luận văn kỹ thuật môi trường Nghiên cứu thực nghiệm khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học sử dụng một số vật liệu đơn giản

Đồ án tốt nghiệp Trang 1 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Trong những năm đầu thực hiện đường lối đổi mới, vì tập trung ưu tiên
phát triển kinh tế và cũng một phần do nhận thức hạn chế nên việc gắn phát triển
kinh tế với bảo vệ môi trường chưa chú trọng đúng mức. Tình trạng tách rời công
tác bảo vệ môi trường với sự phát triển kinh tế - xã hội diễn ra phổ biến ở nhiều
ngành, nhiều cấp, dẫn đến tình trạng gây ô nhiễm môi trường diễn ra phổ biến và
ngày càng nghiêm trọng.
Hiện nay, mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực
hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm môi
trường vẫn là vấn đề rất đáng lo ngại. Ô nhiễm nguồn nước là một trong những
thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do tác động của
hoạt động phát triển. Đây là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong
quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Tính cấp thiết của đồ án
Tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hoá khá nhanh cùng với sự gia tăng dân số
đang gây áp lực nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường
nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước
thải và chất thải rắn. Tình trạng ô nhiễm nước đặc biệt rõ nét ở các đô thị lớn như
Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh,… vì đa phần các thành phố này là nơi tập trung
đông dân cư và các nhà máy công nghiệp, trong khi lại chưa có hệ thống xử lý
nước thải tập trung. Sông ngòi, kênh rạch trở thành nơi tiếp nhận nước thải sinh
hoạt, nước thải đô thị chưa qua xử lý, hoặc xử lý nhưng chưa đạt tiêu chuẩn cho
phép. Nếu tình trạng này cứ tiếp tục thì chẳng bao lâu nhiều dòng sông lớn sẽ trở
thành sông chết, nhiều hệ sinh thái tự nhiên sẽ bị hủy hoại và những thiệt hại đối
với sức khỏe con người là vô cùng to lớn.
Để giảm thiểu các tác động tiêu cực của nước thải sinh hoạt nói chung và
nước thải đô thị nói riêng tới hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng, đòi hỏi nước thải
phải được xử lý trước khi đổ vào nguồn tiếp nhận. Đồ án ‘‘Nghiên cứu thực
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT

Đồ án tốt nghiệp Trang 2 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
nghiệm khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc sinh học sử
dụng một số vật liệu đơn giản’’ được thực hiện với mong muốn tận dụng các phế
liệu để xử lý nước thải sinh hoạt, đô thị đạt tiêu chuẩn trước khi đổ vào nguồn tiếp
nhận. Trên cơ sở đó đề xuất phương án xử lý nước thải quy mô nhỏ cho cụm dân
cư trong đó sử dụng những vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm với thao tác vận hành đơn giản
tạo điều kiện thuận lợi trong việc áp dụng rộng rãi trong thực tế.
Phương pháp nghiên cứu và thu thập số liệu
1. Khảo sát nhu cầu sử dụng nước phục vụ sinh hoạt của khu vực Kim Liên.
2. Khảo sát đặc tính nước thải sinh hoạt khu vực Kim Liên.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng COD tới hiệu quả xử lý.
4. Nghiên cứu ảnh hưởng của lưu lượng dòng vào tới hiệu quả xử lý.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đề tài tập trung nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt của trạm xử lý nước
thải Kim Liên bằng phương pháp lọc sinh học. Trạm xử lý nước thải Kim Liên thu
nhận nước thải sinh hoạt của toàn bộ khu vực Kim Liên.
Mục đích của đồ án
Xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn QCVN 14-2008/BTNMT bằng
phương pháp lọc sinh học với vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền.
Nội dung đề tài gồm
Mở Đầu
Chương 1 : Tổng quan về nước thải sinh hoạt và vấn đề môi trường
Chương 2 : Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
Chương 3 : Nghiên cứu thực nghiệm khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng
phương pháp lọc sinh học
Chương 4 : Đề xuất phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho hộ gia đình
hoặc cụm dân cư nhỏ.
Kết Luận
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 3 Ngành: Kỹ thuật Môi trường

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG
1.1 Nguồn gốc và lưu lượng nước thải sinh hoạt
1.1.1 Nguồn gốc 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 cỏ nhõn,… Chỳng thường được
thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công
cộng khác.
Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải đen và nước thải xám. Nước thải từ toilet
được gọi là nước thải đen. Nước thải đen chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, và
dinh dưỡng (nito, photpho) –nguồn thức ăn tốt cho sự phát triển của vi sinh vật.
Nước thải đen có thể được tách thành hai phần: phân và nước tiểu. Mỗi một
người, hàng năm có thể thải ra trung bình 4 kg N và 0,4 kg P trong nước tiểu và
0,55 kg N và 0,18 kg P trong phân.
Nước thải xám bao gồm nước giặt rũ quần áo, tắm rửa và nước sử dụng
trong nhà bếp. Nước từ trong nhà bếp có thể chứa lượng lớn chất rắn và dầu mỡ .
Cả hai loại nước thải đen và thải xám có thể chứa mầm bệnh của người đặc biệt là
nước thải đen.
Hình 1.1: Sources of Household Wastewater, Showing Wastewater from Toilet,
Kitchen, Bathroom, Laundry and Others (Based On Diagram from UNEP, 2000).
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Toile
t
Blac
k
Wate
r
Kitchen
sink
Dish

washer
Bath-
shower
Clothes
washer
Miscella
neous
Storm
Water
GREY
WATER
Combined
wastewater
WASTEWATER
Đồ án tốt nghiệp Trang 4 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Bảng 1.1: Nguồn gốc và các đặc tính húa-lý-sinh học của nước thải
Đặc điểm Nguồn
Lý học
• Màu Nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, thường do sự
phân hủy của các chất thải hữu cơ.
• Mùi Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của nước thải
• Chất rắn Nước cấp, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, xói
mòn đất.
• Nhiệt Nước thải sinh hoạt, công nghiệp
Hóa học
• Carbohydrate Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
• Dầu, mỡ Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
• Thuốc trừ sâu Nước thải nông nghiệp
• Phenols Nước thải công nghiệp
• Protein Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

