Báo cáo thực tập mô hình xử lý nước thải

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

i

MỤC LỤC
BÀI 1: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH AEROTANK 1

1.1.

PHẦN LÝ THUYẾT 1

1.1.1.

Công nghệ xử lý hiếu khí: 1

1.1.2.

Bể Aerotank: 2

1.1.2.1.

Các thông số cần kiểm soát trong quá trình vận hành bể Aerotank 5

1.1.2.2.

Các sự cố thường gặp trong kiểm soát bùn của bể Aerotank 6

1.1.2.3.

Các nghiên cứu và ứng dụng của bể Aerotank và kết quả đạt được 8

1.2.

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 9

1.2.1.

Hiệu quả loại bỏ COD: 9

1.2.2.

Sự biến đổi của các hợp chất Nitơ theo thời gian: 11

1.2.2.1.

Nitrate: 11

1.2.2.2.

Nitrite: 12

1.2.2.3.

Amoni 14

1.2.3.

Hiệu quả xử lý photpho tổng theo thời gian 15

1.3.

KẾT LUẬN 17

BÀI 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH LỌC HIẾU KHÍ GIÁ THỂ XƠ
DỪA 18

2.1.

PHẦN LÝ THUYẾT: 18

2.1.1.

Tổng quan về công nghệ xử lý hiếu khí bám dính: 18

2.1.1.1.

Định nghĩa: 18

2.1.1.2.

Phân loại: 18

2.1.2. Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật: 19
2.1.2.1.

Cấu tạo màng vi sinh vật: 19

2.1.2.2.

Hoạt động của lớp màng: 21

2.1.3.

Ưu – khuyết điểm của công nghệ lọc hiếu khí: 21

2.1.4.

Cơ chế xử lý các chất: 22

2.1.4.1.

Cơ chế xử lý Nitro của mô hình: 22

2.1.4.2.

Cơ chế xử lý phosphor của mô hình: 23

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

ii

2.1.4.3.

Cơ chế xử lý chất hữu cơ của mô hình: 24

2.1.5.

Các nghiên cứu, ứng dụng công nghệ hiếu khí bám dính và những kết quả đạt
được: 24

2.2.

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN: 27

2.2.1.

Hiệu quả loại bỏ COD: 27

2.2.2.

Hiệu quả xử lý phosphor tổng theo thời gian: 29

2.2.3.

Hiệu quả loại bỏ Nitrate: 32

2.2.4.

Hiệu quả xử lý Nitrit: 33

2.2.5.

Hiệu quả xử lí Amonia (N-NH
4
+
) 35

2.3.

KẾT LUẬN 36

BÀI 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH MBR (MEMBRANE
BIOREACTOR) HIẾU KHÍ ĐẶT NGẬP 37

3.1.

PHẦN LÝ THUYẾT: 37

3.1.1.

Nguyên tắc hoạt động của bể MBR: 37

3.1.2.

Ưu nhược điểm của bể MBR: 38

3.1.3.

So sánh giữa các mô hình MBR 38

3.1.4. Vấn đề nghẹt màng: các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp giảm thiểu 40
3.1.5.

Các nghiên cứu, ứng dụng của MBR và các kết quả đạt được 42

3.2.

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 44

3.2.1.

Khả năng xử lý COD 44

3.2.2.

Hiệu quả xử lý Phosphore 46

3.2.3.

MLSS 47

3.2.4.

Sự biến đổi các hợp chất Nito theo thời gian 48

3.2.4.1.

Nitrite (N-NO
2
-
) 48

3.2.4.2.

Nitrate (N-NO
3
-
) 49

3.2.4.3.

Amonia (N-NH
4
+
) 50

3.3.

KẾT LUẬN 52

BÀI 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH UASB 53

4.1.

PHẦN LÝ THUYẾT 53

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

iii

4.1.1.

Tổng quan về quá trình xử lý kỵ khí và bể UASB 53

Quá trình xử lý kỵ khí 53

4.1.1.2 Bể UASB 55

4.1.2.

Cấu tạo bể UASB 57

4.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động của bể UASB 57

4.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý của UASB 57

4.1.2.3 Các yếu tố cần kiểm soát trong vận hành bể UASB 61

4.1.3.

Các nghiên cứu và ứng dụng bể UASB trong xử lý nước thải và các kết quả đạt
được 62

4.2.

KẾT QUẢ 64

4.2.1.

pH 64

4.2.2.

Độ kiềm 65

4.2.3. Amoni 66
4.2.4.

Phostpho 67

4.2.5.

COD 68

4.3.

KẾT LUẬN 71

BÀI 5: XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHẨM MÀU BẰNG QUÁ TRÌNH OXY HÓA NÂNG
CAO FENTON 72

5.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ 72

5.1.1.

Sơ lược về nước thải phẩm màu 72

5.1.2.

