Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH
HỌC HIẾU KHÍ
I.Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển. Công nghiêp hóa – hiện đại hóa được xem như
chìa khóa để phát triển. Song bên cạnh sự phát triển các ngành kinh tế, sự xuất hiện ngày càng
nhiều các đô thị, sự phồn vinh của đất nước thì vấn đề luôn đi kèm cùng sự phát triển là ô nhiễm
môi trường. Đây được xem là vấn đề hết sức nghiêm trọng, cấp bách không chỉ với Việt Nam mà
với toàn thế giới, nhưng chưa thực sự được quan tâm đúng mức và triệt để.
Các chất thải đủ loại của các ngành công nghiệp với hàm lượng cao các chất độc hại, chất hữu cơ
và kim loại nặng được xả thẳng ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái cũng
như sức khỏe con người.
Ngoài ra nước ta cũng là một quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao trong khu vực và trên thế giới.
Trong quá trình sinh hoạt hằng ngày của người dân, với một lượng lớn dân cư như vậy thì lượng
nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý thải ra môi trường rất lớn làm cho tình trạng ô nhiễm ngày
càng gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống con người và toàn sinh giới.
Do đó, vấn đề bức thiết đặt ra làm thế nào để giảm bớt nồng độ ô nhiễm của nước thải đến mức
cho phép theo tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường. Vì vậy xử lý nước thải là việc làm vô
cùng cần thiết và cấp bách. Thực tế là trong các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm thì xử lý nước thải
đã, đang được coi là biện pháp chủ lực.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa
học,… nhưng phương pháp luôn được hướng tới trong các nghiên cứu và ứng dụng trong thực
tiễn là xử lý sinh học đã đem lại hiệu quả cao. Cho đến nay người ta đã xác định được rằng các
vi sinh vật có thể phân hủy được các chất hữu cơ trong tự nhiên và cả tổng hợp nhân tạo. Xử lý
nước thải bằng phương pháp sinh học là một bước vô cùng quan trọng trong tất cả các hệ thống
xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng các vi sinh vật hiếu khí là phương pháp phổ
biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay.
II. Vật liệu, phương pháp nghiên cứu
A.Tổng quan về nước thải:
1, Khái niệm
- Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi
tích chất ban đầu của nước.

- Nước thải là nước đã dùn trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua các vùng đất ô nhiễm.
Phụ thuộc điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, công nghiệp,
nước thải tự nhiên và nước thải đô thị.
+ Nước thải sinh hoạt:
Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công
sở, trường học hay các cơ sở khác. Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất
khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ
không bền sinh học (như cacbohydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat,nito), vi
trùng, chất rắn và mùi.
+ Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động sản xuất. Trong quá
trình công nghiệp, các nguồn nước thải có thể phân thành:
- Nước hình thành do phản ứng hóa học( chúng bị ô nhiễm bởi các chất và sản phẩm
phản ứng).
- Nước ở dạng âm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra
trong quá trình chế biến.
- Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị.
- Nước hấp thụ, nước làm nguội.
+Nước thải tự nhiên:
Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên. Ở những thành phó hiện đại, nước mưa được
thu gom bằng hệ thống riêng.
+Nước thải đô thị:
Nước thải đô thị là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một
thành phố. Đó là hỗn hợp các loại nước thải kể trên.
2, Các tính chất đặc trưng của nước thải:
Bảng nguồn gốc của các tính chất nước thải
Tính chất Nguồn gốc
-Các tính chất vật lý
Màu
Mùi

Chất rắn
Nhiệt độ:
- thành phần hóa học
+Nguồn hữu cơ:
Cacbohidrat
mỡ, dầu, dầu nhờn
thuốc trừ sâu
Phenol
Protein
Chất hoạt động bề mặt
Các chất khác
Các chất thải sinh hoạt sinh hoạt và công nghiệp, sự phân rã tự
nhiên của các chất hữu cơ.
Sự thối rữa nước thải và các chất thải công nghiệp.
Cấp nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt và sản xuất, xói
mòn đất, dòng thấm, chảy vào hệ thống cống.
Các chất thải sinh hoạt và sản xuất.
Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất.
Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất.
Chất thải nông nghiệp.
Chất thải công nghiệp.
Các chất thải sinh hoạt và thương mại.
Các chất thải sinh hoạt và sản xuất.
Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ.
+Nguồn vô cơ
Độ kiềm
Clorua
Kim loại nặng
Nito
pH