• Chất hữu cơ bay hơi Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
• Các chất nguy hiểm Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
• Các chất khác Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong nước thải
trong tự nhiên
• Tính kiềm Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầm
• Chlorides Nước cấp, nước ngầm
• Kim loại nặng Nước thải công nghiệp
• Nitrogen Nước thải sinh hoạt, công nghiệp
• pH Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp
• Phosphorus Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
trôi
• Sulfur Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước
cấp
• Hydrogen sulfide Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
• Methane Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt
• Oxygen Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc không khí - nước
Sinh học
• Động vật Các dòng chảy hở và hệ thống xử lý
• Thực vật Các dòng chảy hở và hệ thống xử lý
• Eubacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
• Archaebacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
• Viruses Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 2003.
1.1.2 Lưu lượng nước thải sinh hoạt :
Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xác định dựa trên tiêu chuẩn thải
nước tính trên đầu người sử dụng hệ thống.Tiêu chuẩn thải nước thường được lấy
theo tiêu chuẩn cấp nước. Ở nước ta hiện nay, tiêu chuẩn cấp nước được lấy theo
tiêu chuẩn xây dựng 33:2006 (bảng 1.2).

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn cấp nước theo đầu người (TCXDVN 33:2006)
Đối tượng dùng nước
Tiêu chuẩn cấp nước tính theo
đầu người (ngày trung bình trong
năm) l/người.ngày
Thành phố lớn, thành phố du lịch, nghỉ mát,
khu công nghiệp lớn.
300 - 400
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 6 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Thành phố, thị xã vừa và nhỏ, khu công
nghiệp nhỏ
200 - 270
Thị trấn, trung tâm công - nông nghiệp, công
- ngư nghiệp, điểm dân cư nông thôn
80 - 150
Nông thôn 40 - 60
Ghi chú: Cho phép thay đổi tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của điểm dân cư ±10
÷ 20% tuỳ theo điều kiện khí hậu, mức độ tiện nghi và các điều kiện địa
phương khác.
Thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80-100% tiêu chuẩn cấp
nước.Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều
kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt
của người dân.
Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ thuộc
vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó. Lượng nước
thải từ các cơ sở thương mại dịch vụ cũng có thể được chọn từ 15-25% tổng lượng
nước thải toàn thành phố.
Lưu lượng nước thải không điều hòa, phụ thuộc vào thời điểm trong ngày.Số
lượng người càng đụng thỡ chế độ thải càng điều hòa.

Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 7 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Hình 1.2: Đặc trưng lưu lượng nước thải sinh hoạt
1.2 Đặc trưng của nước thải sinh hoạt
Nước thải là nước cấp sau khi đã sử dụng. Do đó thành phần, tính chất nước cấp
sẽ ảnh hưởng tới nước thải. Chẳng hạn, nếu trong nước cấp, nồng độ oxy hòa tan
hoặc nồng độ các muối (đã bị khử như nitrat, sulfat) tăng lên thì thế năng oxy hóa
của nước thải cũng sẽ tăng và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa sau
này ở các công trình làm sạch nước thải.
Tiêu chuẩn cấp nước tăng lên thì nồng độ các chất bẩn trong nước thải sẽ giảm và
quá trình sinh hóa khi làm sạch nước thải sẽ diễn ra thuận lợi.
Các loại thức ăn, chế độ dinh dưỡng của con người ảnh hưởng trực tiếp tới nước
tiểu, phân thải ra. Người dân được ăn uống tốt thỡ cỏc chất bài tiết và các chất thải
khác cũng sẽ giàu đạm, mỡ, đường, những chất giàu năng lượng và ngược lại.
Ngày nay nền công nghiệp phát triển, văn minh tăng lên, nhiều chất mới được sử
dụng trong sinh hoạt như chất hoạt động bề mặt- chất tẩy rửa tổng hợp thay thế
cho xà phòng thì thành phần, tính chất nước thải cũng biến đổi.
Đặc trưng nước thải sinh hoạt là : hàm lượng chất hữu cơ cao (55-65% tổng lượng
chất bẩn), khu hệ vi sinh vật phức tạp trong đó có cả các vi sinh vật gây bệnh, vi
khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong
nước thải.
Nồng độ các ion vô cơ trong nước thải có thể biến động từ 300-3000mg/l, trung
bình 500 mg/l theo Mackinney Ross E, tỷ lệ về trọng lượng các ion vô cơ trong
nước thải như sau (bảng 1.3)
Bảng 1.3: Tỷ lệ về trọng lượng các ion vô cơ trong nước thải sinh hoạt
Ion vô cơ Phần trăm Ion vô cơ Phần trăm
Natri 25 Sắt Dưới 1
Kali 2 Bicacbonat 40
Amon 4 Sulfat 10
Canxi 5 Clorua 10