Các phương pháp xử lý nước thải phẩm màu 73

5.1.2.1.

Phương pháp tách chất rắn lơ lửng 73

5.1.2.2.

Phương pháp oxy hóa bậc cao bằng hệ oxy hóa Fenton 74

5.2.

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 77

5.3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 78

5.3.1.

Xây dựng đường chuẩn 78

5.3.2.

Khảo sát lượng H
2
O
2
tối ưu 79

5.3.3.

Khảo sát lượng Fe
2+
tối ưu 80

5.3.4.

Khảo sát pH tối ưu 82

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

iv

5.3.5.

Khảo sát thời gian xử lý tối ưu 83

5.3.6.

Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu vào 84

5.3.7.

Khảo sát ảnh hưởng của các anion vô cơ 85

5.3.7.1.

Ảnh hưởng của ion clorua 85

5.3.7.2.

Ảnh hưởng của ion bicarbonat 86

5.4.

KẾT LUẬN 87


Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

1

MEN
MEN
MEN
MEN
MEN
BÀI 1: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH AEROTANK

1.1. PHẦN LÝ THUYẾT
Tổng quan về công nghệ hiếu khí và Aerotank
1.1.1. Công nghệ xử lý hiếu khí:
Thực chất đây là quá trình lên men bằng vi sinh vật trong điều kiện có oxy để cho ra
sản phẩm cuối cùng là CO
2
và H
2
O.
Cơ chế gồm 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Bị oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để tạo ra năng lượng:
C
x
H
y
O
z
N + O
2
→ CO

2
+ H
2
O + NH
3
+ + Năng lượng
 Giai đoạn 2 (quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào:
C
x
H
y
O
z
N + O
2
+ NH
3
→ CO
2
+ C
5
H
7
O
2
N
 Giai đoạn 3 (quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào
C
5
H

7
NO
2
+ 5O
2
→ xCO
2
+ H
2
O
NH
3
+ O
2
→ O
2
+ HNO
2
→ HNO
3

 Các đặc điểm chung của xử lý hiếu khí:
 Tổng hợp tế bào vi khuẩn mới (vi khuẩn dị dưỡng) →đồng hóa.
 Cần phải cung cấp oxy bằng tự nhiên hoặc thiết bị sục khí.
 Nhu cầu dinh dưỡng C:N:P = 100:5:1
 Hiệu suất tạo sinh khối cao Y = 0,4 ~ 0,6 mgVSS/mgBOD5.
 Hiệu suất xử lý BOD cao, có thể đến 95%.
Các hệ thống xử lý hiếu khí:
 Thể lơ lửng: bùn hoạt tính.
 Thể bám dính: lọc sinh học nho giọt.

 Ưu điểm – nhược điểm:

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

2

Ưu điểm
Nhược điểm
Giảm mùi hôi, giảm lượng khí thải ammonia,
giảm các khí gây hiệu ứng nhà kính.
Xử lí đầy đủ hơn, hiệu quả xử lí cao hơn và
triệt để hơn so với xử lí kị khí.
Không gây ô nhiễm thứ cấp như phương
pháp hóa học, hóa lí.
Mặt bằng xây dựng lớn hơn phương
pháp kị khí.
Chi phí đầu tư cao hơn cho các thiết bị
sục khí.
Chi phí hoạt động cao, đặc biệt là năng
lượng cho máy bơm, thiết bị sục khí

1.1.2. Bể Aerotank:
 Khái niệm:
Bể Aerotank là công trình nhân tạo xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu
khí, trong đó người ta cung cấp ôxi và khuấy trộn nướcthải với bùn hoạt tính.
 Vị trí bể:

Cấu trúc bể Earotank phải thỏa mãn 3 điều kiện:
 Giữ được liều lượng bùn cao trong Aerotank
 Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn “bùn trẻ”

 Bảo đảm lượng oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của aerotank.
 Phân loại bể Aerotank:
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

3

 Theo nguyên lý làm việc
 Bể Aerotank thông thường: công suất lớn.
 Bể Aerotank xử lý sinh hoá không hoàn toàn: BOD20 ra ≈ 60-80 mg/l.
 Bể Aerotank xử lý sinh hoá hoàn toàn: BOD20 ra ≈ 15-20.
 Bể Aerotank sức chứa cao: BOD20 > 500 mg/l.
 Theo sơ đồ công nghệ
 Aerotank 1 bậc
 Aerotank 2 bậc
 Theo cấu trúc dòng chảy
 Aerotank đẩy
 Aerotank trộn
 Aerotank kiểu hỗn hợp
 Theo phương pháp làm thoáng
 Bằng khí nén
 Khuấy cơ học
 Thoáng kết hợp
 Quạt gió
 Các quá trình sinh hóa sảy ra trong bể Earotank:
 Quá trình tăng sinh khối.
 Quá trình chuyển hóa cơ chất
 Quá trình khử Nitơ và nitrat hóa.
 Quá trình khử Photpho.
 Một số vi sinh vật trong bể Aerotank:
 Vikhuẩn.