phospho
Lưu huỳnh
Các hợp chất độc
Các khí: H
2
S
CH
4
Oxy
-Thành phần sinh học
Các động vật
Thực vật
Sinh vật nguyên sinh,
virut
Nước thải sinh hoạt, cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước ngầm.
Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt,sự thấm của nước ngầm.
Các chất thải công nghiệp.
Chất thải sinh hoạt và nông nghiệp.
Các chất thải công nghiệp.
Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp.
Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Chất thải công nghiệp.
Phân ủy các hợp chất sinh hoạt.
Phân hủy các hợp chất sinh hoạt.
Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước bề mặt.
Các dòng nước hở và nhà máy xử lý.
Các dòng nước hở và nhà máy xử lý.
Chất thải sinh hoạt và nhà máy xử lý các chất thải sinh hoạt.
Cụ thể: Nước thải có đặc trưng:
* Tính chất vật lý:

-Màu: có màu nâu xám vẩn đục, khu bị nhiễm khuẩn sẽ có màu đen.
-Mùi:
-Nhiệt độ: có nhiệt độ cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu.
-Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước thải,
đơn vị m
3
/ người.ngày. Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày.
* Tính chất hóa học: các thông số thể hiện tính chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ,
vô cơ và khí. Hay để đơn giản hóa, người ta xác định các thông số như: độ kiềm, BOD,COD, các
chất khí hòa tan, các hợp chất N,P,các chất rắn( hữu cơ, vô cơ, huyền phù và không tan) và nước.
-Độ kiềm: thực chất độ kiềm là môi trường đệm để giữ pH trung tính của nước thải trong suốt
quá trình xử lý sinh hóa.
-Nhu cầu oxy sinh hóa(BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa trong nước
thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt đô 200độ C, kí hiệu BOD
5
.
-Nhu cầu oxy hóa học (COD): dung để xác định lượng chất bị oxy hóa trong nước thải. COD
thường nằm trong khoảng 200- 500mg/l. Tuy nhiên một số loại nước thải công nghiệp BOD có
thể tăng lên rất nhiều.
-Các chất khí hòa tan: đây là những chất khí cos thể hòa tan trong nước thải. Nước thải công
nghiêp thường có lượng oxy hòa tan tương đối thấp.
-Hợp chất chứa N: số lượng và loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi với mỗi loại nước thải khác
nhau.
-pH: là cách xác định nhanh nhất tính axit của nước thải. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH
thường trong khoảng 6-9,5( hay tối ưu là 6,5 -8).
-Phospho: thường trong khoảng 6-20 mg/l.
-Các chất rắn: hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải có thể xem là chất rắn.
-Nước: là thành phần cấu tạo chính của nước thải. Trong một số trường hợp nước có thể chiếm
đến 99,5%- 99,9% trong nước thải. Nước thải ô nhiễm nặng các chất ô nhiễm cũng chỉ chiếm
0,5%, còn với nước thải được xem là sạch nhất thì nồng độ này là 0,1%.

* Chỉ thị về vi sinh của nước (E.coli):
Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, bệnh viện, vùng du lịch, khu chăn nuôi… nhiễm
nhiều loại vi sinh vật. Trong đó có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là các bệnh về đường
tiêu hóa, tả lị, thương hàn, ngộ độc thực phẩm. Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được
biểu thị bằng nồng độ vi khuẩn chỉ thị- đó là những vi khuẩn không gây bệnh và về nguyên tắc
đó là nhóm trực khuẩn (coliform). Thông số được sử dụng rộng rãi nhất là chỉ số coli. Tuy tổng
số coliform thường được sử dụng như một chỉ số chất lượng của nước về mặt vệ sinh, nhưng ở
điều kiện nhiệt đới, chỉ số này chưa đủ ý nghĩa về mặt vệ sinh.
B, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
1.Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học:
-Cơ sở để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình chuyển hóa vật chất, quá
trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nước của các vi sinh vật dị dưỡng và tự
dưỡng có trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hóa được rất nhiều nguồn cơ chất khác nhau có
trong nước thải.
-Trong các nguồn nước luôn xảy ra quá trình amon hóa chất hữu cơ chứa nito bởi các vi
khuẩn Amon hóa. Nhờ các men ngoại bảo của các vi khuẩn gây thối như loài
Pseudomonadales, Eubateriales,… mà protein bị phân hủy thành các hợp chất đơn giản hơn
là các polipeptit, oligopeptit. Các chất này hoặc tiếp tục được phân hủy thành các acid amin
nhờ men peptidaza ngoại bào hoặc được tế bào hấp phụ sau đó sẽ phân hủy tiếp trong tế bào
thành các acid amin. Các acid amin một phần được vi sinh vật sử dụng để sinh tổng hợp
protein- xây dựng tế bào mới, một phần bị phân giải tiếp theo những con đường khác nhau để
tạo NH
3
và nhiều sản phẩm trung gian khác.
-Với các protein chứa S, nhờ tác dụng của men Desunfuraza sẽ bị phân hủy thành

