Nghiên cứu xử lý COD trong nước thải sinh hoạt phân tán bằng hệ AAO cải tiến

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC




PHAN THỊ HUÊ



NGHIÊN CỨU XỬ LÝ COD TRONG
NƢỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN
BẰNG HỆ AAO CẢI TIẾN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƢỜNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
ThS. Lê Cao Khải, Khoa Hóa Học – Trường
Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2




HÀ NỘI - 2014

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện chương trình Đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt
nghiệp, em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của các quý Thầy,
Cô của trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 và các Thầy, Cô của Viện Công
nghệ Môi Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam.
Em xin cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn ThS. Lê Cao Khải đã dành thời
gian và tâm huyết để hướng dẫn em thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp.
Đồng thời em xin cảm ơn các Thầy, Cô của trường Đại học sư phạm
Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô đã dạy và hướng dẫn em trong thời gian em
học tại trường.
Em xin cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường và các Thầy, Cô trong
Khoa Hóa học đã tạo điều kiện tốt nhất để em học tập và hoàn thiện tốt khóa
học.
Em xin cảm ơn các anh, chị, các Thầy, Cô thuộc Viện Công nghệ Môi
Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện
cho em thực nghiệm tại đây để hoàn thành tốt khóa luận .
Em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ của nhà
trường đề ra với cố gắng và sự nhiệt tình của bản thân, tuy nhiên em vẫn
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của
các thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp được hoàn thiện tốt hơn.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 4 năm 2014
Sinh viên

Phan Thị Huê

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung mà tôi đã trình bày trong khoá luận tốt
nghiệp này là kết quả quá trình nghiên cứu, tìm tòi học hỏi của bản thân dưới
sự chỉ đạo của giáo viên hướng dẫn ThS. Lê Cao Khải. Những kết quả
nghiên cứu trong khoá luận chưa từng được công bố tại bất cứ công tình
nghiên cứu nào.

Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2014
Sinh viên

Phan Thị Huê
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI
SINH HOẠT PHÂN TÁN 2
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt 2
1.1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2
1.1.2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 2
1.1.3. Tác hại đến môi trường 5
1.1.4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải 6
1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán 7
1.2.1. Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt 7

1.2.2. Một số mô hình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán 10
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27
2.1. Đối tượng 27
2.2. Phương pháp nghiên cứu 27
2.2.1. Phương pháp tài kiệu kế thừa. 27
2.2.2. Phương pháp phân tích 27
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm 29
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
3.1. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong nghiên cứu 31
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng COD đến hiệu suất xử lý COD 32
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ COD đến hiệu suất xử lý COD được thể hiện
ở hình 3.1. 32
3.2.2 Ảnh hưởng của tải lượng COD vào đến hiệu suất xử lý COD tổng
được biểu diễn ở hình 3.2. 33
3.3. Ảnh hưởng của DO đến hiệu quả xử lý COD 34
3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý COD 34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37
PHỤ LỤC 38
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ UASB
Hình 1.2: Bể SBR hoạt động theo 5 pha
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ JKS

Hình 1.4: Sơ đồ dây chuyền công nghệ với MBR
Hình 1.5: Sơ đồ kiểu đặt ngập và kiểu đặt ngoài của môđun màng MBR
Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt Biofilter
Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ Anoxic- Oxic
Hình 2.1: Hệ thống thiết bị thí nghiệm AAO
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm
Hình 3.1: Mối quan hệ giữa COD vào, ra và hiệu suất xử lý COD
Hình 3.2: Ảnh hưởng của tải lượng COD
vào
đến hiệu suất xử lý COD tổng
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Lượng phát thải sinh học bình quân của con người trong ngày xả
vào hệ thống thoát nước (theo quy định của TCXD 51:2007)
Bảng 1.2: Thành phần nước thải sinh họat phân tích theo các phương pháp
của APHA
Bảng 1.3: Quy chuẩn Việt Nam về nước thải sinh hoạt QCVN
14:2008/BTNMT
Bảng 1.4: Một số ưu điểm của công nghệ AAO & MBR
Bảng 3.1: Đặc trưng của nước thải trong nghiên cứu
Bảng 3.2: Tóm tắt kết quả xử lý COD ở các chế độ thí nghiệm

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê K36B - Hóa
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

AAO Thiết bị công nghệ yếm khí, thiếu khí, hiếu
khí.
(Anaerobic Anoxic Oxic)
BOD
5
Nhu cầu oxy hóa sinh học (5 ngày)
(Biological Oxyzen Demand)
COD Nhu cầu oxy hóa hoc
(Chemical Oxyzen Demand)
DO Lượng oxy hòa tan trong nước
(Dissolved Oxyzen)
MBR Màng sinh học
(Membrane Biological Reactor)
MLSS Tải lượng bùn hoạt tính
QCNV 14:2008/BTNMT : Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải
sinh hoạt
JKS Hệ thống xử lý nước thải tại nguồn
(JOHKASOU)
SS Hàm lượng chất rắn lơ lửng
(Suspended Solid)
SBR Hệ lọc sinh học theo mẻ
(Squencing Biological Reactor)
TCXD Tiêu chuẩn xây dựng
UASB Hệ thống xử lý yếm khí dòng nước
(Upflow Anearobic Sludge Blanket)

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 1 K36B - Hóa
MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước trong tự
nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông, hồ, ao, suối, nước
ngầm, hơi nước ẩm trong đất và trong khí quyển. Trên trái đất khoảng 97% là
nước mặn, 2-3% là nước ngọt, nó chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Nước ngọt dạng
lỏng thường ở các tầng ngầm, chiếm khoảng 2,24% tổng lượng nước ngọt. Như
vậy, chỉ có khoảng 0,03% lượng nước trên hành tinh là có thể sử dụng được.
Nước cần cho mọi sự sống và phát triển. Nước giúp cho các tế bào sinh
vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và tạo nên các tế bào
mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống.
Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và
dịch vụ. Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ
khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của
công nông nghiệp Đã để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô
nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang được nhiều sự quan tâm của mọi
người, mọi quốc gia trên thế giới.
Ở nước ta hiện nay phần lớn nước được thải ra sông hồ mà chưa qua xử
lý. Vì vậy, dẫn đến tình trạng các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu,
làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người.
Hiện nay, người ta đã đưa ra nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh
hoạt. Một trong những phương pháp đó là xử lý nước thải bằng phương pháp
sinh học. Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường, trong bản khoá luận
này bước đầu chúng tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu xử lý COD trong
nƣớc thải sinh hoạt phân tán bằng hệ AAO cải tiến “.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 2 K36B - Hóa
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƢỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN

1.1. Tổng quan về nƣớc 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 cá nhân,…
Chúng 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 một
khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ
thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ
thuộc vào khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp
nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so
với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính
trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước
thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước
dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ
thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ
hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.
1.1.2. Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt
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 hoạt: Cặn bã từ nhà bếp,
các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 3 K36B - Hóa
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học,
ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất
nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như
protein (40-50%) hydrat cacbon (40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước

thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô. Có
khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học. Ở những khu dân cư
đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý
thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một
lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh
dưỡng. Ở nước ta Tiêu chuẩn TCXD 51:2007 quy định về lượng phát thải
sinh hoạt bình quân của con người xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày
theo bảng 1.1 sau đây.
Bảng 1.1: Lƣợng phát thải sinh học bình quân của con ngƣời trong một
ngày xả vào hệ thống thoát nƣớc (theo quy định của TCXD 51:2007)

Các chất
Giá trị gam/ ngƣời/ ngày.đêm
Chất lơ lửng (SS)
60,65
BOD
5
của nước thải chưa lắng
65
BOD
5
của nước thải đã lắng
30,35
Nitơ amôn (N-NH
4
)
8
Phốt phát (PO
4

3-
)
3,3

Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc
điểm hệ thống thoát nước điều kiện trang thiết bị vệ sinh và có thể tham
khảo theo bảng 1.2 sau đây.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 4 K36B - Hóa
Bảng 1.2: Thành phần nƣớc thải sinh họat phân tích theo các phƣơng
pháp của APHA (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử
lý nƣớc thải, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật).

Thành phần
Mức độ ô nhiễm, mg/l
Nặng
Trung bình
Thấp
- Tổng chất rắn
- Chất rắn hòa tan
- Chất rắn không hòa tan
- Tổng chất rắn lơ lửng
- Chất rắn lắng
- BOD
5

- DO
- Tổng nitơ
- Nitơ hữu cơ

- Nitơ ammoniac
- NO
2

- NO
3

- Clorua
- Độ kiềm
- Chất béo
- Tổng photpho
1000
700
300
600
12
300
0
85
35
50
0,1
0,4
175
200
40
-
500
350
150

350
8
200
0
50
20
30
0,05
0,2
100
100
20
8
200
120
8
120
4
100
0
25
10
15
0
0,1
15
50
0
-

Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau:
COD=500 mg/l, BOD
5
=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH
3
và
nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 5 K36B - Hóa
Như vậy, 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. Thông thường các
quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD
5
:N:P =
100:5:1
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.
1.1.3. 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.
- COD, BOD: Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng
lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến 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 sinh ra các sản
phẩm như H
2
S, NH
3

, CH
4
, Làm cho nước có mùi hôi thối và làm 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 ảnh hưởng
đến đời sống của thuỷ sinh vật nước.
- Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như
tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…
- Amoni, P: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ
trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá, sự phát triển
bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp
vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào
ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra.
- Màu: Mất mỹ quan.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 6 K36B - Hóa
- Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
1.1.4. Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải
Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … Nơi tiếp nhận
nước thải từ khu dân cư, đô thị, khu công nghiệp hay các xí nghiệp công
nghiệp. Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quý giá, sống còn
của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rất đắt
và hậu quả không lường hết. Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô
nhiễm do nước thải.
Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa
xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của
nguồn nước. Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ
cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch

của nguồn nước. Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các
điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn. Sự có mặt của các vi
sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe dọa tính an toàn vệ sinh nguồn
nước.
Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:
 Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước.
 Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách
áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước.
Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải
trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng.
Và một vấn đề đặt ra yêu cầu chất lượng nước thải sau khi xử lý phải
đạt tiêu chuẩn môi trường. (Bảng 1.3. Tiêu chuẩn thải)
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 7 K36B - Hóa
Bảng 1.3: Yêu cầu nƣớc thải sau khi xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT
TT
Thông số ô nhiễm
Đơn vị
Giới hạn cho phép
(QCVN 14:2008)
Mức A
Mức B
1
pH
-
5-9
5-9
2
BOD

mg/l
30
50
3
Chất rắn lơ lửng
mg/l
50
100
4
Tổng chất rắn hòa tan
mg/l
500
1000
5
Sunfua (H
2
S)
mg/l
1
4
6
Amoni (tính theo nitơ)
mg/l
5
10
7
Nitrat
mg/l
30
50

1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt phân tán
1.2.1. Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất
khác nhau: Từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những
hợp chất tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch
lại nước và có thể đưa nước đổ vào nguồn, hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được
những mục đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng tạp chất để
lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp.
Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay được chia thành:
+ Phương pháp cơ học: Được sử dụng để tách các tạp chất không hòa
tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Các công trình xử lý
cơ học bao gồm: Thiết bị chắn rác, nghiền rác, bể điều hòa, bể lắng, lọc, vớt
dầu mỡ, …
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 8 K36B - Hóa
+ Phương pháp hóa lý: Có bổ sung thêm hóa chất từ ngoài vào, bao
gồm phương pháp keo tụ tạo bông, trung hòa, tuyển nổi, hấp thụ, hấp phụ,
trao đổi ion, oxi hóa khử, phương pháp điện hóa, …
+ Phương pháp sinh học: Sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong nước
thải hoặc bổ sung thêm các chủng, giống vi sinh vật để nâng cao hiệu suất xử
lý nước thải. Các phương pháp sinh học có thể được duy trì trong các điều
kiện yếm khí (không có oxy), thiếu khí và hiếu khí (bổ sung thêm oxy từ
ngoài vào).
Hiện nay, việc kết hợp các phương pháp xử lý một cách khoa học giúp
mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước thải, giảm chi phí đầu tư, vận hành…
Căn cứ đặc tính đầu vào và đầu ra của nước thải sinh hoạt mà hiện nay
trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng công nghệ xử lý thường là sự
kết hợp xử lý cơ học và phương pháp xử lý sinh học và qua các bước sau:

- Tiền xử lý: Có nhiệm vụ loại bỏ ra khỏi nước thải tất cả các vật có thể
gây tắc nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm.
+ Loại bỏ vật lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải: Gỗ, vỏ
hoa quả…
+ Loại bỏ cặn nặng như cát mảnh kim loại thủy tinh…
+ Loại bỏ phần lớn dầu mỡ.
Trong tiền xử lý có các bước sau:
+ Song chắn rác thô: Loại bỏ rác có kích thước lớn và đặt phía trước
đường ống khi vào hệ thống xử lý.
+ Song chắn rác tinh: Loại bỏ cặn có kích thước nhỏ hơn những loại
cặn này thường gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm
thoáng cho các bước sau.
- Xử lý sơ bộ: Có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải
đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 9 K36B - Hóa
Trong bước xử lý sơ bộ thường qua các giai đoạn sau:
+ Bể lắng cát và vớt dầu mỡ thường đặt sau song chắn rác thô và trước
bể điều hòa để loại bỏ cặn thô như cát sỏi… Để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ
bị mài mòn.
+ Bể điều hòa: Dùng để điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ nước
thải. Trong bể có hệ thống khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ
các chất bẩn trong thể tích toàn bể không cho cặn lắng trong bể.
- Xử lý sinh học: Mục đích quá trình xử lý sinh học và lợi dụng các
hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa
cacbon, nitơ, photpho trong nước thải đây là bước xử lý quan trọng cho nước
thải sinh hoạt quyết định chất lượng nước đầu ra. Với hiệu suất xử lý khá cao
90-99% ít sử dụng hóa chất, chi phí xử lý thấp hơn so với các phương pháp
khác.

Có rất nhiều công nghệ khác nhau được áp dụng cho bước xử lý sinh
học nước thải như dùng bể thổi khí liên tục (aeroten) bể SBR công nghệ kết
hợp quá trình thiếu khí và hiếu khí (AO)….
- Xử lý bùn cặn trong nước thải: Trong nước thải có các chất không hòa
tan như cát, cặn lắng… Được phơi khô hoặc ép làm giảm thể tích và vận
chuyển về bãi chôn lấp.
- Giai đoạn khử trùng: Nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại là giai đoạn bắt
buộc với một số loại nước thải nhằm đảm bảo nước khi thải ra ngoài không
gây hại đến môi trường.
- Xử lý mùi phát tán: Mùi sinh ra ở các bể thu gom nước thải ban đầu
được thu gom và xử lý qua tháp hấp phụ trước khi thải vào môi trường không
khí.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 10 K36B - Hóa
1.2.2. Một số mô hình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán
1.2.2.1. Công nghệ UASB

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ UASB.
Nguyên tắc hoạt động
• UASB là viết tắt của cụm từ Upflow anearobic sludge blanket, nghĩa
là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB được thiết
kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn
thấp. Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu
SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý bằng UASB.
• UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được
phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h). Cấu tạo
của bể UASB thông thường bao gồm: Hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng
xử lý và hệ thống tách pha.
• Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ

diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 11 K36B - Hóa
bể được quyết định bởi tầng vi sinh này. Hệ thống tách pha phía trên bể làm
nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và
được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng
chảy qua công trình xử lý tiếp theo.
• Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: Nhiệt độ,
pH, các chất độc hại trong nước thải…
Ưu điểm nổi bật
• Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao:
COD = 15000 mg/l
• Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%.
• Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống.
Phạm vi áp dụng
• Ứng dụng cho hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD từ
mức trung bình đến cao: Thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp,
dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột…
1.2.2.2. Công nghệ SBR
Bể SBR là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy
trình phản ứng từng mẻ liên tục. Quy trình này tuần hoàn với chu kỳ thời gian
sinh trưởng gián đoạn mà khả năng thích ứng với một sự đa dạng của quá
trình bùn hoạt tính như là khuấy trộn hoàn chỉnh theo lối thông thường, tháo
lưu lượng, tiếp xúc ổn định và các chu trình sục khí kéo dài. Mỗi bể SBR một
chu kỳ tuần hoàn bao gồm: làm đầy, sục khí, lắng, chắt, và nghỉ. Do đó, nó có
nhiều khả năng khử nitrit và phốtpho. Phản ứng bể SBR không phụ thuộc đơn
vị xử lý khác và chúng hoạt động liên tục trong chu trình đem lại nhiều lợi ích
kinh tế.
Chu trình SBR thông thường, không gây vướng cho các bọt khí mịn ra

khỏi màng đĩa phân phối được dùng cung cấp nhu cầu oxy từ máy thổi khí
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 12 K36B - Hóa
cho sự sinh trưởng của vi khuẩn. Tốc độ quay chậm của quạt gió và của thiết
bị trộn chìm được xem như cách thay đổi luân phiên khác của thiết bị thổi khí
cho quy trình SBR.
Quy trình thay đổi luân phiên trong bể SBR không làm mất khả năng
khử BOD trong khoảng 90 – 92%. Ví dụ: Phân hủy yếm khí, quá trình tiếp
xúc yếm khí, lọc yếm khí, lọc tiếp xúc, lọc sinh học nhỏ giọt, tiếp xúc sinh
học dạng đĩa, bể bùn hoạt tính cổ truyền và hồ sinh học hiếu khí chỉ có thể
khử được BOD khoảng 50 – 80%. Vì vậy, việc thay đổi luân phiên được theo
sau giai đoạn khác như hệ thống truyền khí hay hệ thống oxy hoà tan.
Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử
lý. Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của quy trình xử lý bao
gồm: Thời gian nước vào, thời gian sục khí, thời gian lắng và thời gian tháo
nước. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết
chuyên môn về các phản ứng sinh học.

Hình 1.2. Bể SBR hoạt động theo 5 pha
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 13 K36B - Hóa
+ Pha làm đầy: Thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ. Dòng nước
thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong bể phản
ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng
BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm
đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí.
+ Pha phản ứng, thổi khí: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn
hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy

trộn đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải,
thường khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực
hiện, chuyển nitơ từ dạng N-NH
3
sang N-NO
2
-
và nhanh chóng chuyển sang
dạng N-NO
3
-

+ Pha lắng: Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh,
hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn
thường kết thúc sớm hơn 2 giờ.
+ Pha rút nước: Khoảng 0,5 giờ.
+ Pha chờ: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào
thời gian vận hành.
Các ưu điểm khi sử dụng công nghệ SBR:
• Kết cấu đơn giản và bền hơn.
• Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người.
• Thiết kế chắc chắn.
• Có thể lắp đặt từng phần và dễ dàng mở rộng thêm.
• Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao.
• Cạnh tranh giá cài đặt và vận hành.
• Khả năng khử được nitơ và photpho cao.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 14 K36B - Hóa
1.2.2.3. Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn bằng công nghệ

(JOHKASOU) - JKS



Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ JKS.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính:
* Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc
các vật liệu rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc, ), đất, cát có trong nước
thải;
* Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): Loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá
trình vật lý và sinh học.
* Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): Loại trừ BOD, loại trừ nitơ,
phốtpho bằng phương pháp màng sinh học.
* Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý
Ngăn
phản
Nitrat
hóa
Ngăn
điều
hòa
Ngăn
Nitrat
hóa và
lọc
sinh
học
Nước
thải

sinh
hoạt
Tách
Rác
Màng
vi lọc
Ngăn
khử
trùng
Máy cấp
khí
Chất dinh
dưỡng
Ngăn chứa bùn
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 15 K36B - Hóa
* Ngăn thứ năm (bể khử trùng): Diệt một số vi khuẩn bằng nước clo,
thải nước xử lý ra ngoài.
Chất lượng xử lý nước thải được quyết định ở ngăn thứ ba phụ thuộc
vào chất liệu màng sinh học được sử dụng. Chất lượng màng sinh học càng
cao thì hiệu quả xử lý và giá thành JKS càng cao. Kỹ thuật màng lọc cao cho
phép xử lý gần như triệt để các thành phần trong nước thải, nước thải sau xử
lý có BOD 2,3mg/l, N 8mg/l, tổng chất rắn lơ lửng TSS < 5mg/l, tổng khuẩn
Ecoli < 100 tế bào/l. Tuy nhiên việc sử dụng màng sinh học dễ dẫn đến tắc
màng lọc và hệ thống này cần phải súc rửa 3 tháng một lần. Trong trường hợp
này nước thải có thể được tái sử dụng để thực hiện quá trình súc rửa.
Hệ thống JKS cải tiến cần phải được cung cấp điện năng liên tục cho
quá trình vận hành. Ðiện năng giúp vận hành bơm khí, ổn định dòng chảy, và
duy trì tuần hoàn hệ thống nước thải. Ðiện năng tiêu thụ cho một hệ thống

JKS cho một gia đình 5 - 10 người vào khoảng 350 đến 500kW/năm phụ
thuộc vào từng loại JKS.
Bã lắng đọng (bùn lắng) trong hệ thống JKS cần phải được hút (ít nhất
1 lần trong 1 năm) và xử lý. Trung bình một hộ gia đình (5 - 10 người, nước
tiêu thụ 250 lít/người/ngày), tổng lượng bã trong 1 năm vào khoảng 58,8 kg
(trọng lượng khô). Xe tải chuyên dụng (trọng tải 2 - 4 tấn) được sử dụng cho
việc hút bã. Bã lắng đọc sau khi được hút vào xe rồi được chuyên chở tới trạm
xử lý bã lắng đọng. Sản phẩm sau quá trình xử lý là chất rắn sinh học được sử
dụng làm khí sinh học, vật liệu composit, sản suất phân bón hoặc xi măng.
Ưu điểm khi sử dụng công nghệ JKS :
- Hệ thống gọn nhẹ, độ bền cao, sử dụng an toàn theo tiêu chuẩn Nhật
Bản.
- Thể tich của hệ thống Johkasou chỉ bằng 70% thể tích của bể tự hoại
cho cho cùng số người sử dụng.
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 16 K36B - Hóa
- Vị trí lắp đặt: Bên ngoài toà nhà hoặc trong gara xe, được chôn ngầm
dưới đất, không tốn về diện tích.
- Lắp đặt dễ dàng, thời gian lắp đặt ngắn.
- Bùn lắng được thu gom triệt để.
- Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn Nhật Bản, cao hơn tiêu chuẩn TCVN
6772-2000 và QCVN 14/2008/BTNMT.
- Chi phí xây dựng phù hợp.
1.2.2.4. Công nghệ AAO và MBR
AAO và MBR là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
kết hợp với quá trình lọc màng để tách sinh khối, cặn lơ lửng. Trong đó:
- AAO là sự kết hợp nhiều quá trình xử lý ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh
vật trong các điều kiện yếm khí(anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu
khí (oxic), nhờ đó mà các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được xử lý

triệt để hơn.
- MBR (Membrane Biological Reactor) là kỹ thuật tách sinh khối vi
khuẩn bằng màng vi lọc với kích thước màng dao động từ 0,1 – 0,4µm.
Công nghệ AAO và MBR bao gồm hai quá trình chính xảy ra trong
một bể phản ứng đó là:
- Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính, quá trình nitrat
hóa, khử nitrat và loại bỏ photpho nhờ sự kết hợp giữa các bể yếm khí, thiếu
khí và hiếu khí
- Kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-flitration).
Trong bể duy trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, các phản ứng diễn ra tại đây
giống như các quá trình sinh học thông thường khác, nước sau xử lý được
tách bùn bằng hệ lọc màng với kích thước màng khoảng 0,1 - 0,4 µm. Màng ở
đây còn đóng vai trò như một giá thể cho vi sinh vật dính bám tạo nên các lớp
Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Phan Thị Huê 17 K36B - Hóa
màng vi sinh vật dày, làm tăng bề mặt tiếp xúc pha, tăng cường khả năng
phân hủy sinh học.
Kết hợp công nghệ AAO với MBR là một hướng xử lý nước thải mới,
cho hiệu quả cao và thân thiện với môi trường. So với các công nghệ xử lý
sinh học truyền thống thì công nghệ AAO & MBR có nhiều ưu điểm vượt trội
cụ thể như:
Bảng 1.4: Một số ƣu điểm của công nghệ AAO & MBR
STT
Công nghệ AAO&MBR
Ƣu điểm


1
Kích thước lỗ màng là 0,1 – 0,4 µm,

màng MBR có thể tách các chất rắn lơ
lững, hạt keo, vi khuẩn, một số virus
và các phân tử hữu cơ kích thước lớn.
- Tiết kiệm diện tích.
- Không cần xây dựng bể
lắng.
- Không cần xây dựng bể
khử trùng.
- Chỉ tiêu SS, vi sinh, clo dư
luôn đạt tiêu chuẩn.

2
Nước sau xử lý màng MBR có chất
lượng tốt (SS<5 mg/l), BOD
5
và COD
thấp
- Có thể tái xử dụng nước
thải: Giải nhiệt, tưới cây,
rửa đường, rửa toilet.

3
Thời gian lưu nước trong bể ngắn (2,5
-5 giờ) so với công nghệ bùn hoạt tính
thông thường (> 6 giờ)
- Thể tích bể xây dựng nhỏ.
- Tiết kiệm diện tích.


4

Nồng độ vi sinh trong bể sinh học cao
5-8 g/l ( thông thường chỉ khoảng 2-3
g/l )
Thời gian lưu bùn dài (50 ngày so với
thông thường chỉ khoảng 10-15 ngày)
- Bùn sinh ra ít.
- Chi phí xử lý bùn giảm.