 Tảo.
 Nấm.
 Nguyên sinh động vật.
 Trùng bánh xe.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

4

 Giun tròn.
 Một số động vật không xương sống khác.
 Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Khả Năng Làm Sạch Nước Thải Aerotank:
 Lượng oxy hòa tan trong nước
 Thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật
 Lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải
 Các chất độc tính có trong nước thải
 pH của nước thải
 Nhiệt độ
 Lượng chất lơ lửng
So sánh ưu điểm và nhược điểm của Aeratank so với MBR
Aerotank MBR
Ưu điểm
- Dể xây dựng và vận hành.
- Giảm 80 – 95% BOD và cặn lơ
lửng trong nước thải.
- Có khả năng lắng nhanh do hạt
bùn lớn.
- Cơ cấu đơn giản.
- Có khả năng xử lý nhiều loại
nước thải khác nhau.
- Tốn ít diện tích.

- Hiệu quả xử chất thải lý cao.
- Dễ xử dụng
Nhược điểm

- Tốn diện tích.
- Nước thường có mùi hôi.
- Các hạt bùn dễ bị phá vỡ khi
thaya đỗi môi trường.
- Hiệu quả sử lý không cao
- Đòi hỏi người sử dụng có kỉ
thuật cao.
- Nồng độ chất thải thấp, phải
kiểm soát nồng độ đầu vào
thường xuyên.
- Thiết bị bảo trì còn gặp nhiều
khó khăn.

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

5

1.1.2.1. Các thông số cần kiểm soát trong quá trình vận hành bể Aerotank
 Lưu lượng:
Quyết định khả năng chịu tải của hệ thống, tải lượng bề mặt của hệ thống. Tải lượng
hữu cơ và tải lượng bề mặt quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng đến quá trình lắng sinh
khối.
Tải lượng bề mặt thích hợp: 0,3 – 1 m
3
/m
2

/h. Cần bảo đảm lưu lượng ổn định trước khi
vào công trình sinh học.
 DO:
Hoạt động của bể bùn hoạt tính là một quá trình hiếu khí nên nó đòi hỏi lượng DO
phải hiện diện ở mọi thời điểm.
Lượng DO này phụ thuộc vào BOD dòng vào, tính chất của bùn hoạt tính và yêu cầu
xử lý.
 Độ kiềm:
Kiểm soát độ kiềm trong bể hiếu khí là cần thiết để kiểm soát toàn bộ quá trình, độ
kiềm không đủ sẽ làm giảm hoạt tính của vi sinh vật và cũng có thể ảnh hưởng đến pH.
 Nồng độ và tốc độ tuần hoàn bùn hoạt tính:
Người vận hành phải duy trì sự tuần hoàn bùn hoạt tính tiếp diễn trong hệ thống. nếu
tốc độ này quá thấp, bể hiếu khí có thể bị quá tải thủy lực, làm giảm thời gian thông khí.
Nồng độ tuần hoàn cũng rất quan trọng bởi vì nó có thể dùng ñể xác ñịnh tốc ñộ tuần
hoàn cần thiết ñể giữ MLSS cần thiết.
 Tỷ lệ F/M:
Thích hợp khoảng 0,2 – 0,6. Hạn chế tình trạng pH giảm, bùn nổi, lắng kém.
- Ổn định tỷ lệ F/M trong suốt quá trình vận hành.
 pH:
pH thích hợp khoảng từ 7 – 8
Cách khắc phục sự dao động pH là cần cung cấp đủ dinh dưỡng, hàm lượng hữu cơ,
hạn chế quá trình phân hủy nội bào, sử dụng hoá chất tăng độ kiềm.
 BOD/COD:
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

6

Kiểm tra thường xuyên BOD và COD tránh hiện tượng thiếu tải hay quá tải, BOD/COD
> 5 thích hợp cho phân hủy sinh học.
 Chất dinh dưỡng N, P:

Đảm bảo tỷ lệ BOD:N:P = 100:5:1, nếu thiếu, phải bổ sung nguồn từ bên ngoài.
 Các chất độc:
Kim loại nặng, dầu mỡ, hàm lượng Cl, sulfate, N-NH
3
cao,…
 Nhiệt độ nước thải:
Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của vi sinh vật.
 Tốc độ sục khí:
Tốc độ sục khí quá cao, lãng phí năng lượng, tăng chí phí vận hành, các chất rắn nổi
lên, phá vỡ bùn hoạt tính.
Tốc độ sục khí quá thấp, xảy ra lắng bùn, phân hủy yếm khí, hiệu quả kém, mất sự
nitrat hóa.
1.1.2.2. Các sự cố thường gặp trong kiểm soát bùn của bể Aerotank
1.1.2.2.1. Hiệu suất loại BOD hòa tan thấp
 Nguyên nhân:
 Thời gian cư trú của vi sinh vật trong bể quá ngắn
 Thiếu N và P:
+ pH quá cao hoặc quá thấp.
+ Nước thải đầu vào có chứa độc tố.
+ Sục khí chưa đủ.
+ Khuấy đảo chưa đủ hoặc do hiện tượng ngắn mạch.
 Khắc phục:
 Giảm lượng bùn thải bằng cách xây thêm bể điều lưu
 Cung cấp thêm dưỡng chất cho nước thải đầu vào
 Xây thêm bể điều lưu để trung hòa nước thải đầu vào, loại bỏ các độc chất trong
nước thải.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

7

 Tăng công suất thiết bị sục khí bằng cách phân bố lại các ống phân phối nước, gắn
thêm các đập phân phối nước
1.1.2.2.2. Nước thải có nhiều chất rắn
 Nguyên nhân:
 Thời gian cư trú của vi khuẩn trong bể quá lâu
 Qúa trình khử nito diễn ra ở bể lắng:Do sự phát triển của các vi sinh vật hình sợi (trong
điều kiện thời gian cư trú của vi khuẩn ngắn, thiếu N và P, sục khí chưa đủ).Tỉ lệ hoàn
lưu bùn quá thấp
 Khắc phục:
 Tăng lượng bùn thải
 Giảm thời gian giữ bùn trong bể lắng bằng cách tăng tỉ lệ bùn hoàn lưu bằng cachs:
gắn thêm gàu múc bùn, và Tăng lượng bùn thải.
1.1.2.2.3. Mùi
 Nguyên nhân:
 Sục khí không đủ
 Qúa trình yếm khí xảy ra ở bể lắng
 Khắc phục:
 Tăng công suất thiết bị sục khí bằng cách phân bố lại các ống phân phối nước.
 Giảm thời gian giữ bùn trong bể lắng bằng cách tăng tỉ lệ bùn hoàn lưu bằng cachs:
gắn thêm gàu múc bùn, và Tăng lượng bùn thải.
1.1.2.2.4. Bùn
 Bùn phân tán
Hiện tượng: không tạo bông bùn, phân tán thành từng cụm nhỏ đường kinh từ 10 – 20
µm  khó lắng
 Bùn không kết dính được
 Hiện tượng: bông bùn hình cầu nhỏ, đường kính 50 - 100µm  lắng kém.
 Nguyên nhân: thiếu thức ăn, không có vi sinh vật dạng sợi
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

8

 Khắc phục: tăng cường chất dinh dưỡng
 Bùn tạo khối
 Hiện tượng: bùn nổi, khó lắng trong bể 2, trôi ra theo dòng nước, khó duy trì nồng độ
bùn trong bể Aerotank.
 Nguyên nhân: sự phát triển của vi sinh vật dạng sợi như:
 VSV dạng sợi :Sphaerotilus,Cladothrix.
 Thực vật phân nhánh: Zooglea ramigeras, các loại nấm nước
 Khắc phục:
 Duy trì pH< 6.
 Đảm bảo DO tối thiểu 2 mg/L (DO giảm khi nhiệt độ tăng).
 Tăng cường dinh dưỡng đảm bảo hàm lượng N
vô cơ
> 1mg/L, PO
4
3-
>0.2 mg/L.
 Diệt vi sinh vật dạng sợi: dùng Cl, H
2
O
2
.
 Dùng polymer hữ cơ tổng hợp, vôi, muối Fe để tăng tính lắng của bùn.
 Bùn nổi
 Hiện tượng: Bùn lắng tốt nhưng sau đó nổi lên bề mặt trong thời gian ngắn (dưới 1
giờ).
 Nguyên nhân: Do sự khử nitrate, N
2
tạo ra kéo bùn lên mặt nước.
 Khắc phục:

 Tăng tốc độ tuần hoàn bùn, giảm thời gian lưu bùn.
 Giảm thông khí
 Bọt váng
 Hiện tượng: có bọt, tạo váng trên bề mặt bể, gây mùi hôi, tăng SS, BOD đầu ra.
 Nguyên nhân: sự phát triển của Nocardia và Microthrix parvicella.
1.1.2.3. Các nghiên cứu và ứng dụng của bể Aerotank và kết quả đạt được
Xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ Hybrid (lọc sinh học – Aerotank):
Phương án xử lý sinh học, áp dụng công nghệ hybrid (Lọc sinh học hiếu khí kết hợp
Aerotank) có khả năng xử lý 98% COD; 95% N-NH
3
ở tải trọng tối ưu 1 kg COD/m
3
.ngđ,
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