H
2
S . sản
phẩm phân giải bởi vi sinh vật kỵ khí còn cho Scatol, Indol, Mercaptan và một số khí khác.

Nhờ hoạt động của một số vi khuẩn như Thiobacillus, Thiobacillus detnitrificans, vi khuẩn
lưu huỳnh dạng sợi thuộc giống Beggiatoa, Thiothrix và nhiều vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn
hiếu khí khác quá trình Sunfat hóa được thực hiện. Ngược lại quá trình khử Sunfat được thực
hiện bởi Clotridium nigrificans và loài Pseudomonas Zelinskii.
-Trong điều kiện tự nhiên nhiều loài vi khuẩn như loài Acinetobacter và nấm có khả năng
phân giải và giải phóng photpho trong xương động vật ở dạng rắn sang dạng hòa tan.
-Theo con đường thủy phân trong điều kiện hiếu khí các vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus,
actinomyces và các loài nấm bậc cao chuyển hóa nhanh tinh bột thành đường, tiếp tục bị
phân hủy thành CO
2
và nhiều sản phẩm khác nhau, một phần được chuyển hóa trong quá
trình trao đổi chất. Trong điều kiện hiếu khí Cytophaza và Sporocytophaga là loài có khả
nảng phân hủy xenluloza mạnh nhất.
-Trong tự nhiên còn xảy ra quá trình tự làm sạch nhờ các vi sinh vật sử dụng các chất bẩn
trong nước làm thức ăn. Về mặt sinh học tham gia vào việc tự làm sạch có rất nhiều loài sinh
vật như cá, chim, động vật nguyên sinh,… và vi sinh vật với mức độ khác nhau nhưng quyết
định vẫn là vi sinh vật. Ngoài ra còn thấy vai trò làm sạch của các loài tảo.Thông qua hoạt
động sống của mình tảo cung cấp oxy cho môi trường và chất kháng sinh để tiêu diệt các
mầm bện có trong nước. Một số loài tảo còn có khả năng hấp thụ các kim loại nặng và tia
phóng xạ.

2.Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống, phân giải của các vi sinh vật
hiếu khí và tùy tiện để phân hủy các chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh
học được có trong nước thải trong điều kiện có oxi. Đồng thời các vi sinh vật sẽ sử dụng một
phần một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được để tổng hợp nên sinh khối.
3. Cơ chế của quá trình
Quá trình xử lý sinh học là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ đồng thời tăng
sinh khối hay phân hủy nội bào theo cơ chế sau:
• Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nito:

• Oxi hóa các hợp chất hữu cơ chứa nito:
• Tổng hợp sinh khối
• Phân hủy nội bào
4. Phân loại
• € QÚA TRÌNH HIẾU KHÍ SINH TRƯỞNG LƠ LỬNG
1. Aerotank (Phổ biến)
- Aerotank là công trình xử lý nước thải có dạng bể được thực hiện nhờ bùn
hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên tục. Với điều
kiện như vậy, bùn được phát triển ở trạng thái lơ lửng và hiệu suất phân hủy (oxy
hóa) các hợp chất hữu cơ là khá cao.
Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải, hình thành những
bông cặn có khả năng hấp thu và phân hủy các chất hữu cơ khi có mặt oxy.
Bảng – Vi khuẩn tồn tại trong quá trình bùn hoạt tính
Vi khuẩn Chức năng
Pseudomonas Phân hủy hidratcacbon, protein, các hợp chất hữu cơ khác và
phần nitrat hóa
Arthrobacter
Bacillus
Cytophaga
Zooglea
Acinetobacter
Nitrosomonas
Nitrobacter
Sphaerotilus
Alcaligenes
Flavobacterium
Nitrococcus
Dennitrificans
Thiobacillus
Denitrigficans