Magie 1 Photphat 1

Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 8 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Nồng độ các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt trung bình khoảng 300
mg/l theo trọng lượng chất khô và biến đổi trong khoảng 100-500 mg/l. Nước mới
thải ra chứa khoảng 80% chất hữu cơ ở dạng không tan, lắng cặn hoặc keo. Nếu
để lâu, do có phản ứng sinh húa nờn phần lớn chất hữu cơ không tan sẽ chuyển
thành dạng tan, do đó khoảng 50-60% chất hữu cơ ở dạng tan.
Các chất hữu cơ trong nước thải có thể chia làm 3 nhúm chớnh: protein,
hydrocacbon và chất béo. Trong 300 mg/l chất hữu cơ thì 40-50% là protein, 40 –
60% là hydrocacbon và 5- 10% là chất béo. Protein là phức hợp các axit amin,
nguồn dinh dưỡng chính cho vi sinh vật. Hydrocacbon có thể chia làm 2 nhúm
chớnh: tinh bột – đường và xenlluloza. Tinh bột và đường rất dễ bi jphõn hủy bởi
vi sinh vật, còn xenlluloza bị phân hủy với tốc độ chậm hơn nhiều. Chất béo ít tan
và sinh vật phân giải với tốc độ rất chậm. Việc thay thế xà phòng trong chất tẩy
rửa cũng làm giảm hàm lượng chất béo trong nước thải. Tuy nhiên vỡ cỏc chất tẩy
rửa tổng hợp cũng có cấu trúc giống xà phòng và các chất béo khỏc, nờn cũng
được coi là bộ phận của các chất béo. Trong nước thải khoảng 20-40% lượng chất
hữu cơ không bị phân hủy bởi vi sinh vật.
1.2.1 Các hợp chất vô cơ
Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ. Mà điển hình nhất là các
hợp chất của N và P. Các hợp chất này được nghiên cứu nhiều nhất vỡ nú có thể
gõy phỳ dưỡng môi trường nước.Bờn cạnh đó cũng phải xét đến các kim loại
nặng, tuy không có nhiều trong nước thải sinh hoạt nhưng lại cực kì nguy hại với
các sinh vật thủy sinh,nhất là những nguốn nước ngầm có chứa các kim loại này.
1.2.1.1 Các hợp chất chứa N
Trong nước hợp chất chứa N tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, ammoniac và dạng
oxi hóa. Các dạng này là cỏc khõu trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa N hữu cơ.
VD : protein, hợp phần của protein…

Nếu nước thải chứa hầu hết các hợp chất nitơ hữu cơ, ammoniac hoặc NH
4
OH thì
chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm. NH
3
trong nước sẽ gây độc với cá và sinh vật khác
trong nước .
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 9 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Nếu nước có hợp chất chủ yếu là nitơrit ( NO
2
-
) là nước đã bị ô nhiễm một thời
gian dài hơn.
Nếu nước chứa chủ yếu là hợp chất nito ở dạng nitrat ( NO
3
-
) chứng tỏ quá trình
phân hủy đã kết thúc. Tuy vậy, các nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí, khi ở
điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khớ cỏc nitrat dễ bị khử thành N
2
O, NO, N
2
tách khỏi
nước bay vào không khí. Nếu nitrat ở trong nước cao có thể gây ngộ độc với con
người.
Theo quy định của WHO, nitrat có trong nước uống không quá 10mg/l ( tính theo
N) hoặc 45 mg NO
3
-

/l.
1.2.1.2 Các hợp chất chứa photpho
Photpho có trong nước thường ở các dạng ortho-photphat, muối photphat của
axít photphoric: H
2
PO
4
-
, HPO
4
2-
, PO
4
3-
từ các chất tẩy rửa hay phân người.
Ngoài ra trong nước cũn cú cỏc hợp chất photpho hữu cơ. Nồng độ photphat trong
nguồn nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0.01 mg/l. Ở vùng sông ngòi nhiễm
nước thải sinh hoạt và nông nghiệp nồng độ lên tới 0.5 mg/l.
Các nước EU quy định đối với nước thải sinh hoat nồng độ ortho-photphat 2,18
mg/l (tương đương 5 mg/l P
2
O
5
).
1.2.1.3 Các kim loại nặng
Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao với người và động vật.Cỏc kim
loại nặng bao gốm : chì (Pb), Thủy ngân (Hg), Asen (As), Crom (Cr), cadimi
(Cd),…trong đú,Ở Việt Nam thường gặp hơn cả là Asen.
1.2.2 Các hợp chất hữu cơ
Dựa vào đặc điểm dễ bị phân hủy do vi sinh vật có trong nước , ta có thể phân

chất hữu cơ thành 2 nhóm :
1.2.2.1 Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy
Đó là các hợp chất protein, hydratcacbon, chất béo nguồn gốc động vật, thực
vật.Đõy là các chất ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt.Trong thành
phần các chất hữu cơ từ nước thải các khu dân cư có khoảng 40-60% protein, 25-
50% hidratcacbon, 10 % chất bộo.Cỏc hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxi hòa
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 10 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
tan trong nước dẫn đễn suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng
nước cấp sinh hoạt.
1.2.2.2 Các chất hữu cơ khó bị phân hủy :
Các loại này chủ yếu là các chất hữu cơ vòng thơm, các chất đa vòng ngưng tụ,
các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ…trong các chất này có nhiều hợp chất là
các chất hữu cơ tổng hợp.Hầu hết chúng là các chất có độc tính với con người và
sinh vật.
1.2.2.3 Một số hợp chất hữu cơ có độc tính cao trong môi trường nước :
Các hợp chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân hủy bởi VSV. Trong
tự nhiên chúng khá bền vững,cú khả năng tích lũy và lưu trữ lâu dài trong môi
trường , gây ô nhiễm lâu dài làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái.
Các chất hữu cơ gây độc thường là : polyclorophenol ( PCP), Polyclorobiphenyl(PCB),
các hidrocacbua đa vòng ngưng tụ, hợp chất dị vòng ngưng tụ, hợp chất dị vòng N và
O. Điển hình nhất là xà phòng và các chất tẩy rửa.
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 11 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
1.2.3 Các yếu tố sinh học :
Nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều loại VSV, bao gồm vi khuẩn, virut, vi
nấm và cả các loại trứng giun sán ký sinh. Người ta xác định 1 loại vi khuẩn đặc
biệt : trực khuẩn Ecoli để đánh giá độ bẩn sinh học của nước thải.
Tổng số coliform : số lượng vi khuẩn dạng coli trong 100ml nước ( tính bằng
cách đếm trực tiếp số lượng coli hay bằng phương pháp MPN ).

Bảng 1.4: Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong quá tŕnh xử lý nước thải
Chất gây ô nhiễm Nguyên nhân được xem là quan trọng
Các chất rắn lơ lửng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lư
được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/L.
Các chất hữu cơ có
thể phân hủy bằng
con đường sinh học
Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo.
Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng
vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt
oxy ḥa tan của nguồn nước.
Các mầm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây
bệnh trong nước thải. Thông số quản lư là MPN (Most
Probable Number).
Các dưỡng chất N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được
thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự phát triển của
các loài không mong đợi. Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt
đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm.
Các chất ô nhiễm
nguy hại
Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung thư, biến
dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính.
Các chất hữu cơ khó
phân hủy
Không thể xử lư được bằng các biện pháp thông thường. Ví
dụ các nông dược, phenols
Kim loại nặng Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ
khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 12 Ngành: Kỹ thuật Môi trường

tŕnh xử lư sinh học
Chất vô cơ hòa tan Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nông, công
nghiệp
Nhiệt năng Làm giảm khả năng băo ḥa oxy trong nước và thúc đẩy sự
phát triển của thủy sinh vật
Ion hydrogen Có khả năng gây nguy hại cho TSV
Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 2003.
1.2.4 Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước nói chung được chia làm 3 nhúm chớnh
sau: theo các chỉ tiêu vật lý (nhiệt độ, hàm lượng cặn lơ lửng, độ màu, mùi, vị ),
chỉ tiêu hóa học (pH, độ kiềm, độ cứng, độ oxi hóa, hàm lượng sắt ), chỉ tiêu sinh
học và vi sinh (các thủy sinh vật, tổng số lượng vi khuẩn, chỉ số Coli ). Để đánh
giá chất lượng nước thải sinh hoạt ta thường dùng một số chỉ tiêu cơ bản sau: pH,
hàm lượng các chất rắn, oxi hòa tan, BOD, COD, chỉ số N, chỉ số P, chỉ số vệ sinh.
1.2.4.1 Độ pH
pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình
xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới
hạn từ 6,5-8,5.
Thông thường nước thải sinh hoạt có pH trong khoảng trung tính, vì vậy rất phù
hợp khi xử lý sinh học
1.2.4.2 Hàm lượng các chất rắn
Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng lắng,
các hạt keo và chất rắn hòa tan. Và hàm lượng chất rắn lơ lửng hay được quan
tâm hơn cả trong nước thải sinh hoạt.
Hàm lượng các chất rắn lơ lửng trong nước thải sinh hoạt nằm trong khoảng
200(g/người/ngày).
1.2.4.3 Oxi hòa tan :
Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các quá trình
hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng.
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT

Đồ án tốt nghiệp Trang 13 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Nồng độ oxy hòa tan (DO) trong nước là số mg O
2
hòa tan trong 1 lit nước. DO
thường tỷ lệ nghịch với mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải: nước thải có mức
độ ô nhiễm hữu cơ cao thì hàm lượng DO thấp và ngược lại. Do oxy được sử dụng
cho các quá trình sinh hóa hiếu khí các chất hữu cơ và ô xi húa cỏc chất vô cơ
khác, vì vậy oxi hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng được phân tích
nhằm đánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp thích hợp.
1.2.4.4 Chỉ số BOD :
Nhu cầu oxi sinh hóa hay là nhu cầu oxi sinh học là lượng oxi cần thiết để oxi húa
cỏc chất hữu cơ có trong nước bằng VSV.Đơn vị là mg O
2
/l.Chỉ số BOD cao thì
nước bị ô nhiễm nặng.
Nước sạch thì BOD < 2 mg O
2
/l.
Nước thải sinh hoạt thường có BOD 80-240 mg O
2
/l.
Quá trình này đòi hỏi phải thời gian dài ngày,vỡ phải phụ thuộc vào bản chất của
chất hữu cơ, vào các chủng loại VSV, nhiệt độ nguồn nước,cũng như vào một số
chất có độc tính ở trong nước.Người ta thường quy ước để 5 ngày vì vậy gọi là
BOD
5
.
1.2.4.5 Chỉ số COD
COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong
mẫu nước thành CO

2
và nước.
Chỉ số này được dùng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước
thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên.
Nước thải ô nhiễm có tỉ lệ BOD/COD là 0,7-0,5.
1.2.4.6 Chỉ số N,P
Cần xác định tổng N ,tổng P để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân
đối dinh dưỡng trong quá trình bùn hoạt tính.
Trong nước thải sinh hoạt thỡ cỏc chỉ số này vào khoảng 50mg/l với Nitơ, và
Phốtpho 5mg/l.
1.2.4.7 Chỉ số vệ sinh (E.coli) :
Nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ nờn cú khu hệ vi sinh vật phong phú,
bao gồm cả các vi sinh vật gây bệnh. Việc xác định tất cả các loài vi sinh vật là rất
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 14 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
khó khăn vì vậy mà người ta thường chọn phân tích E.coli làm sinh vật chỉ thị cho
chỉ tiêu vệ sinh. E.coli là trực khuẩn, khu trú trong đường ruột của động vật máu
nóng. Trừ một số chủng E.coli sinh độc độc tố gây bệnh cho con người, còn phần
lớn chúng là vi sinh vật có ích. Trong nước thải sinh hoạt bao giờ cũng chứa
E.coli. Sự có mặt của E.coli trong một nguồn nước bất kỳ đồng nghĩa với việc
nguồn nước này bị nhiễm phân và có khả năng chứa các vi sinh vật gây bệnh
khác.
Bảng 1.5: Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm
Tác nhân gây ô nhiễm Tải lượng
Chất rắn lơ lửng (SS) (g/ngđ) 200
BOD5 (g/ngđ) 45 - 54
COD (g/ngđ) 72-102
Tổng Nitơ (g/ngđ) 6 - 12
Tổng Photpho (g/ngđ) 0,8 - 4,0
Dầu mỡ (g/ngđ) 10 -30

Tổng Coliform (cá thể) 10
6
- 10
9
Fecal Coliform (cá thể) 10
5
- 10
6
Trứng giun sán 10
3
Nguồn: Sở KHCN & MT Cần Thơ (ĐTM Xí Nghiệp Thuộc Da MeKo,1995)
1.3 Vấn đề môi trường của nước thải sinh hoạt
1.3.1 Ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt
a). Gây độc hại đến sức khoẻ con người :
Các tác nhân ô nhiễm trong nước có thể xâm nhập trực tiếp vào cơ thể con người
thông qua sử dụng nước cho mục đích ăn uống, tắm rửa hoặc gián tiếp qua
việc tích tụ trong thực phẩm động, thực vật. Các chất hữu cơ tổng hợp khi
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 15 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
đưa vào cơ thể có khả năng tích tụ trong mỏu, cỏc tổ chức giàu mỡ (não,
tuỷ, thận, gan,…) gây tổn thương đến hệ thần kinh, hệ bài tiết, tuần hoàn,
tiờu hoỏ,…dẫn đến các chứng bệnh thần kinh, mất trí nhớ, rối loạn
chức năng gan, thận, hệ thống tạo máu,viêm đường tiờu hoỏ,… Việc tiếp
xúc qua da có thể dẫn đến kích thích da, dị ứng, viêm da, rối loạn thị giác, Nhìn
chung các chất ô nhiễm dạng này đều gây tử vong rất nhanh khi cơ thể bị nhiễm
độc với liều lượng cao.
b). Tác hại đến môi trường
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong
nước thải gây ra.
pH: ảnh hưởng đến thủy sinh vật, gây ăn mòn đường ống, thiết bị.

COD, BOD: sự khoỏng húa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn oxi và
gây thiếu hụt oxi của nguồn tiếp nhận làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường
nước. Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình
phân hủy yếm khí có thể tạo ra các sản phẩm : H
2
S, NH
3
, CH
4
, làm cho nước có
mùi khó chịu và giảm pH của môi trường.
SS : lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
Nhiệt độ : nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không gây ảnh hưởng tới hệ
thủy sinh vật nước.
Vi sinh vật gây bệnh: trong nước thải có chứa nhiều loại vi sinh vật gây bệnh, nó gây ra
các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,
N, P : có nhiều trong các chất tẩy rửa, phân và nước tiểu của người và động vật.
Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao sẽ
dẫn đến phú dưỡng hóa (sự phát triển bựng phỏt của các loại tảo, làm cho nồng độ
oxi rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó nồng
độ oxi vào ban ngày lại khá cao do tảo hô hấp thải ra).
Màu : Gây mất mỹ quan.
Dầu mỡ : gõy mựi, ngăn cản khuếch tán oxi trên bề mặt.
1.3.2 Thực trạng xử lý nước thải sinh hoạt ở Việt Nam
1.3.2.1 Hiện trạng hệ thống thoát nước :
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 16 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Hiện nay, hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các đô thị của Việt Nam là hệ
thống thoát nước chung. Phần lớn những hệ thống này được xây dựng cách đây
khoảng 100 năm, chủ yếu để thoát nước mưa, ít khi được sửa chữa, duy tu, bảo

dưỡng nờn đó xuống cấp nhiều, việc xây dựng bổ sung được thực hiện một cách
chắp vá, không theo quy hoạch lâu dài, không đáp ứng được yêu cầu phát triển đô
thị. Các dự án thoát nước đô thị sử dụng vốn ODA (cho khoảng 10 đô thị) đã và
đang được triển khai thực hiện thường áp dụng kiểu hệ thống chung trên cơ sở cải
tạo nâng cấp hệ thống hiện có. Tuy nhiên, cá biệt như thành phố Huế áp dụng hệ
thống thoát nước riêng hoàn toàn.
Để đánh giá khả năng thoát nước, người ta thường lấy tiêu chuẩn chiều dài bình
quân cống trên đầu người. Các đô thị trên thế giới tỷ lệ trung bình là 2m/người, ở
nước ta tỷ lệ này tại Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng là 0,2 đến
0,25m/người, còn lại chỉ đạt từ 0,05 đến 0,08m/người. Mặt khác trong từng đô thị,
mật độ cống thoát nước khác nhau, khu trung tâm đặc biệt là các khu phố cũ, mật
độ cống thoát nước thường cao hơn các khu vực mới xây dựng. Ngoài ra, nhiều đô
thị gần như chưa có hệ thống thoát nước, nhất là các thị xã, tỉnh lỵ vừa được tách
tỉnh. Theo thống kế sơ bộ của các công ty tư vấn và từ những báo cáo của các sở
xây dựng, một số đô thị có hệ thống thoát nước hết sức yếu kém như: Tuy Hoà
(Phỳ Yờn). Hệ thống thoát nước mới phục vụ cho khoảng 5% diện tích đô thị, các
thành phố Quy Nhơn (Bình Định) 10%, Ban Mê Thuột (Đắc Lắc) 15%, Cao Bằng
20% Các đô thị có hệ thống thoát nước tốt nhất như Hà Nội, Hải Phòng, thành
phố Hồ Chí Minh và một số đô thị nhỏ như Lào Cai, Thái Bình cũng chỉ phục vụ
khoảng 60%.
Theo đánh giá của các công ty thoát nước, công ty môi trường đô thị tại các địa
phương và các công ty tư vấn, thỡ cú trờn 50% các tuyến cống đã bị hư hỏng
nghiêm trọng cần phải sửa chữa, 30% các tuyến cống đã xuống cấp, chỉ khoảng
20% vừa được xây dựng là còn tốt.
Cỏc kênh rạch thoát nước chủ yếu là sử dụng kênh rạch tự nhiên, nền và thành
bằng đất do vậy thường không ổn định. Các cống, ống thoát nước được xây dựng
bằng bê tông hoặc xây gạch, tiết diện cống thường có hình tròn, hình chữ nhật, có
một số tuyến cống hình trứng. Ngoài ra tại các đô thị tồn tại nhiều mương đậy nắp
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 17 Ngành: Kỹ thuật Môi trường

đan hoặc mương hở, các mương này thường có kích thước nhỏ, có nhiệm vụ thu
nước mưa và nước bẩn ở các cụm dân cư. Các hố ga thu nước mưa và các giếng
thăm trên mạng lưới bị hư hỏng nhiều ít được quan tâm sửa chữa gây khó khăn
cho công tác quản lý. Theo báo cáo của các công ty thoát nước và công ty môi
trường đô thị, tất cả các thành phố, thị xã của cả nước đều bị ngập úng cục bộ
trong mùa mưa. Có đô thị 60% đường phố bị ngập úng như Buụn Mê Thuột của
Đắc Lắc, TP Hồ Chí Minh (trên 100 điểm ngập), Hà Nội (trên 30 điểm), Đà Nẵng,
Hải Phòng cũng có rất nhiều điểm bị ngập úng. Thời gian ngập kéo dài từ 2 giờ
đến 2 ngày, độ ngập sâu lớn nhất là 1m. Ngoài các điểm ngập do mưa, tại một số
đô thị còn có tình trạng ngập cục bộ do nước thải sinh hoạt và công nghiệp (Buụn
Mê Thuột, Cà Mau). Ngập úng gây ra tình trạng ách tắc giao thông, nhiều cơ sở
sản xuất dịch vụ ngừng hoạt động, du lịch bị ngừng trệ, hàng hoá không thể lưu thông.
Hàng năm thiệt hại do ngập úng theo tính toán sơ bộ lên tới hàng nghìn tỷ đồng.
1.3.2.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải :
a) Đối với đô thị
Đối với nước thải đô thị, khu dân cư, hầu hết sử dụng bể tự hoại xử lý tại chỗ
thuộc các hộ gia đình. Các bể tự hoại được xây dựng thời Pháp thuộc đều có ngăn
lọc hiếu khí, sau ngày miền Bắc hoàn toàn giải phóng, người ta chỉ dùng bể tự
hoại không có ngăn lọc và được gọi là bể bán tự hoại.
Trong khu vực đô thị và khu công nghiệp tính đến đầu năm 2005, mỗi ngày có
khoảng 3.110.000 m
3
nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất từ các khu công
nghiệp xả trực tiếp vào nguồn tiếp nhận.
Đa số các đô thị Việt Namchưa có nhà mỏy/trạm xử lý nước thải tập trung.
Hiện nay đó cú một số thành phố khác đang thực hiện dự án thoát nước và vệ sinh
môi trường như TP Huế, Hạ Long, Việt trì, Thanh Hoá, Đồng Hới, Nha Trang,
Quy Nhơn. Công nghệ xử lý nước thải là công nghệ sinh học hiếu khí bằng bùn
hoạt tính hoặc áp dụng công nghệ xử lý đơn giản là hồ sinh học. Các đô thị nhỏ
hầu như chưa có dự án thoát nước và xử lý nước thải….

Cả nước hiện có 12 thành phố: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Hạ Long, Huế,
Buụn Mờ Thuột, Đà Lạt, Thỏi Nguyờn, Vũng Tàu, Cần Thơ, Bắc Ninh, Hải
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 18 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Dương và Vinh cú cỏc dự án có trạm xử lý nước thải đô thị công suất trên 5000
m
3
/ngày đêm đang trong giai đoạn qui hoạch và xây dựng.
Ở Hà Nội, tổng lượng nước thải của khu vực nội thành Hà Nội vào khoảng
trên 500.000 m
3
/ngày đêm, trong đó có khoảng 100.000 m
3
là nước thải của các cơ
sở công nghiệp, dịch vụ, bệnh viện Hầu hết lượng nước thải này được thải trực
tiếp vào hệ thống cống và đổ xuống 4 con sống chính là Tô Lịch, Lừ, Sét và Kim
Ngưu. Con số 5-7% lượng nước thải qua xử lý mà Phòng quản lý môi trường - Sở
Tài nguyên và Môi trường Hà Nội công bố khiến người ta rựng mỡnh(2009). Toàn
thành phố hiện mới có 4 trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, với công suất xử
lý 48.000 m
3
/ngày đêm. Như vậy vẫn còn khoảng 400.000 m
3
chưa được xử lý,
hàng ngày đổ trực tiếp vào các dòng sông.
b) Đối với vùng nông thôn
Nước thải sinh hoạt cùng với nước thải chăn nuôi gia súc, gia cầm chưa qua xử lý
được xả ra mương dẫn nước thải chung của xóm (làng) và chảy xuyên suốt trong
xóm (làng) trước khi chảy xuống ao, hồ. Tuy nhiên hiện nay đã được khắc phục ít
nhiều nhờ khoa học kỹ thuật với hệ thống biogas. Nước thải, chất thải rắn được

tập trung vào bể biogas để tạo ra khí đốt phục vụ đun nấu.
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 19 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
2.1 Các bước cơ bản trong xử lý NTSH
2.1.1 Xử lý bậc một
Nguyên tắc
Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm, được áp dụng
để tỏch cỏc chất không hòa tan ra khỏi nước thải.
Mục đích
Xử lý sơ bộ để tỏch cỏc chất rắn có kích thước lớn như rác, lá cây, xỉ, cát, có
thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp theo và làm trong nước
thải đến mức độ yêu cầu. Phương pháp xử lý sơ bộ thường đơn giản, rẻ tiền, có
hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao.
Các công trình cơ bản
Các công trình xử lý sơ bộ được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải : song/
lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hòa, khuấy trộn, lắng, lọc…
Song chắn rác : Giữ lại các tạp chất thô như giấy, rỏc, tỳi nilon, vỏ cây và các tạp
chất có kích thước lớn có trong nước thải nhằm đảm bảo cho máy bơm và các
công trình, thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định.
Bể lắng cát : Nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, chủ yếu là cỏt cú trong nước thải.
Bể lắng : Giữ lại các tạp chất lắng và các tạp chất nổi có trong nước thải. Khi cần
xử lý ở mức độ cao có thể sử dụng các bể lọc.
Việc ứng dụng các công trình xử lý cơ học được tóm tắt trong bảng sau :
Bảng 2.1: Các công trình xử lý sơ bộ trong xử lý nước thải và ứng dụng của mỗi
hạng mục
Công trình Ứng dụng
Song chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Máy nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất

Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD, SS
Bể lắng cát Lắng các hạt cặn vô cơ (chủ yếu là cát)
Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ
tỷ trọng của nước, hoặc sử dụng để nén bùn
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học và hóa học
(Nguồn : Metcalf & Eddy, 2003)
2.1.2 Xử lý bậc hai (xử lý sinh học)
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 20 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Nguyên tắc: Sử dụng các vi sinh vật để chuyển hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ
có thể chuyển hóa sinh học được.
Mục đích : Làm giảm BOD (COD) của nước thải để khi xả ra nguồn nước thải
khụng gõy thiếu hụt oxi và mùi khó chịu.
Các công trình cơ bản
Trong điều kiện tự nhiên :
 Hồ sinh học
 Hệ thống xử lý bằng thực vật nước (lục bình, lau, sậy, tảo )
 Cánh đồng tưới
 Cánh đồng lọc
 Đất ngập nước
Trong điều kiện nhân tạo :
 Bể lọc sinh học các loại
 Quá trình bùn hoạt tính
 Hồ sinh học thổi khí
 Mương oxi hóa
2.1.2 Xử lý bậc ba (xử lý triệt để)
Đặc biệt có ý nghĩa với những nơi mà quá trình phú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến
chất lượng nước mặt.
Mục đích: Loại bỏ các hợp chất có chứa nito và phốtpho ra khỏi nước thải.

2.2 Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải :
Dây chuyền công nghệ của một trạm xử lý hoàn chỉnh có thể chia làm 4 khối :
Khối xử lý cơ học : Nước thải theo thứ tự qua song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng đợt 1.
Khối xử lý sinh học : Nước thải theo thứ tự qua : khối xử lý cơ học, công trình xử
lý sinh học, bể lắng đợt 2.
Khối khử trùng : Nước thải sau khi qua khối xử lý cơ học hoặc khối xử lý sinh học
thì được hòa trộn cùng chất khử trùng và chuyển tới bể trộn, bể tiếp xúc.
Khối xử lý cặn : Bể lắng và các công trình làm khô bùn cặn.
Sơ đồ tổng quát của một trạm xử lý nước thải dược trình bày như hình 2.1

Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 21 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Nước thải
Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát dây chuyền công nghệ
Chú thích :
: Đường nước
: Đường bùn, cặn
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Song chắn rác
Bể lắng cát
Bể lắng đợt 1
Công trình xử lý sinh học
Bể lắng lần 2
Máng trộn
Bể tiếp xúc
Máy nghiền rác
Sân phơi cát
Công trình xử
lý cặn
Công trình làm

khô cặn
Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
2.3 Xử lý nước thải sinh hoạt bằng lọc sinh học
2.3.1 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 đệm (đá, sỏi, chất dẻo, than với nhiều loại có kích thước và hình dạng
khác nhau) có bề mặt rắn làm môi trường dớnh bỏm cho vi sinh vật.
Lớp màng vi sinh vật phát triển dớnh bỏm trờn bề mặt vật liệu đệm. Lớp màng vi
sinh được chia thành hai lớp: lớp màng nền (base film) và lớp màng bề mặt
(surface film).
Cấu tạo của lớp màng vi sinh vật bao gồm những đám vi sinh vật và một số vật
chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polimer ngoại bào (gelatin) do vi
sinh vật (cả protoza và vi khuẩn) sản sinh trong quá trình trao đổi chất, quá trình
tiêu hủy tế bào và do có sẵn trong nước thải. Thành phần chủ yếu của các polimer
ngoại tế bào này là polisaccharides, proteins.
Phân tích theo chủng loại vi sinh vật, lớp màng vi sinh vật còn có thể chia thành 2
lớp (đúng trong trường hợp màng vi sinh hiếu khí): Lớp màng kị khí ở bên trong
và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài. Trong màng vi sinh vật luôn tồn tại đồng thời
vi sinh vật kị khí và vi sinh vật hiếu khí, do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều
so với đường kính của khối vi sinh vật, oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào
gần bề mặt màng và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành hiếu khí, còn lớp
màng bên trong không tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kị khí.
2.3.2 Nguyên tắc phương pháp
Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có
đủ độ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxi. Chỳng dính bám
vào bề mặt vật rắn bằng chất gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ
dàng di chuyển trong lớp gelatin dớnh bỏm này. Đầu tiên, vi khuẩn cư trú hình
thành tập trung trên một khu vực, sau đó màng vi sinh không ngừng phát triển,
phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn.

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quần thể vi sinh vật ở màng
sinh học. Màng này thường dày khoảng từ 0,1-0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết
bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 23 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
tan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kỵ khí. Khi các chất hữu cơ có
trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội
bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc. Hiện
tượng này gọi là tróc màng. Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện.
Những màng vi sinh vật đã chết sẽ cùng với nước thải ra khỏi bể và được giữ lại ở
bể lắng đợt 2 ( hình 2.2 cơ chế hoạt động của màng vi sinh vật).
Hình 2.2 : Cơ chế hoạt động của màng vi sinh vật
2.3.3 Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo bể lọc sinh học
2.3.3.1 Nguyên tắc hoạt động
Nước thải được dẫn vào bể lọc qua thiết bị phân phối nước để tưới đều trên
toàn bộ bề mặt lớp vật liệu lọc. Tùy thuộc kích thước vật liệu lọc mà người ta thay
đổi và chọn tốc độ nước chảy qua bể. Nước từ trên mặt, nhờ trọng lực chảy xuống
qua lớp vật liệu, tập trung vào hệ thống thu nước, rồi ra công trình tiếp theo là bể
lắng đợt 2.
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 24 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
Chiều cao lớp vật liệu lọc từ 1-4 m, có khi tới 16m và được gọi là tháp lọc sinh
học. Kích thước hạt và chiều cao lớp vật liệu lọc được chọ tùy thuộc khối lượng,
thành phần và tính chất nước thải.
Hệ thống thu nước sau lọc có thể là một hệ thống ống xương cá hoặc nền dốc. Nó
vừa để thu nước một cách nhanh chóng vừa để thông khí cho bể lọc. Ngoài ra
người ta còn làm thoáng nhân tạo bằng quạt gió cưỡng bức cho bể lọc.
2.3.3.2 Cấu tạo bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học có chứa vật liệu lọc bằng đá dăm, gạch vỡ, chất dẻo Kích thước
các hạt vật liệu tăng dần từ trên xuống dưới. Lớp trên cùng gồm các hạt có kích

thước 10-20mm, lớp giữa 20-40mm, lớp dưới 50-70mm. Nếu là chất dẻo thì có
thể là dạng tấm hoặc khối xốp tổ ong.
1 Thành bể
Có thể làm bằng gạch, đá, bê tông cốt thép. Gạch đá chỉ áp dụng cho những bể
nhỏ. Khi làm thoáng tự nhiên thì thành bể có thể chừa các lỗ để không khớ lựa
vào. Khi thoáng khí nhân tạo thì thành bể xây đặc. Chiều cao của thành bể gồm 3
phần : chiều cao lớp vật liệu lọc( xác định theo tính toán), chiều cao phần trên lớp
vật liệu lọc( thường lấy bằng 0,5m để nước không bị tung tóe ra ngoài), chiều cao
khoảng trống giữa đáy bể không thấm nước và sàn đỡ vật liệu lọc( thường lấy 0,5-
1m) phụ thuộc cấu trúc tấm đan và kích thước bể.
2 Tấm đan đỡ vật liệu lọc
Tấm đan đỡ vật liệu lọc phải có lỗ để nước và không khí đi qua, thường làm bằng
những tấm đan bê tông cốt thép có đục lỗ
3 Đáy bể và hệ thống thu nước
Đáy bể cấu tạo không thấm nước, có độ dốc 0,02 nghiêng về máng thu nước.
Mỏgn thu đặt cái nọ cách cái kia 2,5-4m. Độ dốc máng thu lấy bằng 0,005-0,02.
Nước từ máng thu đổ về máng dẫn, độ dốc máng dẫn 0.003-0,005
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT
Đồ án tốt nghiệp Trang 25 Ngành: Kỹ thuật Môi trường
4 Vật liệu lọc
Vật liệu lọc có thể là than cốc, đá dăm, đá cuội, Trong những năm gần đây người
ta dùng phổ biến vật liệu lọc chất dẻo và nhiều loại vật liệu xốp khác. Tất cả vật
liệu lọc phải được xác định theo cấp phối, lớp dưới cùng ở đáy dày khoảng 0,2m
dùng vật liệu kích thước 60-100 mm- gọi là lớp đỡ. Phần còn lại xác định theo
bảng 2.2.
Bảng 2.2: Cấp phối vật liệu lọc
Loại bể biofilm
Đường kính tương
đương của cấp phối
% trọng lượng vật liệu lọc qua sàng theo kích

thước
70 55 40 30 25 20
Sức chứa cao
( đá dăm)
40-70 0-5 40-70 95-100
Nhỏ giọt
(đá dăm)
25-40 - - 40-70 95-100
2.3.4 Vi sinh vật
Tuy là công trình làm sạch hiếu khí, nhưng bể lọc sinh học phải được coi là hệ tùy
tiện. Vì khi bắt đầu thì vi sinh vật gồm hệ hiếu khí. Nhưng khi màng vi sinh vật đã
hình thành thì sẽ tạo ra lớp yếm hiếu khí nằm giữa bề mặt hạt vật liệu lọc và lớp
hiếu khí ở mặt ngoài màng vi sinh vật.
Những quần thể sinh vật, vi sinh vật của màng này sẽ hấp thụ từ nước những chất
dinh dưỡng cần thiết và sử dụng những chất đó trong quá trình trao đổi và xây
dựng năng lượng. Ở phần trên của lớp vật liệu, nồng độ các chất dinh dưỡng cao
hơn hàng chục lần so với nồng độ của nước thải qua lớp vật liệu dưới. Kết quả là,
ở lớp vật liệu phía trên, màng sinh học phát triển mạnh hơn và các chất hữu cơ
cũng bị oxy hóa mạnh hơn, do đó tiêu thụ cũng mạnh hơn. Vai trò chủ đạo trong
quần thể sinh vật ở lớp vật liệu phía trên là những vi sinh vật dinh dưỡng : Vi
khuẩn, nấm, một số xạ khuẩn không màu.
Trong bể lọc vai trò chính là những vi khuẩn hiếu khí, tùy tiện và yếm khí. Ở mặt
ngoài của màng là lớp hiếu khí, rất dễ thấy loại trực khuẩn tạo nha bào Bacillus. Ở
lớp yếm khí trung gian của màng ( tức là lớp giữa hạt vật liệu và lớp hiếu khí mặt
ngoài) gồm chủ yếu vi khuẩn yếm khí Desulfovibrio. Ở đó hoàn toàn không có
oxy. Phần lớn vi khuẩn trong bể lọc là loài tùy tiện- sống trong điều kiện có oxy
Sinh Viên: Phạm Văn Tiến Lớp: 49MT