9

thời gian lưu nước 1 ngày. Hàm lượng vi sinh vật trong hệ thống có thể đạt đến 10.000
mg/L. Nước sau xử lý đạt TCVN 5945-2005 loại B. (Tạp chí phát triển KH&CN, TẬP 12,
số 02 – 2009).
BIOFAST là hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ Mỹ có cấu hình module, công
nghệ xử lý gồm đầy đủ các công đoạn yếm khí, hiếu khí, oxy hóa, khử trùng, khử mùi. Đây
là một trong những công nghệ Aerotank cải tiến. Sau khi xử lý yếm khí, nước thải tiếp tục
được bơm qua bể hiếu khí (Container SupAeroTM). Tại đây nước thải sẽ được khuếch tán
khí O
2
bởi hệ thống Super Aerobic, gọi là kỹ thuật “Siêu khuếch tán”. Thiết bị SupAero
tạo ra hiệu ứng Sinh học – Động lực (Bio-Kinetic effect). Nhờ hiệu ứng này, quá trình phản
ứng vi sinh hiếu khí và hiệu quả oxy hóa sẽ tăng lên gấp 3 lần, so với các bể “aeroten” công
nghệ cũ.

1.2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
1.2.1. Hiệu quả loại bỏ COD:
Công thức tính toán:  =
(


–
)
...

ẫ

Trong đó: V
o
: thể tích Fe(II) chuẩn mẫu trắng
V: thể tích Fe(II) chuẩn mẫu
N: nồng độ Fe(II)
f: độ pha loãng

Mẫu trắng

Đầu vào 1h 2h 3h 4h
V
Fe(II)
4.4 2.1 3.2 3.7 3.9 3.2
N
Fe(II)
0.025
f 5
COD 0 1150 600 350 250 600

Hiệu quả xử lí
COD (%)
47.83 69.56 78.26 47.83

Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

10

 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến xử lí COD:
 Nồng độ: Nếu nồng độ quá cao sẽ dẫn đến sock tải, ngược lại quá thấp thì VSV thiếu
thức ăn => đều cho hiệu quả xử ly kém. (Vì thế cần có bể điều hòa để ổn định nồng
độ, lưu lượng trước khi xử lý sinh học).
 Tải trọng thủy lực và tải trọng chất hữu cơ:
 Công thức xác định tải trọng L =

C
, ta thấy công thức có phụ thuộc vào C
nên ảnh hưởng cũng tương tự C, tải trọng quá cao dẫn đến sock tải, quá thấp
thì không tận dụng hết khả năng xử lý của VSV.
 Tải trọng thủy lực: quá nhỏ hay quá lớn sẽ làm giảm hiệu suất xử lí
 Tải trọng chất hữu cơ cao sẽ làm giảm thời gian xử lí vì vi sinh vật được cung
cấp đầy đủ chất dinh dưỡng. Tuy nhiên nếu nhiều quá sẽ dàn đên ô nhiễm do
vi sinh vật không tiêu thụ kịp.
 Tỉ lệ F/M: tỉ lệ này đóng vai trò rất quan trọng: Cần ổn định tỷ lệ F/M trong suốt quá
trình vận hành.
 Nếu F/M thấp: là do Vi khuẩn co cấu trúc đặc biệt – nấm.
 Nếu F/M cao: DO thấp, quá tải, bùn đen, lắng kém, có mùi tanh, hiếu quả xử
lý thấp.
 Thời gian lưu nước:
 Tốc độ nước thải quá cao (thời gian lưu ngắn) sẽ làm giảm MLSS, giảm mật

độ bùn, gia tăng SVI, giảm MCRT (thời gian lưu tế bào trung bình), tăng tỷ
lệ F/M.
 Tốc độ nước thải quá thấp (thời gian lưu dài) sẽ làm tăng MLSS, tăng mật độ
bùn, giảm SVI, tăng MCRT, giảm tỷ lệ F/M.

Nhận xét:
Tại mẫu 1h ta thấy hiệu suất xử lý COD không cao do vi sinh vật mới vào giai đoạn
thích nghi. Sau đó theo thời gian lượng vi sinh vật tăng lên → hiệu suất xử lý COD tăng
lên và đạt hiệu suất 78.26 % lúc 3h.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

11

Mẫu 4h COD tăng lên 600 mg/L và hiệu suất 47.83 có thể trong quá trình lấy mẫu bị
lẫn bùn vào trong mẫu và khi đem đi li tâm không loại hết dẫn đến COD tăng trở lại.
1.2.2. Sự biến đổi của các hợp chất Nitơ theo thời gian:
1.2.2.1. Nitrate:
 Đường chuẩn ( số liệu nhóm 1)
Bình định mức 50
mL
1 2 3 4 5 6
Dung dịch