Acinetobacter
Hyphomicrobium
Desulfovibrio
Phân hủy hidratcacbon
Phân hủy hidratccbon và protein…
Phân hủy các polymer
Tạo thành chất nhầy, hình thành chất keo tụ
Tích lũy polyphosphate, phản nitrat
Nitrit hóa
Nitrit hóa
Sinh nhiều tiên mao
Phân hủy protein, phản nitrat
Phân hủy protein
Nitrat hóa
Khử sulfat, khử nitrat


-Cơ chế bể Aerotank :
+ Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân
hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm
cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
+ Vi sinh vật sinh trưởng bằng cách phân đôi. Thời gian cần để phân đôi tế bào gọi là thời
gian sinh sản, có thể kéo dài 20 phút đến hằng ngày.
+ Quá trình chuyển hóa cơ chất, oxi hóa và tổng hợp tế bào :
Chất hữu cơ + O
2
=> CO
2
+H
2

O+ tế bào mới+ sản phẩm trung gian
-Trong môi trường nước, khi quá trình oxi hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy
hòa tan (COD) là lượng oxy cần thiết để oxi hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô
cơ và hữu cơ. Toàn bộ oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ oxy hòa tan trong
nước(DO). Tiếp theo diễn ra quá trình khử nito và nitrat hóa.Hợp chất hữu cơ chứa nito NH
4
+,
sinh khối tế bào vi sinh vật, tế bào sống, tế bào chết theo bùn ra ngoài. Do quá trình thủy phân
bởi enzim của vi khuẩn và quá trình khử nito tạo ra các khí NO
3
, NO
2
,O
2
chúng sẽ thoát ra vào
không khí. Để quá trình trong Aerotank diễn ra thuận lợi thì phải khuấy trộn hoàn toàn để nén
sục oxy tinh khiết.
-Trong quy trình này bể thiếu khí( Anoxic) được bổ sung vào nhằm xử lý triệt để hàm lượng nito
trong nước thải, đảm bảo sau xử lý đạt tiêu chuần xả thải.
-Bản chất của phương pháp là phân hủy sinh học hiếu khí với cung cấp oxy cưỡng bức và mật độ
vi sinh vật được duy trì cao( 2.000mg/l -5.000mg/l) do vậy tải trọng phân hủy hữu cơ cao và cần
ít mặt bằng cho hệ thống xử lý đồng thời cũng tiêu hao lượng lớn năng lượng. Nồng độ oxy hòa
tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt 2 không được nhỏ hơn 2mg/l để đảm bảo duy trì ổn định cung
cấp oxy cho suốt quá trình.
- Để sử dụng tốt phương pháp này cần lưu ý các yêu cầu chung khi vận hành hệ thống bùn hoạt
tính hiếu khí :
+ Cân bằng dinh dưỡng cho môi trường lỏng theo tỉ lệ BOD
5
: P : N =100 :5 :1, kéo dài
là 200 :5 :1.

+Nước thải đưa vào đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150mg/l.
+Hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l.
+Môi trường pH=6,5 -8,5, nhiệt độ trong khoảng 6-37
0
C.
-Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của Aerotank :
+Lượng oxy hòa tan trong nước : Để đảm bảo cho Aerotank có khả năng oxi hóa chất
bẩn hữu cơ với hiệu suất cao cần phải đảm bảo đủ lượng oxy đáp ứng nhu cầu hiếu khí của vi
sinh vật trong bùn hoạt tính, chủ yếu là oxy hòa tan trong môi trường lỏng. Lượng oxy được coi
là đủ khi nước thải ra khỏi bể lăng đợt 2 là 2 mg/l.
+Thành phần dinh dưỡng với vi sinh vật : Thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong nước
thải là nguồn C(Được gọi là cơ chất hay chất nền được thể hiện bằng BOD). Ngoài ra còn lưu ý
nguồn nito( thường ở dạng NH
4
+) và nguồn phospho( ở dạng muối photphat) và một số các
thành phần khoáng khác như magie,kali,canxi,… thiếu dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến mức đọ
sinh trưởng, phát triển, tăng sinh khối của vi sinh vật, thể hiện bằng bùn hoạt tính giảm, ức chế
các quá trình oxi hóa chất hữu cơ gây nhiễm bẩn.
+pH :thích hợp là 6,5-8,5.
+Nhiệt độ : hầu hết vi sinh trong nước là ưa ấm, chúng có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là
40
0
C, tối thiểu là 5
0C
. Vì vậy nhiệt độ xử lý nước thải chỉ trong 15-35
0
C.
+Nồng độ chất lơ lửng(SS) ở dạng huyền phù :

