1m
 Độ dốc: I = 0.001 – 0.0005
 Lưu lượng tính toán cho mạng lưới ô:

Với:
+ m: T/C tưới cho loại cây chủ yếu
+ t: t/g tưới
 Lưu lượng nước tính toán tiêu nước

Với:
+ q
o
: T/C tưới (m
3
/ha.ng.đ)
+ T: t/g giữa các lần tưới trong ngày (h)
+ t: t/g tiêu nước (0.4- 0.5)T
 Vì nước không đồng đềi nên nhân hệ số n(=1.5)

(modun dòng chảy tiêu nước)
 Lưu lượng tính cho 1 ống:

Với:
+ b: khoảng cách giữa các ống tiêu nước
+ l: chiều dài ống tiêu

Với:
+ H: chiều sâu chân ống
+ h: chiều sâu của lớp cần tiêu nước

+ k: hệ số thấm


+ P: chiều cao lớp nước tiêu đi trong ngày

1.2. Cánh đồng tưới nông nghiệp:
Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên các
cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô.
Theo chế độ nước tưới thì người ta chia thành 2 loại:
• Thu nhận nước thải quanh năm
• Thu nước thải theo mùa
Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại dự trữ nước thải trong các đầm hồ
(hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hoà, …) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa
nước hay vào vùng dự trữ.
Chọn loại cánh đồng nào là phụ thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng
hiện có
Trước khi đưa vào cánh đồng, nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng sát,
hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấp thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên gia nông
nghiệp.
1.3. Hồ sinh học:
Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hoá,
hồ ổn định nước thải, … Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu
cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thuỷ sinh vật khác.


 Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp
cũng như oxy hoá từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO
2
, photphat
và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động

bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 6
o
C. Theo
quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ kỵ khí và hồ tuỳ nghi.
 Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch của hồ.
 Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:
+ Nuôi trồng thuỷ sản.
+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
+ Điều hoà dòng chảy.
 Có các loại sau đây:
+ Hồ kỵ khí.
+ Hồ kỵ hiếu khí
+ Hồ hiếu khí
1.3.2. Hồ kỵ khí:
a) Đặc điểm:
 Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng PP sinh học tự nhiên dựa trên sự phân giải của
VSV kỵ khí
 Chuyên dùng xử lý nước thải CN nhiễm bẩn
 Khoảng cách vệ sinh (cách XN thực phẩm): 1.5-2 km
 Chiều sâu: h=2.4 – 3.6 m
b) Tính toán: chủ yếu theo kinh nghiệm
 SKỵ khí = (10-20%) Skỵ hiếu khí
 T/g lưu
+ Mùa hè: 1.5 ngày
+ Mùa đông: > 5 ngày
 E% BOD:
+ Mùa hè: 65 – 80%
+ Mùa đông: 45 – 65%
c) Lưu ý:
 Hồ có 2 ngăn để dự phòng (tháo bùn, …)

 Cửa cho nước thải vào phải đặt chìm
 S < 0.5 ha: 1 miệng xả
 S > 0.5 ha: bổ sung thêm
 Cửa lấy nước thiết kế giống thu nước bề mặt.
1.3.2. Hồ kỵ hiếu khí: thường gặp
 Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song
+ Oxy hoá hiếu khí
+ Phân huỷ metan cặn lắng
 Có 3 lớp:
+ Hiếu khí
+ Trung gian
+ Kỵ khí
 Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong tảo.
 Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào to
 Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9 – 1.5m
TÍNH TOÁN:
1/ Chiều sâu của hồ: 0.9 – 1.5 m
2/ Tỷ lệ chiều dài và rộng:
3/ Vùng có gió:  S rộng; vùng ít gió:  hồ có nhiều ngăn
4/ Nếu đáy dễ thấm  phủ lớp đất sét S=15cm
5/ Bờ hồ có mái dốc:
+ Trong (1:1 = 1.5:1)
+ Ngoài (2:1 – 2.5:1)
6/ Nên trồng cỏ dọc hồ (cách mặt taly và đáy 30cm phải gia cố bêtông).
7/ Cấu tạo cửa vào và cửa ra:

8/ Hiệu quả xử lý:

Với:
+ L

a
: BOD
5
nước thải (mg/l)
+ L
t
: BOD
5
đã xử lý
+ t: t/g lưu nước thải
+ k
t
: Hệ số phụ thuộc vào t
o
K
t
= k
20
.C
(T-20)
 k
20
= (0.5-1): nước thải sinh hoạt
 k
20
= (0.3-2.5): nước thải CN
 C = (1.035-1.074): hồ tự nhiên
 C = (1.045): tiếp khí nhân tạo
 T: nhiệt độ hồ (
o