10
mg/L (mL)
0 1 2 3 4 5






(mg/L)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Độ hấp thu A 0 0.050 0.108 0.214 0.320 0.548

 Đồ thị:


y = 2.9293x - 0.0217
R² = 0.9829
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18
Độ hấp thu A
Nồng độ C
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỘ HẤP THU A THEO NỒNG ĐỘ
NITRATE
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

12

Phương trình hồi qui: y = 0.604x – 0.1144
Hệ số tương quan: R
2
= 0.9406
 Bảng số liệu va kết quà:

Đầu vào

Đầu ra
Sau 1h Sau 2h Sau 3h Sau 4h
Hệ số pha loãng 2 2
Độ hấp thu A 0.012 0.153 1.541 0.089 0.047
Nồng độ






(mg/L)
0.418 0.885 2.17 0.674 0.534
- Từ bảng kết quả ta thấy nước thải đầu vào có nồng độ nitrate thấp(0.418 mg/L) sau
2h nồng độ nitrate tăng cao từ 0.418 – 2.17 mg/L do trong 2h đầu diễn ra quá trình
nitrate hóa nên nồng độ nitrate tăng lên cao.
- Sau 2h tiếp theo bắt đầu diễn ra quá trình khử nitrate nên nồng độ nitrate giảm dần
từ2.17 – 0.534 mg/L.
1.2.2.2. Nitrite:
 Đường chuẩn

Bình định mức
50 mL
1 2 3 4 5 6 7
Dung dịch




1 µg/mL (mL)
0 1 2 4 6 8 10






(µg/mL)
0 0.02 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20
Độ hấp thu A 0 0.05 0.104 0.188 0.308 0.472 0.603
 Đồ thị
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

13


Phương trình hồi quy tuyến tính: y = 3.0834x – 0.0311
Hệ số tương quan: R
2
= 0.9888

y = 3.0834x - 0.0311
R² = 0.9888
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Độ hấp thu A
Nồng độ C
ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ĐỘ HẤP THU A THEO
NỒNG ĐỘ NITRITE
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

14

 . Bảng số liệu và kết quà:

Đầu vào Đầu ra
Sau 1h Sau 2h Sau 3h Sau 4h
Hệ số pha loãng 5 5
Độ hấp thu A 0.005 0.125 0.090 0.060 0.145
Nồng độ







(mg/L)
0.117 0.253 0.196 0.148 0.286
- Ta thấy lượng nitrite thấp trong nước thải đầu vào (0.117 mg/L), sau 1h nồng độ nitrite
tăng từ 0.117 – 0.253 mg/L, lượng nitrite tăng lên là do quá trình nitrate hóa không
hoàn toàn, một lượng nhỏ nitrite chưa bị chuyển hóa thành nitrate.
- Sau 2h tiếp theo nồng độ nitrite giảm từ 0.253 – 0.148, ở giai đoạn này chủ yếu diễn ra
quá trình nitrate hóa, hầu hết lượng nitrite bị chuyển thành nitrate
- Sau 1h tiếp theo thì nồng độ nitrite có tăng từ 0.148 – 0.286, do ở gian đoạn này chủ
yếu diễn ra quá trình khử nitrate, hầu hết lượng nitrate bị chuyển hóa thành các dạng
nitơ khác như N
2
O hay N
2
, một phần nhỏ chuyển hóa thành giai đoạn trung gian đó là
nitrite

1.2.2.3. Amoni
 Ta có công thức sau:
C
N
=
(



)



×N
HCl
× 14.0067 x 1000
Trong đó:
- V
1
là thể tích HCl dùng để chuẩn mẫu (mL)
- V
2
là thể tích HCl dùng để chuẩn mẫu trắng (mL)
- V
o
là thể tích mẫu đem phân tích (mL)
- N
HCl
= 0.02 N
 Bảng số liệu và kết quả:
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

15


V
0
V
1
V
2
N
HCl

C
N-NH4

(mg/L)
Hiệu suất
xử lí(%)
Đầu vào

25 5.7

0.0

0.02
63.87
1h 25 4.05 45.38 29%
2h 25 3.0 33.61 47%
4h 25 1.8 20.16 68%

1.2.3. Hiệu quả xử lý photpho tổng theo thời gian
 Đường chuẩn:
STT
V
P
10µm/mL (mL) Nồng độ P tương ứng (mg/L) Độ hấp thu A
0 0.0 0.0 0.000
1 0.5 0.1 0.0761
2 1.0 0.2 0.1331
3 2.0 0.4 0.2733
4 3.0 0.6 0.3899
5 4.0 0.8 0.4673

6 5.0 1 0.5189


Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

16

 Đồ thị:

 Phương trình hồi quy tuyến tính: y = 0.5095x + 0.0465
 Hệ số tương quan: R
2
= 0.9741
 Kết quả phân tích:

Đầu vào Đầu ra
Sau 2h Sau 2h Sau 3h Sau 4h
Hệ số pha loãng 50
Độ hấp thu A 0.1725 0.1499 0.1333 0.1192 0.0960
Nồng độ C
P

(µg/mL)
0.2473 0.2029 0.1704 0.1427 0.0971


y = 0.5095x + 0.0465
R² = 0.9741
0
0.1

0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Độ hấp thu A
Nồng độ C
Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ hấp thu A theo
nồng độ phospho
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

17

1.3. KẾT LUẬN
Bảng tóm tắt hiệu quả xử lý của mô hình Aerotank
Thông số Đầu vào (mg/L) Đầu ra (mg/L)
COD 1150 250
Nitrate 0.418 0.534
Nitrite 0.117 0.286
Amoni 63.87 20.16
Phospho 0.2473 0.0971

Từ bảng tóm tắt ta thấy, qua mô hình xử lý COD giảm từ 1150 mg/L xuống còn 250
mg/L đạt hiệu suất khá cao (78.26%) .Tuy nhiên, vẫn chưa đạt được kết quả tối ưu của mô
hình (90 – 95% COD) là do một số nguyên nhân:
 Sử dụng tay để lấy mẩu làm ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
 Do thường xuyên bị nghẹt bùn nên quá trình tuần hoàn bùn hay bị gián đoạn làm cho
nồng độ bùn trong bể Aerotank không ổn định
Chỉ tiêu Amoni trong mô hình giảm từ 63.87 mg/l xuống còn 20.16 đạt hiệt suất cao

68%.
Mô hình Aerotank không xử lý nitrate, nitrite do là quá trình sinh học hiếu khí nên chỉ
xảy ra quá trình nitrate hóa, chuyển hóa ammoni thành nitrite sau đó thành nitrate:
 Ở chỉ tiêu nitrate nồng độ tăng lên từ 0.418 đến 0.534 mg/L là do xảy ra quá trình
nitrate hóa nên nồng độ nitrate tăng lên cao.
 Ở chỉ tiêu nitrite nồng độ tăng lên từ 0.117 đến 0.286 mg/L là do xảy ra quá trình nitrate
hóa không hoàn toàn, một lượng nhỏ nitrite chưa bị chuyển hóa thành nitrate.
 Đối với chỉ tiêu photpho nồng độ giảm từ0.2473 xuống 0.0971 mg/L đạt hiệu suất rất
thấp 16.1% do Phospho trong nước thải tồn tại chủ yếu ở dạng Photphate và rất ít ở
dạng P hữu cơ mà hệ thống Aerotank chỉ xử lý được các chất hữu cơ tức chỉ xử lý được
P ở dạng hữu cơ nên hiệu suất xử lý P rất thấp.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

18

BÀI 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÔ HÌNH LỌC HIẾU KHÍ
GIÁ THỂ XƠ DỪA
2.1. PHẦN LÝ THUYẾT:
2.1.1. Tổng quan về công nghệ xử lý hiếu khí bám dính:
2.1.1.1. Định nghĩa:
Quá trình lọc hiếu khí là quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sử dụng
các vi sinh vật bám dính lên bề mặt các vật liệu lọc để tiếp xúc thướng xuyên với nước thải.
Bể lọc hiếu khí hoạt động dựa trên nguyên lý của quá trình hoạt động của vi sinh vật ở
màng sinh học oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước. Các vi sinh vật cố định dính bám
và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn tạo thành các lớp màng sinh học (biofilms).
Các vi sinh vật này sẽ tiếp xúc với nước thải và tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dưỡng,
khoáng chất) có trong nước thải để làm sạch nước. Trong bể lọc này đồng thời diễn ra quá
trình hiếu khí: quá trình nitrate hóa và quá trình kị khí: quá trình khử nito, quá trình lên
men metane và quá trình khử phospho sinh học.
2.1.1.2. Phân loại:

Dựa trên nguyên tắc hoạt động quá trình màng vi sinh vật được chia thành quá trình kị
khí và quá trình hiếu khí. Tuy nhiên sự phân loại này mang tính tương đối bởi vì trong quá
trình màng vi sinh vật hiếu khí vẫn luôn tồn tại các vi sinh kị khí ở lớp màng phía trong,
nhiều hay ít tùy thuộc vào cường độ cấp khí. Do đó dựa vào cấu tạo thiết bị xử lý , quá
trình màng vi sinh vật chia thành 3 loại:
- Lọc sinh học ngập nước
- Thiết bị sinh học tiếp xúc quay
- Thiết bị lọc nhỏ giọt.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

19

2.1.2. Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật:
2.1.2.1. Cấu tạo màng vi sinh vật:
Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp. cả về cấu trúc vật lý và vi sinh. Cấu trúc cơ
bản của một hệ thống màng vi sinh vật bao gồm:
Vật liệu lọc (đá, sỏi, chất dẻo, than… với nhiều loại kích thước và hình dạng khác nhau)
có bề mặt rắn làm môi trường dính bám chi vi sinh vật.
Lớp màng vi sinh vật phát triển dính bám trên bề mặt vật liệu lọc. Lớp màng vi sinh (
microbial films) được chia thành 2 lớp: lớp màng nền (base films) và lớp màng bề mặt
(surface films).