nước thải đưa vào xử lý cần có hàm

lượng SS không quá 150mg/l.
-Để tạo bùn hoạt tính cần phải chú ý đến một số yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển
của vi sinh vật có trong bùn hoạt tính :
+Nhiệt độ nước thải nếu cao thì phải đưa về 25-30
0
C.
+ Điều chỉnh pH nước thải về 6,5-7,5.
+Nếu có các yếu tố có tính độc kìm hãm sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật thì cần
có biện pháp loại bỏ riêng.
+Cân bằng dinh dưỡng cho môi trường lỏng theo tỉ lệ BOD
5
:P :N =100 :5 :1(bình
thường), 200 :5 :1( kéo dài).
2. Bể hiếu khí tiếp xúc.
3. Bể xử lý sinh học theo mẻ(SBR)
-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 sinh trưởng gián đoạn mà khả năng thích ứng vớ 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 cấc chu trình sục khí kéo dài. Mỗi bể SBR có một chu kỳ tuần hoàn
bao gồm Làm đầy- Sục khí- Lắng- Chắt- Nghỉ. Phản ứng của bể SBR không phụ thuộc đơn vị xử
lý khác, chúng hoạt động liên tục trong chu kỳ 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 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. Quá trình thay đổi luân phiên trong bể SBR không làm mất
khả năng khử BOD trong khoảng 90-92%.
-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 gồm : thời gian nước vao, thời gian sục khí,
thời gian lắng và thời gian tháo nước. Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lọc kỹ lưỡng.
-Bể SBR hoạt động theo 5 pha :

+ Pha làm đầy(Fill): thời gian bơm nước vào kéo dài 1-3h. Dòng nước thải được đua
vào bể trong suốt thời gian diễn rap ha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp
nhau, tùy theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào mà 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(React): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt
tính bằng sục khí hoặc làm thoáng bề mặt để cung cấp oxy vào nước và khuấy trộn đểu hỗn hợp.
Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat
hóa có thể thực hiện.
+Pha lắng (Settle)- lắng trong nước: diễn ra trong môi trường tĩnh, hiểu quạ thủy lực
của bể đạt 100%, thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường ngắn hơn 2h.
+Pha rút nước(Draw) khoảng 0,5h
+Pha chờ: chờ đợi nạp mẻ mới, thời gian chờ phụ thuộc thời gian vận hành.
-Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó cũng ảnh
hưởng lớn đến năng suất của hệ thống. Lượng và tần suất xả bùn được xác định bởi năng suất
yêu cầu. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng và
tháo nước trong. Đặc biệt ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn. Hai quá trình làm thoáng và lắng
đều diễn ran gay trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng
và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ.
- Các ưu điểm của quy trình SBR:
+ Kết cấu đơn giản, bền, thiết kế chắc chắn.
+Không cần bể lắng 1 và 2, không cần tuần hoàn bùn.
+Hoạt động đơn giản, giảm đòi hỏi sức người.
+ Có thể lắp đặt từng phần, mở rộng thêm.
+ Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao, khả năng khử được nito và photphat cao.
-Nhược điểm:
+ Công nghệ sinh học đòi hỏi sự ổn định tính chất nước thải trước xử lý. Nếu có bất kỳ sự
thay đổi đột ngột của tính chất nước thải đầu vào (hàm lượng kim loại nặng, pH quá cao quá
thấp,…) thì sẽ làm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý, có thể ức chế hệ vi sinh trong bể và rất
khó khăn để khắc phục sự cố trong các bể.
+Để bể hoạt động có hiệu quả cần có người vận hành thường xuyên theo dõi các bước xử

lý nước thải.
• QUÁ TRÌNH HIẾU KHÍ SINH TRƯỞNG DÍNH BÁM :
1. Lọc sinh học nhỏ giọt :
-Mô hình xử lý : bể lọc sih học với vật liệu lọc tiếp xúc không ngập nước.
-Nước thải đưa vào xử lý được phân thành các màng nhỏ chảy qua lớp vật liệu đệm sinh học,
dưới tác động của các vi sinh vật phân hủy hiếu khí trên lớp màng vật liệu các chất hữu cơ có
trong nước thải được loại bỏ.
-Toàn bộ quá trình sinh học được diễn ra trong tháp dạng kín có hệ thống khí tự nhiên, do vậy
không phải sục khí bằng máy bơm khí mà vẫn đảm bảo duuy trì được sự sinh trưởng và phát
triển của các vi sinh vật.
-Nước thải sau khi được xử lý được tách bùn tại bể lắng và đưa vào bể khử trùng trước khi ra
khỏi hệ thống. Bùn thải được xử lý ở bể phân hủy yếm khí.
-Ưu điểm: chi phí đầu tư thấp, tốn ít diện tích đất cho xây dựng, quy trình vận hành đơn giản và
hoàn toàn tự động, vật liệu và thiết bị cho hệ thống đều sẵn có trong nước. Thường được ứng
dụng trong xử lý nước thải bệnh viện.
2. Đĩa quay sinh học(RBC)
-Đĩa quay sinh học RBC(Rotaing Biological Contactor) được nghiên cứu và phát triển ở Đức vào
những năm 1960, đến nay hệ thống RBC được ứng dụng tại 140 quốc gia trên thế giới. Các loại
nước thải thích hợp cho hệ thống là nước thải có nguồn gốc sinh hoạt như nước thải các tòa nhà,
khu dân cư, bệnh viện… và nước thải một số ngành sản xuất công nghiệp.
-Hệ thống gồm một loạt các đĩa tròn, phẳng được làm từ PVC hoặc PS lắp trên cùng một trục
thép nằm ngang cách nhau một khoảng nhỏ. Các đĩa này được đặt ngập vào nước một phần
(khoảng 30-40% theo đường kính) và quay chậm khi làm việc.
-Dựa vào nguyên lý tiếp xúc của hệ vi sinh vật bám dính trên đĩa quay(màng sinh học) đối với
nước thải và oxy có trong không khí. Khi khối đĩa quay lên,các vi sinh vật lấy oxy để oxi hóa các
chất hữu cơ và giải phóng CO
2
. Khi khối đĩa quay xuống, vi sinh vật nhận chất nền( chất bám
dinh dưỡng) có trong nước. Quá trình tiếp diễn như vậy cho đến khi hệ vi sinh vật sinh trưởng và
phát triển sử dụng hết các chất hữu cơ có trong nước thải.

-Ưu điểm: được đánh giá là công nghệ tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí xử lý.
+ đạt hiệu quả xử lý chất hữu cơ BOD trên 90%, chất dinh dưỡng(N,P) đạt trên 35%.
+ Không yêu cầu tuần hoàn bùn, không yêu cầu cấp khí cưỡng bức. Hoạt động ổn định, ít
nhạy cảm với sự biến đổi lưu lượng đột ngột và tác nhân đọc với vi sinh vật.
+Tự động vận hành không yêu cầu lao động trình độ cao.
+không gây mùi, ít gây ồn, tính thẩm mĩ cao.
-Phạm vi ứng dụng: RBC được sử dụng với loại nước thải có hàm lượng ô nhiễm BOD
5
=500mg/l, dinh dưỡng N tổng số100mg/l. Quy trình này đã được ứng dụng trong xử lý nước thải
ở một số ngành ông nghiệp thực phẩm, khu dân cư, các bệnh viện… được coi là một giải pháp
tiết kiệm chi phí trong xử lý nước thải hiện nay.
3.Lọc sinh học hiếu khí
-Hoạt động nhờ quá trình dính bám của một số vi khuẩn hiếu khí lên lớp vật liệu giá thể. Do quá
trình dính bám tốt nên lượng sinh khối tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài nên có thể xử lý ở tỉ
trọng cao. Tuy nhiên hệ thống dễ bị tắc do quá trình phát triển nhanh chóng của sinh vật hiếu khí
nên thời gian hoạt động dễ bị hạn chế.
III.KẾT LUẬN
1.Hiệu quả ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải :
Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp
sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để hơn hẳn những biện pháp lý hóa khác.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn
của vật chất, chất thải được phân huy và xử lý theo chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá
trình xử lý là các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn theo dòng thải sạch (đủ tiêu chuần).
Trong quá trình này, con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép
kín, do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sẽ sạch hơn mà không bị biến đổi
thành phần tính chất.
*Một số thành tựu ứng dụng công nghệ sinh học vào xử lý ô nhiễm môi trường nói chung
và nước thải nói riêng :
-Ở singapore, hàng chuch năm nay Singapore đều phải nhập khẩu nước từ bang Johor- Malaysia.
Nhưng 2 hiệp ước mua bán cấp quốc gia sẽ hết hạn lần lượt vào năm 2011 và 2061, và quan hệ

song phương thường bị ảnh hưởng bởi những ảnh hưởng về giá nước thô. Cho nên Singapore đã
tái chế nước thải thành nước uống có tên gọi ‘Newater’ dùng cả 3 cấp xử lý lọc : lọc ultra(UF),
lọc thẩm thấu ngược (RO), thanh trùng bằng tia cực tím(UV), đảm bảo độ tinh khiết tối đa của
sản phẩm nước đầu ra an toàn cho ăn uống, sinh hoạt và sử dụng. Newater trong như pha lê và
sach hơn bất cứ loại nước nào có trong tự nhiên.
-Ở Isael,nước thải công nghiệp và sinh hoạt đều được thu gom vào hệ thống xử lý tập trung. Ở
các hệ thống này sẽ sử dụng các giải pháp xử lý dựa vào từ tính, xử lý bằng phương pháp kết
đông điện từ, xử lý bằng làm lắng đọng.
-Ở Việt Nam,xây dựng quy trình và chế tạo thiết bị xử lý nước thải của các xí nghiệp chế biến
thủy, hải sản. Chế tạo thiết bị và vật liệu xử lý nước phèn đồng bằng sông Cửu Long dùng hco
các hộ gia đình và các cụm dân cư.( thành tựu của Viện hóa học- Viện Hàn lâm khoa học và công
nghệ Việt Nam).v.v…
2.Ý nghĩa thực tiễn của công nghệ sinh học trong xử lý nước thải
Việc áp dụng công nghệ sinh học vào xử lý nước thải là vô cùng quan trọng trong đời sống. Vừa
mang lại lợi ích cho kinh tế,vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trường.
-Ứng dụng sinh học như vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín,xử lý hiệu quả không mang lại ảnh
hưởng xấu hoặc biến đổi bất lợi khác cho môi trường. Chất lượng nước đầu ra sach hơn và gần
với tự nhiên.
-Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động các thành phần, tính chất nước thải,
không cần thiết sự can thiệp trực tiếp của con người.
-Tiết kiệm chi phí trong việc xử lý nước thải.Chi phí cho các biện pháp sinh học thường thấp hơn
chi phí cho các biện pháp xử lý khác.
-Các phương pháp khử kim loại nặng trong bùn vừa thu lại được kim loại quý.
-Xử lý nguồn nước thải nồng độ cao, đặc biệt BOD,COD,SS,… trong đó nước thải dễ xử lý sinh
học có nồng độ COD từ 20.000- 30.000mg/l( phân hủy kị khí).
-Phân hủy hiếu khí được ứng dụng rộng rãi để ổn định chất rắn với kích thước bể xử lý nhỏ-
trung bình.
v.v…
IV.KIẾN NGHỊ, ĐỀ XUẤT
Một số biện pháp để giảm lượng nước thải trong sản xuất và sinh hoạt

*Trong sản xuất :
-Tái sử dụng nguồn nước thải, không để tuần hoàn quá nhiều lần vì nồng độ các chất ô nhiễm
tăng lên vượt mức quy định.
-Sử dụng thực vật xử lý nước thải tại chỗ.
-Hạn chế sử dụng hóa chất,giảm bớt ô nhiễm trong quá trình sản xuất.
*Trong sinh hoạt :
-Thực hiện chính sách tiết kiệm nước.
-Xử lý nguồn nước thải để tái sử dụng.
-sự sụng lọc chắn rác, xử lý cơ học nước thải v.v… trước khi đưa vào xử lý.
Lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp với từng loại nước thải để đem lại hiểu quả xử lý cao và
triệt để nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1, Giáo trình ‘Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học’,PGS.TS Lương Đức
Phẩm,NXB Giáo Dục.
2,Giáo trình ‘Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học’,PGS,TS
Nguyễn Văn Phước,NXB Xây Dựng.
Các trang web :
/>ngap-chim-trong-nuoc-xu-ly-nuoc-thai-316.html
/>chi-phi-tai-sao-khong.html
/> />kien-hieu-khi/
/> />nho-giot/1528.aspx