C)
9. Thời gian lưu nước:

10, Tải lượng BOD
5
: BOD
5
= 11.2(1.054)
(1.8T + 32)
1.3.3. Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất HC nhờ VSV hiếu khí. Có 2 loại:
a. Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua mặt nước và quang
hợp của các thực vật.
 Chiều sâu của hô: 30 – 50 cm
 Tải trọng BOD: 250 – 300 kg/ha.ngày
 T/g lưu nước: 3 – 12 ngày.
 Tuy nhiên hoạt động như hồ kỵ hiếu khí.
2. Công trình xử lý sinh học nhân tạo:
2.1. Bể lọc sinh học (bể biophin)(có lớp vật liệu không ngập nước)

 Cấu tạo: có lớp vật liệu tiếp xúc không ngập nước.
- Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể)
- Nước thải được phân phối đều.
- Nước thải sau khi tiếp xúc VL tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua khe hở
VL lọc.
- Ở bề mặt VL lọc và các khe hỡ giữa chúng các cặn bẩn được giữ tạo thành màng – Màng
sinh học.
- Lượng oxy cần thiết để cấp oxy hoá chất bẩn từ đáy lên.
- Những màng VS đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2.
 Vật liệu lọc:
- Có diện tích bề mặt/ đơn vị diện tích lớn.

- Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60 – 100mm)
- HVL = 1.5 – 2.5 m.
- Nhựa đúc sẳn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay  HVL = 6 – 9m.
 Hệ thống phân phối nước:
- Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc).
- Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải.
- Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt VL: 0.2 – 0.3m.
 Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ:
- Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc.
- Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe rỗng.
- Sàn đỡ bằng bêtông và sàn nung.
- Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0.6 – 0.8m, i = 1 – 2%.
 Phân loại bể lọc sinh học:

Tính toán:
1/ Hiệu quả khử BOD:
E= (%)
Với:
+ W: tải trọng BOD của bể lọc (kg/ngày)
W = Q(S
o
– S) (S: 14 – 15 mg/l)
+ V: thể tích VL lọc:

6 < t
kk
< 10
o
C: CO = 250
t

kk
>10
o
C: CO = 300
t
kk
# 10oC: (CO: công suất oxy hoá (g/m3.ng.đ))
 V= V1Q
+ F: thông số tuần hoàn nước

2/ Xác định lại thể tích VL lọc theo hiệu suất E
o

4/ Diện tích bể lọc:

5/ Đường kính bể lọc:

Nếu hình chữ nhật: S = DxR
7/ Tải trọng thuỷ lực:

7/ Tải trọng thủy lực:

8/ Lượng khí cấp:

Với:
+ f: lượng BOD
20
khí thải
+ 21: tỉ lệ oxy không khí
Các công thức tính tải trọng trên áp dụng tính bể lọc sinh học là đá cục, sỏi, (60 -100mm);

HVL = 0.9 – 2.5m.
Đối với bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các tám nhựa gấp nếp, …HVL = 4 – 9m: tháp sinh
học.
1/ Tải trọng:

Với:
+ H: chiều cao vật liệu lọc:
+ P: độ rỗng lớp VL (%)
+ KT: hàng số nhiệt độ (oC)
KT= K
20
.1,047
T-20
= 0.2.1,047
T-20
+ η: phụ thuộc BOD5 đầu ra.

2/ Tải trọng thuỷ lực tính bằng (m3 NT/m3 TTVL lọc)
q
o
= Co.Fa/S
o
Với:
+ Fa: diện tích bề mặt VL lọc trên 1 đơn vị VL lọc (m2/m3)
+ S
o
: BOD
5
vào.
4/ Thể tích VL lọc:

2.2. Bể lọc sinh học có lớp VL ngập trong nước thải:


Trong lớp VL lọc BOD bị khử và chuyển hoá NH
4
+
 NO
3
-
Khi tổn thất trong lớp VL lọc = 0,5m  đóng van và xả cặn (30 – 40 giây)
Cường độ rửa lọc: 12 – 14 l/s.m
2
Tính toán
+ BOD
5
≤ 500
+ Tốc độ lọc ≤ 3m/h
+ d hạt = 2 – 5 mm.
+ Hiệu quả lọc:

Với:
- F: chuẩn số: F = HB
0.6
.K
T
/q
0.4

Trong đó:

KT = 0.2 x 1.047
T=20
T(oC): nhiệt độ nước thải
H: chiều cao lớp VL lọc
B: lưu lượng đơn vị của KK: 8 – 12 (m
3
KK/1m
3
nước thải)
- q: tải trọng thuỷ lực (20 – 80 m
3
/m
2
.ng).
- α, β: phụ thuộc vào q
đvị
của KK, vào F

2.2. Bể Aerotank:
2.2.1. Động học của quá trình xử lý sinh học:
Để quá trình xử lý bằng PP sinh học xảy ra tốt thì cần thiết phải tạo điều kiện pH, nhiệt độ, …
Lúc đó quá trình xử lý sẽ xảy ra:
a/ Tăng trường TB: tốc độ tăng trưởng có thể biễu diễn

Với:
+ rt: tốc độ tăng trưởng của VK(g/m
3
.s)
+ μ: tốc độ tăng trưởng riêng 1/s
+ X: tốc độ bùn hoạt tính (g/m

3
)
b/ Chất nên – giới hạn tăng trưởng:
Trong quá trình sinh trưởng chất nền (BOD) cấp liên tục  quá trình tăng trưởng tuân theo
định luật

Với:
+ μm: tốc độ tăng trưởng riêng max.
+ S: nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm tăng trưởng bị hạn chế (lúc số lượng chất
nền chỉ có giới hạn ).( nồng độ còn lại trong nước thải)
+ Ks: hằng số bán tốc độ (nói lên sự ảnh hưởng của nồng độ chất nền ở thời điểm:

c/ Sự tăng trưởng TB và sử dụng chất nên:

 quan hệ giữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nên được sử dụng:
rt = -Y.r
d
(4)
Với:
+ r
d
: tốc độ sử dụng chất nền (g/m
3
.s)
+ Y: hệ số năng suất sử dụng chất nên cực đại (mg/mg)
Từ (3) và (4)

d/ Ảnh hưởng hô hấp nội bào:
Sự giảm khối lượng của các tế bào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với lượng vi sinh có
trong nước thải và gọi là phân huỷ nội bào (endogenous decay).

Với:
+ r
d
: (do phân huỷ nội bào) sử dụng chất nền)
+ K
d
: hệ số phân huỷ nội bào
+ X: nồng độ bùn hoạt tính.
Do đó: tốc độ tăng trưởng thực:


 tốc độ tăng trưởng riêng thực:

- Tốc độ tăng sinh khối (bùn hoạt tính):

2.2.2. Nguyên lý làm việc của bể Aerotank
 Bể A được đưa ra và nghiên cứu từ rất lâu (từ 1887 – 1914 áp dụng).
 Bể A là công trình XL sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại bùn xốp chứa nhiều VS có
khả năng oxy hoá các chất hữu cơ)
 Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể A vẫn qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: tốc độ oxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy.
+ Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp những hợp
chất hữu cơ chậm oxy hoá.
+ Giai đoạn 3: Giai đoạn nito hoá và các muối amôn.
 Khi sử dụng bể A phải có hệ thống cấp khí (hình vẽ theo tài liệu)
2.2.3. Phân loại bể Aerotank:
a/ Theo nguyên lý làm việc:
 Bể A thông thường: công suất lớn
+ Bể A xử lý sinh hoá không hoàn toàn (BOD

20ra
~60-80 mg/l)
+ Bể A xử lý sinh hoá hoàn toàn (BOD
20ra
~15- 20)
 Bể A sức chứa cao: BOD
20
>500mg/l
b/ Phân loại theo sơ đồ công nghệ:
 A 1 bậc
 A 2 bậc
c/ Cấu trúc dòng chảy:
 A đẩy

A trộn

 A kiểu hỗn hợp:

d/ Theo phương pháp làm thoáng:
 Bằng khí nén
 Khuấy cơ học
 Thoáng kết hợp
 Quạt gió
2.2.4. Các dạng sơ đồ bể A:
Sơ đồ 1 (áp dụng rộng rãi)

- A một bậc, không có ngăn phục hồi bùn
- Thiết bị và quản lý đơn giản
Sơ đồ 2

Sơ đồ 3:

2.2.5. Tính toán bể:
a. Xác định công thức và xác định động học (nhắc lại ảnh hưởng của phân huỷ nội bào)

 tốc độ tăng trưởng riêng thực

 tốc độ tăng sinh khối:

b. Lập các mô hình tính toán bể Aerotank, phản ứng yếu khí:
+ Mô hình mô phỏng hồ (hình vẽ)

+ Thiết lập công thức tính toán các thông số động học:
 K, Ks:
- Ta có:

- Mặt khác rd (Tỷ lệ lượng chất nền mất trong một đơn vị thời gian: hệ số phân huỷ nội bào):
Từ 5 và 6 
Hay
Hoặc
- Vẽ đường thẳng hồi quy tuyến tính quan hệ giữa Xθ/(S
o
– S) và 1/S
Từ đó ta có: y = ax+b

 Kd và Y
- Xo: lượng bùn hoạt tính trong nước thải
- So: chất nền trong nước thải
- Qv: lưu lượng nước thải vào
- Qt: lưu lượng bùn

- X: nồng ođọ bùn sau khi hoà trộn
- S: nồng độ còn lại sau khi ra khỏi bể (nồng độ chất nền)
- Qr: lượng nước sau khi ra nguồn
- Xr: nồng độ bùn hoạt tính trong nước đã lắng (ra khỏi bể)
- XT: bùn hoạt tính lắng xuống trần
- θ: thời gian lưu nước
- θc: tuổi bùn (thời gian lưu bùn)
- dx/dt: tốc độ thay đổi nồng độ bùn hoạt tính
- V: thể tích bể
- rt’: tốc độ tăng trưởng thực của bùn hoạt tính trong thời gian.
 các phương trình cân bằng:
Lượng bùn trong bể = lượng bùn đi vào – lượng bùn xả ra + lượng bùn tăng lên trong bể sau
thời gian lưu nước.

Giải phương trình vi phân trên khi: X
0
= 0, ổn định: dx.dt = 0; rt; = -Yr
d
– K
d
.X
Ta đựơc:
Trong đó:



+ Thiết lập công thức tính bể Aerotank:

- lưu lượng xả bùn:




















Chuơng III. Kết luận

Tái sử dụng nguồn nước thải, không thể tuần hoàn quá nhiều lần vì nồng độ các chất ô nhiễm
tăng lên vượt mức quy định.
Thay đổi các kỹ thuật tạo ra nước thải phức tạp khó xử lý.
Sử dụng thực vật xử lý nước thải tại chổ.

Hạn chế sử dụng hóa chất, giảm bớt ô nhiễm trong quá trình sản xuất.
Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học
Và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để, hơn hẳn những biện
pháp xử lý hóa lý khác.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần
hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên.
Kết quả: các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (đủ tiêu chuẩn).
Con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép kín
Do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đổi
thành phần tính chất.
Ứng dụng sinh học như một vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín, xử lý chất thải hiệu quả mà
không mang lại ảnh hưởng xấu hoặc biến đổi bất lợi khác cho môi trường.
Chất lượng nước đầu ra sạch hơn và có tính chất như nước tự nhiên.
Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành phần và tính chất nước
thải, không cần thiết có sự can thiệp trực tiếp của con người vào quá trình xử lý tự nhiên. Thuận
tiện trong công tác vận hành và quản lý.
Tiết kiệm kinh phí trong việc xử lý nước thải. Chi phí cho các biện pháp sinh học thường thấp
hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác. Bên cạnh đó chi phí quản lý cũng thấp do việc quản lý
đơn giản hơn.
Những chất không bị phân hủy trong nước thải công nghiệp trước hết là trong công nghiệp hóa
học. Người ta phân lập và tạo ra những chủng có thể phân hủy các chất đó trong điều kiện tự
nhiên.
Các phương pháp khử kim loại nặng trong bùn vừa xử lý được ô nhiễm vừa thu lại được các
kim loại quý.
Xử lý được nguồn nước thải nồng độ cao, đặc biệt là BOD, COD, SS… trong đó nước thải dễ
xử lý sinh học có nồng độ COD từ 20.000 – 30.000 mg/l. (phân hủy kỵ khí).
Phân hủy hiếu khí được ứng dụng rộng rãi để ổn định chất rắn với kích thước bể xử
lý từ nhỏ đến trung bình. (Q < 20.000 – 40.000 m3/ngày ).
Hồ sinh học dung xử lý các loại nước thải công nghiệp, sinh hoạt và cả nước thải chăn nuôi
có hàm lượng chất hữu cơ ô nhiễm cao.

Tài liệu tham khảo
1. Environmental Engineering – Mc Graw – Hill – Iternational Edition – Gerard Kiely – 1996.
2. Hoàng Huệ – PGS,PTS, Xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng, 11/1996.
3. Hoàng Huệ, cấp thoát nước. Nhà xuất bản Xây dựng , Hà Nội, 1994.
4. Hoàng Huệ, Hướng dẫn làm đồ án môn học cấp thoát nước. Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội,
1991.
5. Hoàng Huệ, Thoát nước I,II,III. Đại học kiến trúc Hà Nội, 1994.
6. Lâm Minh Triết và các cộng sự: Tập báo cáo các kết quả nghiên cứu xác định quy trình
công nghệ xử lý nước thải các loại hình công nghiệp tại Tp.HCM – Sở KHCN và MT Tp. HCM,
1997 – 1998.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.

15.
16.
17.
18.