Màng vi sinh vật bao gồm vi khuẩn , nấm, động vật bậc thấp liên kết trong ma trận bởi
các polymer ngoại bào do vi sinh vật sản sinh trong quá trình trao đổi chất, quá trình phân
hủy tế bào và do có sẵn trong nước. Thành phần cơ bản của các polymer ngoại bào là
polisacharic và protein.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

20

Do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kình của khối vi sinh vật nên
oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vvaof gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía
ngoài là màng hiếu khí, lớp màng bên trong không tiếp xúc với oxy trở thành kị khí.
Màng vi sinh vật có cấu trúc phức tạp, cấu trúc cơ bản của một hệ thống màng vi sinh
vật bao gồm:

Khi nước thải được tưới quá lớp vật liệu lọc bằng các phân tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ
được hấp thụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờ
gelatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng trong lớp màng nhầy này. Đầu tiên vi
khuẩn tập trung ở một khu vực, sau đó chúng phát triển lan dần phủ kín bề mặt vật liệu lọc.
Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ và oxy có mặt trong nước tahir
khuếch tán qua màng vi sinh vật và có thể vào tận lớp cellulose đã tích lũy phía trong cùng.
Sau một thời gian màng vi sinh vật được hình thành và chia làm 2 lớp: lớp ngoài cùng là
lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp kị khí. Bề dày của 2 lớp này
phụ thuộc vào vật liệu lọc, cường độ gió và nước qua lớp lọc. Sau một thời gian hoạt động,
màng vi sinh vật dày lên và màng bị tách ra khỏi lớp vật liệu lọc. Sự hình thành các lớp
màng vi sinh vật mới lại được tiếp diễn.
Báo cáo Thực tập mô hình xử lý nước thải Nhóm 1

21

2.1.2.2. Hoạt động của lớp màng:
Quá trình tiêu thụ cơ chất và làm sạch nước:
Đầu tiên cơ thất từ chất lỏng tiếp xúc với bề mặ màng sau đó chuyển vận vào màng vi
sinh theo cơ chế khuếch tán. Trong màng vi sinh vật diễn ra quá trình tiêu thụ cơ chất và
quá trình trao đổi chất của vi sinh vật trong màng. Đối với những loại cơ chất ở thể rắn,
dạng lơ lửng hoặc có phân tử khối lớn không thể khuếch tán vào màng sẽ được phân hủy
thành dạng có phân tử khối nhở hơn tại bề mặt màng sau đó mới tiếp tục quá trình vận
chuyển và tiêu thụ trong màng vi sinh giống như trên. Sản phẩm cuối cùng của quá trình
trao đổi được vận chuyển ra khỏi màng vào chất lỏng. Quá trình tiêu thụ cơ chất được mô

tả bởi công thức sau:
Màng hiếu khí: CHC + oxy + nguyên tố vết  sinh khối + sản phẩm cuối cùng.
Màng kị khí: CHC + nguyên tố vết  sinh khối + sản phẩm cuối cùng.
Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng vi sinh vật:
Quá trình vi sinh vật phát triển dính bám trên vật liệu lọc được chia thành 3 giai đoạn
sau:
Giai đoạn 1: có dạng logarit, luc này màng vi sinh vật còn mỏng và chưa bao phủ hết
bề mặt vật liệu lọc. Trong điều kiện này tất cả vi sinh vật phát triển cùng nhau, cùng điều
kiện.
Giai đoạn 2: độ dày màng trở nên lớn hơn bề dày hiệu quả. Trong giai đoạn này tốc độ
phát triển là hằng số vì beef dày màng hiệu quả là không thay đổi, tổng lượng vi sinh vật
cũng đang phát triển không thay đổi trong suốt quá trình, lượng cơ chất chỉ dùng để duy trì
sự trao đổi chất của vi sinh vật và không có sự gia tăng sinh khối.
Giai đoạn 3: bề dày lớp màng trở nên ổn định, khi tốc độ phát triển màng cân bằng với
tốc độ suy giảm bởi sự phân hủy nội bào. Trong giai đoạn này, vi sinh vật thay đổi cả về
chủng loại và chất lượng. Lúc đầu hầu hết là vi khuẩn sau đó là protozoas và metazoas hình
thành nên hệ sinh thái.
2.1.3. Ưu – khuyết điểm của công nghệ lọc hiếu khí: