Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chợ đầu mối thủ đức giai đoạn II

-iv-
CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 18
4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI BAN ĐẦU ............................................. 18
4.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC............................................................................... 18
4.2.1 Xác đònh tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và hằng số bán tốc độ K
s
(mg/L) .......... 19
4.2.2 Xác đònh hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào K
d
......... 20
4.3 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BÙN TỐI ƯU.......................................................................................... 21
4.4 XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯNG ......................................................... 22
4.5 XÁC ĐỊNH LƯNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN THÍCH HP ......................................... 23
4.6 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC CHỈ TIÊU KHÁC ................................................................................ 23
CHƯƠNG V – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN
II ............................................................................................................................................ 25
5.1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ................................................................................................................... 25
5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XÂY DỰNG TRONG GIAI ĐOẠN II ..................... 26
5.2.1 Hầm bơm ......................................................................................................... 26
5.2.2 Bể điều hòa...................................................................................................... 26
5.2.3 Bể USBF ......................................................................................................... 27
5.3 DỰ TOÁN KINH PHÍ ................................................................................................................... 27
5.3.1 CHI PHÍ ĐẦU TƯ ............................................................................................. 27
5.3.1.1 Chi phí xây dựng các công trình cơ bản ............................................................... 27
5.3.1.2 Chi phí thiết bò các công trình xây dựng .............................................................. 28
5.3.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ – VẬN HÀNH ...................................................................... 28
5.3.2.1 Chi phí nhân công vận hành .............................................................................. 28
5.3.2.2 Chi phí điện năng tiêu thụ ................................................................................. 28
5.3.2.3 Chi phí hoá chất ............................................................................................. 28
3.3.2.4 Chi phí bảo trì ................................................................................................ 29
5.3.3 KHẤU HAO TÀI SẢN VÀ LÃI SUẤT .................................................................. 29

5.3.3.1 Khấu hao tài sản cố đònh .................................................................................. 29
5.3.3.2 Lãi suất ngân hàng .......................................................................................... 29
5.3.4 GIÁ THÀNH XỬ LÝ 1 M
3
NƯỚC THẢI ............................................................... 29
CHƯƠNG VI – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................ 30
6.1 KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 30
6.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................................................. 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................................ 31
PHẦN PHỤ LỤC





-v-
DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

BẢNG 2.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO Ở TRẠM XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CỦA CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC ................................................................................... 6
BẢNG 2.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO CH THUỶ SẢN CHÁNH HƯNG ................ 7
BẢNG 2.3 LƯNG NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO DỰ TÍNH CỦA CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN 2 .. 7
BẢNG 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC...................................................................... 17
BẢNG 4.1 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO MÔ HÌNH ...................................................................... 18
BẢNG 4.2 CÁC BIẾN SỐ VÀ THÔNG SỐ CỦA CÁC PHƯƠNG TRÌNH ................................................... 18
BẢNG 4.3 CÁC THÔNG SỐ DÙNG ĐỂ TÍNH TỐC ĐỘ SỬ DỤNG CƠ CHẤT RIÊNG K (1/NGÀY) VÀ
HẰNG SỐ BÁN TỐC ĐỘ K
S
(MG/L)................................................................................................. 19
BẢNG 4.4 CÁC THÔNG SỐ DÙNG ĐỂ TÍNH HỆ SỐ NĂNG SUẤT SỬ DỤNG CƠ CHẤT CỰC ĐẠI Y

VÀ HỆ SỐ PHÂN HỦY NỘI BÀO K
D
............................................................................................... 20
BẢNG 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO NỒNG ĐỘ BÙN X (MG/L) ..................................................... 21
BẢNG 4.6 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯNG L (KGCOD/M
3
.NGÀY) ..................................... 22
BẢNG 4.7 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO LƯNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN (%) ...................... 23
BẢNG 4.8 HIỆU QUẢ XỬ LÝ PH, ĐỘ ĐỤC, BOD
5
, åN, åP VÀ SS .......................................................... 24
SƠ ĐỒ 2.1 CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ NHÂN SỰ CỦA CÔNG TY TNHH QUẢN LÝ VÀ KINH DOANH
CH NÔNG SẢN THỦ ĐỨC ............................................................................................................... 5
SƠ ĐỒ 2.2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN TẠI CỦA CH ĐẦU
MỐI THỦ ĐỨC ..................................................................................................................................... 8
SƠ ĐỒ 5.1 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC
GIAI ĐOẠN 2 ..................................................................................................................................... 25
HÌNH 2.1 BỂ USBF BẰNG THÉP KHÔNG GỈ Ở STRATHMORE, ALBERTA, ANH ................................ 11
HÌNH 3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH USBF .......................................... 12
HÌNH 3.1 MÔ HÌNH BỂ USBF TẠI CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC ................................................................. 16
HÌNH 4.1 ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH K VÀ K
S
....................................................................................................... 19
HÌNH 4.2 ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH Y VÀ K
D
...................................................................................................... 20
HÌNH 4.3 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO NỒNG ĐỘ BÙN X (MG/L) ...................................................... 22
HÌNH 4.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯNG L (KGCOD/M
3
.NGÀY) ....................................... 23

HÌNH 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO LƯNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN (%) ....................... 24
HÌNH 5.1 CẤU TẠO HẦM BƠM .................................................................................................................. 26
HÌNH 5.1 CẤU TẠO BỂ ĐIỀU HÒA ............................................................................................................ 27
HÌNH 5.1 CẤU TẠO BỂ USBF ..................................................................................................................... 28


-vi-
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

BOD
5
Nhu cầu Oxy sinh hóa (5-day Biochemical Oxygen Demand)
COD Nhu cầu Oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)
SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)
SN Tổng Nitơ (N-total)
SP Tổng Photpho (P-total)
F/M Tỷ số cơ chất/vi sinh (Food and microorganism ratio)
HRT Thời gian lưu nước (Hydraulic Retension Time)
MLSS Hàm lượng bùn cặn (Mixed Liquor Suspended Solids)
SVI Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)
USBF Lọc dòng ngược bùn sinh học (Upflow Sludge Blanket Filter)
VSV Vi sinh vật
K Tốc độ sử dụng cơ chất riêng
K
s
Hằng số bán tốc độ
K
d
Hệ số tốc độ phân hủy
Y Hệ số hiệu suất sử dụng cơ chất cực đại

S
o
, S Nồng độ COD đầu vào và đầu ra
X Nồng độ bùn hoạt tính
q Thời gian lưu nước trong ngăn hiếu khí
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
1
CHƯƠNG I – MỞ ĐẦU

1.1 GIỚI THIỆU
Kinh tế ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao, vì
thế nhu cầu tiêu dùng của con người ngày một tăng lên và các mặt hàng nông sản, thực
phẩm cũng không ngừng nâng cao về số lượng và chất lượng. Hệ thống các chợ đầu mối
nông sản, thực phẩm được xây dựng ở nhiều nơi nhằm phân phối và phục vụ các nhu cầu
trong nước. Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động thì không thể tránh khỏi việc thải ra các
loại rác thải, nước thải làm ô nhiễm môi trường. Các loại nước thải ở đây chủ yếu là nước
thải sinh hoạt của cư dân trong chợ, nước ép rác nếu không được xử lý hiệu quả sẽ làm ô
nhiễm môi trường đất, nước, không khí xung quanh và ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe
của người dân sống xung quanh.
Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý nước thải loại
này, trong đó các phương pháp xử lý sinh học được sử dụng phổ biến trong hầu hết các hệ
thống xử lý các loại nước thải này. Tuy nhiên, các hệ thống xử lý sinh học kinh điển
thường có tốc độ, hiệu quả xử lý thấp và giá thành xây dựng cao. Để góp phần đa dạng
hóa các công nghệ xử lý nước thải và đơn giản hóa hệ thống xử lý, trong đề tài này tôi sử
dụng mô hình công nghệ USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức, đây là công
nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trình Anoxic, Aeration và
USBF trong một đơn vò xử lý nước thải. Công nghệ này được giới thiệu đầu tiên ở Mỹ
những năm 1990, sau đó được áp dụng ở châu Âu từ năm 1998 trở lại đây, công nghệ này
vẫn chưa được sử dụng nhiều ở Việt Nam. Hy vọng với những tính năng vượt trội của bể

USBF sẽ được sử dụng rộng rãi, có thể tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá
trình xây dựng, vận hành hệ thống đơn giản.

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF.
- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho chợ đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2.
- Góp phần đa dạng hóa các công nghệ xử lý nước thải.

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nước thải sinh hoạt của cư dân ở chợ đầu mối Thủ Đức.
- Mô hình bể USBF có qui mô phòng thí nghiệm với thể tích 100 lít, được đặt tại
trạm xử lý nước thải chợ đầu mối Thủ Đức.
- Các thông số nghiên cứu là pH, độ đục, SS, BOD, COD, tổng N, tổng P.

1.4 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
- Hiện tại chợ đã có hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh. Nhưng tương lai thì sẽ mở
thêm chợ B và chợ thủy sản, cho nên hệ thống xử lý hiện tại không đáp ứng được
cho nhu cầu của tương lai và cần phải xây dựng thêm hệ thống xử lý mới.
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
2
- Hệ thống xử lý hiện tại xử lý 1500 m
3
/ngày đêm và có một khoảng đất trống để
xây dựng hệ thống xử lý cho giai đoạn 2 là 1500 m
3
/ngày đêm. Nhưng theo tính
toán thì lưu lượng nước thải giai đoạn 2 có thể lên tới 2000 m
3
/ngày đêm. Vì vậy

việc nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn nhưng ít tốn diện tích
xây dựng là rất cần thiết.

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phân tích mẫu
- Chạy mô hình
- Phân tích, thống kê, tổng hợp kết quả

1.6 NỘI DUNG THỰC HIỆN
- Khảo sát hiện trạng và hệ thống xử lý nước thải của chợ Đầu mối.
- Xây dựng và vận hành mô hình bể USBF.
- Tổng hợp số liệu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải.
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
3
CHƯƠNG II – TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC
2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của chợ
2.1.1.1 Giới thiệu sơ lược về chợ
Tên công ty: công ty trách nhiệm hữu hạn quản lý và kinh doanh chợ nông sản Thủ Đức.
Tên giao dòch: Thuduc Agriculture Wholesale Market Co, Ltd
Tên viết tắt: Thuduc Agromaket
Đòa chỉ trụ sở chính: 141, xa lộ xuyên Á, khu phố 5, phường Tam Bình, quận Thủ Đức.
Điện thoại: (08) 7290880 – 7290882
Fax: (08) 7290888
Website:
Email:
2.1.1.2 Quá trình thành lập và hoạt động của chợ
Chúng ta ai cũng biết được sự cần thiết của mặt hàng nông sản thực phẩm đối với

con người, nó là nhân tố quyết đònh chất lượng cuộc sống của chúng ta. Xã hội ngày càng
phát triển đòi hỏi nhu cầu về các mặt hàng này ngày càng cao. Để đáp ứng các yêu cầu
đó, TP Hồ Chí Minh đã hình thành nhiều trung tâm buôn bán lớn nhỏ khác nhau. Tuy
nhiên, khi đi vào hoạt động thì các trung tâm này đã thải vào môi trường nhiều loại chất
thải gây ô nhiễm môi trường, làm mất mỹ quan thành phố , ảnh hưởng đến sức khỏe của
người dân. Vì vậy việc di dời các chợ gây ô nhiễm ra khỏi trung tâm thành phố là một
việc làm cần thiết.
Với vò trí cách cầu Bình Phước 1km, cách cầu và ga Bình Triệu 5km, cách ga sóng
thần 2km, cách sông Sài Gòn 1km. Nằm ngay mặt tiền xa lộ xuyên Á thuận lợi giao thông
với các tỉnh miền Đông, miền Trung lẫn vùng Cao Nguyên, đi vào nội thành thành phố và
các tỉnh miền Tây. Nơi đây còn có tuyến giao thông thủy từ sông Sài Gòn vào sát bến
thuyền ở mạn Tây Bắc, thuận lợi cho ghe tàu lên xuống hàng. Ngoài ra tuyến đường sắt
Bắc Nam cũng góp phần làm tăng khối lượng hàng hóa từ chợ đi đến mọi miền của đất
nước và ngược lại. Thêm vào đó chợ còn nằm trong vành đai công nghiệp trọng điểm phía
Nam với các khu công nghiệp như: khu chế xuất Linh Trung, khu công nghiệp Sóng Thần,
các khu công nghiệp Dó An, VSIP của tỉnh Bình Dương. Tất cả các yếu tố này đã làm cho
nơi đây là điểm thuận lợi cho việc thành lập chợ.
Việc thành lập chợ có ý tưởng từ năm 1996 nhưng đến ngày 17-7-2002 chợ mới bắt
đầu thi công với tổng số vốn lên đến 182,4 tỷ đồng do Công ty Cổ Phần phát triển nhà
Thủ Đức làm chủ đầu tư trên quy mô hơn 20 ha và khánh thành vào ngày 23-10-2003.
Được quy hoạch bao gồm: khu nhà lồng chợ, khu nhà phố chợ cùng với các công trình phụ
trợ và dòch vụ chợ như: khu điều hành, khu xử lý kỹ thuật, khu hành chánh trung tâm, khu
nhà nghỉ, khu nhà kho, kios, bãi đổ hàng hoá, bưu điện, ngân hàng, trạm xăng… Hệ thống
hạ tầng kỹ thuật hiện đại theo mô hình các nước tiên tiến và được đầu tư đồng bộ bao
gồm: Hệ thống cấp nước theo công nghệ Canada, công suất 950 m
3
/ngày, được thiết kế để
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
4

khử Sắt, Mangan, nồng độ pH, loại trừ các vi khuẩn có hại… trong nước ngầm nhằm phục
vụ cho ăn uống sinh hoạt. Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt
TCVN 5501-91, cung cấp nước sạch cho toàn bộ khu vực chợ; Hệ thống thoát nước, xử lý
nước thải theo công nghệ Đan Mạch, công suất 1.500 m
3
/ngày, nước thải của khu vực
được thoát tập trung vào hầm bơm sau đó đi qua hệ thống xử lý sẽ cho ra nước sạch đi ra
ngăn thoát nước và thoát ra rạch; Trạm xử lý rác theo công nghệ ép rác kín, công suất 64
tấn/ngày, có 2 máy ép, lượng rác thu gom khoảng 50-60 tấn/ngày, rác sau khi ép được đưa
vào bãi rác thành phố, nước thải ra được dẫn qua trạm xử lý nước thải; Hệ thống cáp điện
thoại; Hệ thống quan sát bằng Camera để giúp công tác quản lý chợ đạt hiệu quả cao hơn;
Hệ thống bảng điện tử để cung cấp thông tin trực tuyến cho thương nhân trong giao dòch.
Với diện tích 30.690 m
2
nhà lồng chợ A được phân chia thành 956 ô vựa cho các
ngành hàng về nông sản thực phẩm. Đến nay toàn bộ ô vựa đã được thuê kín nhưng chỉ
tập trung kinh doanh 2 mặt hàng thế mạnh là Rau quả và trái cây, hoạt động của chợ đã đi
vào ổn đònh và hiệu quả, lượng hàng hóa nhập chợ ngày càng tăng. Trung bình mỗi ngày
lượng hàng hóa nhập vào chợ lên đến hơn 2.000 tấn, trong đó trái cây chiếm khoảng 2/3.
Ngoài ra, khi chợ hoạt động cũng đã tạo được công ăn việc làm cho hàng ngàn lao động
trên điạ bàn quận kể cả số lao động di dời từ các chợ Cầu Muối, Cầu Ông Lãnh… Số lượng
khách hàng giao dòch hàng đêm khoảng 15.000 người.
Đến nay chợ đã đi vào hoạt động gần 3 năm và có nhiều chú trọng vào vấn đề môi
trường như đầu tư hệ thống thu gom rác, xây dựng hệ thống xử lý nước thải… làm giảm
thiểu ô nhiễm đảm bảo vệ sinh môi trường, tạo vẽ mỹ quan cho thành phố.
2.1.1.3 Hướng phát triển trong tương lai
Công ty đang dự tính đến q II năm 2006 là tiến hành xây dựng nhà lồng chợ B,
để đưa vào khai thác kinh doanh với diện tích xây dựng 21.318 m
2
gồm 280 ô vựa. Nhà

lồng chợ C với diện tích 1.943 m
2
để đưa vào khai thác kinh doanh các mặt hàng cá thòt và
thuỷ sản các loại. Rút kết từ thực tế của nhà lồng Chợ A, nhà lồng Chợ B được thiết kế
hiện đại hơn và diện tích của các ô vựa đa dạng hơn, phù hợp với nhu cầu sử dụng của
thương nhân đang kinh doanh tại chợ. Kích thước mỗi ô vựa từ 18 đến 25 m
2
. Mỗi ô vựa
được thiết kế phân đònh vò trí bến bãi thuận lợi nhất để giao thương và lên xuống hàng hoá
dễ dàng và nhanh chóng.
Hiện nay Công ty đang phấn đấu xây dựng chợ thành một trung tâm giao dòch nông
sản văn minh, thiết lập một sàn đấu giá nông sản hiện đại, một trung tâm xuất nhập khẩu
hỗ trợ đắc lực cho nhu cầu xuất khẩu của nông dân, góp phần phát triển mạnh hoạt động
thương mại dòch vụ trên đòa bàn quận Thủ Đức và toàn thành phố nói chung.
Nhằm đáp ứng nhu cầu về nhà ở cho bà con thương nhân, công ty dành gần
30.000m
2
cho khu nhà phố. Hiện nay một số thương nhân đã xây dựng xong và đăng ký
đònh cư lâu dài tại chợ. Ngoài ra Công ty còn xây dựng khu nhà nghỉ, khách sạn phục vụ
cho nhu cầu nghỉ ngơi của các tiểu thương phương xa khi đến giao nhận hàng tại chợ.

2.1.2 Nhiệm vụ
Hàng nông sản thực phẩm được đưa từ các tỉnh miền Tây, miền Đông, Cao
Nguyên, các nước lân cận qua hai đường vận chuyển thủy và bộ đưa về chợ và từ đây
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
5
phân phối các mặt hàng cho tiểu thương khắp các chợ trong thành phố. Hoạt động của chợ
thường diễn ra tấp nập từ 10h tối đến 5h sáng.
2.1.3 Cơ cấu tổ chức và nhân sự

Sơ đồ 2.1 Cơ cấu tổ chức và nhân sự của công ty TNHH Quản lý và
kinh doanh chợ Nông sản Thủ Đức
CHỦ TỊCH CÔNG TY
GIÁM ĐỐC
PHÓ GIÁM ĐỐC
PHÒNG
KINH DOANH

TỔ
KỈ
THUẬT
ĐỘI BỐC XẾP
PHÒNG NGHIỆP VỤ
TỔNG HP
PHÒNG KẾ TOÁN TÀI
VỤ

TỔ
VỆ
SINH

ĐỘI
BẢO
VỆ
TỔ
KIỂM
TRA
GIÁM
SÁT
TỔ
TRẬT
TỰ ĐÔ
THỊ
TỔ
QUẢN
LÝ
ĐIỀU
HÀNH

TỔ THU
PHÍ
NHẬP
CH
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
6
2.2 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở CH ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC
2.2.1 Đặc tính của nước thải
2.2.1.1 Nguồn gốc phát sinh
- Nước sinh hoạt trong các khu hành chính, dòch vụ, của cư dân sống trong khu vực
chợ.
- Nước chảy tràn từ bể tự hoại của 5 nhà vệ sinh trong lồng chợ A.
- Nước rửa các loại hàng hóa, nước rửa chợ.
- Nước ép rác từ trạm xử lý rác của chợ.
- Nước tưới cây.
- Nước mưa chảy tràn trong khu vực chợ.
2.2.1.2 Thành phần và đặc tính nước thải
Các chất chứa trong nước thải bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật.
Lượng chất hữu cơ chiếm 50 - 60% tổng các chất bao gồm các chất hữu cơ thực vật như:
cặn bã thực vật, rau, hoa, quả, giấy…;và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của
người và động vật, xác động vật… Xét theo đặc tính hóa học thì chất hữu cơ trong nước
thải bao gồm protein chiếm 40 - 60%, hrat cacbon chiếm 25 - 50%, chất béo dầu mỡ
khoảng 10%. Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác đònh bằng các chỉ tiêu BOD hoặc
COD. Lượng chất vô cơ trong nước thải chiếm khoảng 40 - 42% gồm cát, đất sét, axit,
bazơ vô cơ… Vi sinh vật trong nước thải có nhiều loại như vi khuẩn, vi rút, nấm, rong, tảo,
trứng giun sán…, một số loại vi sinh vật này có khả năng gây bệnh và có thể tạo thành dòch
bệnh.
Hiện tại trạm xử lý nước thải của chợ có công suất là 1.500 m

3
/ngày đêm. Kết quả
phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào ở trạm xử lý nước thải như bảng 2.1
Bảng 2.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào ở
trạm xử lý nước thải của chợ Đầu mối Thủ Đức
Chỉ tiêu Giá trò Đơn vò TCVN 6984 : 2001
pH
7 6 – 8,5
BOD
5

250 mg/l
45£

COD
400 mg/l
90£

N
å

38 mg/l
60£

P
å

12 mg/l
8£

SS
190 mg/l
100£

Coliform
å

10
7
MPN/100ml 5000
2.2.1.3 Dự tính lưu lượng và đặc tính nước thải giai đoạn 2
Công ty đang dự tính tiến hành xây dựng nhà lồng chợ B, để đưa vào khai thác
kinh doanh với diện tích xây dựng 21.318 m
2
gồm 280 ô vựa. Nhà lồng chợ C với diện tích
1.943 m
2
để đưa vào khai thác kinh doanh các mặt hàng cá thòt và thuỷ sản các loại. Và dự
tính sẽ xây dựng khu phố chợ với diện tích gần 30.000 m
3
cho những ai muốn đònh cư tại
chợ, đồng thời sẽ xây thêm một số nhà nghỉ, khách sạn cho những tiểu thương ở xa khi
đến chợ giao dòch. Dự tính lượng nước thải trong giai đoạn 2 này khoảng 2.000 m
3
/ngày
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
7
đêm, trong đó lưu lượng nước thải thủy sản khoảng 500 m
3

/ngày đêm. Ngoài ra, khi các
mặt hàng cá thòt và thủy sản được đưa vào kinh doanh thì nồng độ nước thải khá lớn, ta có
thể lấy kết quả phân tích nước thải đầu vào của chợ thủy sản Chánh Hưng như bảng 2.2
Bảng 2.2 Kết quả phân tích nước thải đầu vào chợ thuỷ sản Chánh Hưng
Chỉ tiêu Giá trò Đơn vò TCVN 6984 : 2001
pH
5,88 6 – 8,5
BOD
5

390 mg/l
45£

COD
819 mg/l
90£

N
å

120,5 mg/l
60£

P
å

44,8 mg/l
8£

SS

562 mg/l
100£

Coliform
å

9,6.10
6
MPN/100ml 5000
(nguồn: phân viện KHKT và bảo hộ lao động)
Tổng hợp số liệu của hai dòng nước này ta có thể ước tính được tính chất chung của
nước thải ở chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2 bằng cách sử dụng công thức:
n
nn
QQQ
CQCQCQ
C
+++
+++
=
...
...
21
2211
(2.1)
Trong đó: C là nồng độ của dòng tổng hợp
C
1
, C
2

, …, C
n
là nồng độ của dòng thứ 1, thứ 2, …, thứ n
Q
1
, Q
2
, …, Q
n
là lưu lượng của dòng thứ 1, thứ 2, …, thứ n
Từ đó ta có thể dự tính nồng độ nhiễm bẩn của nước thải ở chợ Đầu mối Thủ Đức
giai đoạn 2 như bảng 2.3
Bảng 2.3 Chỉ tiêu nước thải đầu vào dự tính của chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Chỉ tiêu Giá trò Đơn vò TCVN 6984 : 2001
pH
6,72 6 – 8,5
BOD
5

285 mg/l
45£

COD
505 mg/l
90£

N
å

58,6 mg/l

60£

P
å

20,2 mg/l
8£

SS
283 mg/l
100£

Coliform
å

7.10
8
MPN/100ml 5000

Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
8
2.2.2 Hệ thống xử lý nước thải của chợ
2.2.2.1 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ 2.2 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải hiện tại
của chợ Đầu mối Thủ Đức
2.2.2.2 Qui trình xử lý nước thải
Nước thải từ các khu vực buôn bán trong chợ theo mạng lưới thoát nước thải chảy
đến trạm xử lý. Tại đây nước thải được tiếp nhận chảy vào bể thu gom qua rổ chắn rác để
loại bỏ sơ bộ các tạp chất có kích thước lớn như bao ni lông, vỏ hộp, các vụn phế phẩm to.

Các cặn bẩn này là nguyên nhân làm tắc nghẽn đường ống, làm hư bơm… Rác tích tụ phía
trước rổ chắn rác sẽ được kéo lên đònh kỳ nhờ hệ thống ròng rọc, sau đó thu gom lại và
được đưa lên thùng rác tập trung của chợ.
Nước thải chảy vào bể thu gom nhằm tập trung lượng nước và ổn đònh dòng chảy.
Trong hầm bơm bố trí 2 bơm nước thải nhúng chìm bơm nước thải lên song chắn rác tự
động. Song chắn rác tự động có nhiệm vụ tiếp tục loại bỏ các cặn bẩn có kích thước nhỏ
mà rổ chắn rác không giữ lại được, tránh gây ảnh hưởng đến các công trình đơn vò phía
sau. Nước thải sau khi qua song chắn rác chảy xuống bể điều hòa.
NƯỚC THẢI
RỔ CHẮN RÁC
HẦM BƠM
MÁY SÀN RÁC
BỂ ĐIỀU HÒA
BỂ AEROTEN
BỂ LẮNG
BỂ KHỬ TRÙNG
SÔNG
DUNG DỊÏCH
TRUNG HÒA
MÁY THỔI KHÍ
BỂ NÉN BÙN
MÁY ÉP BÙN
DUNG DỊCH
JAVEN
CẶN KHÔ
NGĂN THOÁT NƯỚC
DUNG DỊCH
POLYMER
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du

9
Bể điều hòa có nhiệm vụ cân bằng lưu lượng và nồng độ. Tại đây không khí được
cấp vào nhằm khuấy trộn nước thải và tạo điều kiện hiếu khí tránh sự phân hủy kò khí gây
mùi hôi. Chất dinh dưỡng là NPK để cung cấp dưỡng chất cho vi sinh vật hoạt động và
phát triển và tạo môi trường thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học sau đó. Trong bể
điều hòa có bố trí 2 bơm nước thải nhúng chìm để bơm nước lên bể Aeroten.
Trong bể Aeroten, không khí được cấp nhờ 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên
24/24h. vi sinh trong bể Aeroten sẽ được bổ sung đònh kỳ mỗi tuần từ bùn tuần hoàn tại bể
lắng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO
2

và H
2
O là giảm nồng độ bẩn trong nước thải.
Sau quá trình xử lý sinh học, nước thải qua bể lắng đứng để lắng bùn trong nước
thải. Trong bể lắng đứng nước di chuyển từ trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di
chuyển ngược từ dưới lên trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể khử trùng. Quá
trình phản ứng xảy ra trong ống trung tâm của bể lắng tạo ra các bông cặn có kích thước
lớn nên dễ dàng lắng xuống đáy bể. Đáy bể cấu tạo hình chóp để thu gom các cặn lắng.
Cặn lắng phải được xả ra mỗi ngày vào bể thu bùn bằng cách xả van bùn ở bên cạnh bể
lắng đứng, thời gian xả bùn tùy thuộc vào lượng bùn nhiều hay ít, có thể theo dõi nước xả
cho đến khi không còn đặc hoặc hơi trong là được, thông thường thời gian xả bùn từ 5–10
phút.
Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể khử trùng. Tại đây dung dòch Javen được châm
vào nhờ bơm đònh lượng. Javen là chất oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa màng tế bào gây bệnh và
giết chúng. Từ bể chứa, nước thải tự chảy đến ngăn thoát nước rồi được xả ra rạch.
Bể khử trùng là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải. Sau khi
qua bể khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn loại B theo TCVN5945-1995
và có thể xả vào nguồn tiếp nhận.
Phần bùn lắng ở bể thu bùn được đưa tới bể nén bùn. Bể nén bùn có tác dụng làm

giảm độ ẩm và thể tích của bùn, nước sau khi tách bùn quay ngược về bể điều hòa. Bùn
sau khi qua bể nén bùn sẽ được bơm đến máy ép bùn, ở đây bùn được làm khô hơn rồi
được vận chuyển ra bãi thải. Lượng nước từ máy ép bùn được đưa về bể điều hòa.
2.2.2.3 Mặt bằng trạm xử lý nước thải

Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
10
MẶT BẰNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
HẦM BƠM
ĐẤT XÂY
DỰNG GIAI
ĐOẠN 2
BỂ
ĐIỀU HÒA
BỂ
AEROTEN
NHÀ ĐIỀU HÀNH
BỂ LẮNG BÙN
BỂ THU BÙN
BỂ KHỬ TRÙNG
NGĂN
THOÁT NƯỚC
NHÀ CHỨA
MÁY ÉP BÙN
BỂ NÉN BÙN
ĐẤT XÂY DỰNG GIAI ĐOẠN 2
ĐẤT XÂY DỰNG GIAI ĐOẠN 2
NHÀ BẢO VỆ
NHÀ Ở CÔNG NHÂN

CỔNG VÀO

Hình 2.1 Mặt bằng trạm xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức


Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
11
2.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BỂ USBF ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Bể USBF được thiết kế dựa trên mô hình động học xử lý BOD, nitrat hóa
(nitrification) và khử nitrat (dinitrification) của Lawrence và McCarty, lần đầu tiên được
giới thiệu ở Mỹ những năm 1990, sau đó được áp dụng ở châu Âu từ năm 1998 trở lại đây.
Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới mô hình của Lawrence và McCarty được áp dụng kết
hợp trên nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm của mỗi nước.
Ở nước ta cũng có một số nghiên cứu về công nghệ này như: “Nghiên cứu xử lý
nước thải đô thò bằng công nghệ sinh học cải tiến USBF (the Upflow Slugde Blanket
Filter)” được báo cáo tại hội nghò khoa học tháng 12-2005, trường Đại học Khoa Học Tự
Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM và đăng Tuyển tập các kết quả nghiên cứu khoa học
5 năm (2000-2005) khoa môi trường; “Nghiên cứu xử lý nước thải đô thò bằng công nghệ
bùn hoạt tính cải tiến USBF (the Upflow Slugde Blanket Filter)” đề tài nghiên cứu khoa
học cấp bộ (trọng điểm Đại Học Quốc Gia). Kết quả nghiên cứu trong các báo cáo này thì
hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm là khá cao, nước thải sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn loại
A. Hiệu quả xử lý cụ thể của một số chỉ tiêu như sau: SS 96%, COD 97,5%, BOD
5
99,2%,
N 96,6% và P 95,24%.

Hình 2.1 Bể USBF bằng thép không gỉ ở Strathmore, Alberta, Anh

Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2

Nguyễn Hàn Mộng Du
12
CHƯƠNG III– NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Xác đònh hiệu quả xử lý COD theo tải lượng: thay đổi thời gian lưu nước để khảo
sát hiệu quả xử lý nước thải của mô hình.
- Xác đònh lượng bùn hoạt tính tuần hoàn thích hợp: thay đổi lượng bùn hoạt tính
tuần hoàn để xác đònh lượng bùn thích hợp tuần hoàn cho hệ thống.
3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2.1 Mô hình bể USBF

Hình 3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mô hình USBF
Ghi chú:
T1. Thùng chứa nước thải
T2. Ngăn thiếu khí (Anoxic)
T3. Ngăn hiếu khí
T4. Ngăn lắng lọc (USBF)
P1. Bơm nước thải
P2. Bơm bùn
P3. Bơm khí nén
V1. Van nước thải
V2. Van tuần hoàn bùn
V3. Van xả bùn
V4, V5: Các van khí nén
Q1. Lưu lượng kế nước thải
Q2. Lưu lượng kế bùn tuần
hoàn
Q3. Lưu lượng kế khí nén
K. Thanh phân phối khí

S1, S2, S3, S4, S5: Các vò trí
lấy mẫu
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
13
3.2.1.1 Cấu tạo mô hình
Cấu tạo mô hình được trình bày ở hình 1. Mô hình có thể tích 100 lit gồm có 3
module chính: ngăn thiếu khí (Anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lắng lọc bùn sinh
học dòng ngược (USBF). Nước thải trong thùng chứa T1 được sục khí liên tục nhằm cân
bằng nồng độ trong suốt quá trình thí nghiệm và tránh hiện tượng phân hủy kò khí gây mùi
hôi. Sau đó nước thải được máy bơm đònh lượng P1 vào ngăn thiếu khí, bơm P1 được trang
bò van điều chỉnh lưu lượng V1 và lưu lượng kế Q1 để kiểm soát lưu lượng nước thải bơm
vào hệ thống. Nước thải từ ngăn thiếu khí T2 tự chảy đến ngăn hiếu khí T3 theo nguyên lý
bình thông nhau qua khe hở ở phần dưới mô hình. Không khí được cấp vào ngăn hiếu khí
T3 bằng hệ thống sục khí bao gồm các ống phân phối khí (diffuser) K phân bố dưới đáy
ngăn hiếu khí và được nối với máy thổi khí P3, lưu lượng khí được theo dõi và điều chỉnh
bằng lưu lượng kế Q3 và van V4. Nước thải tiếp tục đi qua ngăn lắng T4 theo nguyên lý
bình thông nhau qua khe hở giữa vách ngăn của ngăn USBF và chảy ngược lên máng thu
nước đặt phía trên ngăn USBF và dẫn nước sau xử lý ra ngoài. Bùn lắng đọng dưới đáy
ngăn lắng sẽ được bơm bùn P2 bơm tuần hoàn lại ngăn thiếu khí T2, một phần sẽ được
thải bỏ qua van xả V3. Lưu lượng bùn tuần hoàn được kiểm soát và điều chỉnh bằng van
V2 và lưu lượng kế Q2. Các thiết bò cần thiết khác bao gồm: 1 máy bơm nước thải đầu
vào, 1 máy bơm bùn và 1 máy thổi khí, 2 lưu lượng kế nước, 1 lưu lượng kế khí, van điều
chỉnh, thanh phân phối khí…
3.2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của mô hình
Mô hình được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ C, quá trình nitrat
hóa/khử nitrat và loại bỏ dinh dưỡng (N, P). Nước thải trước khi xử lý bằng mô hình được
lấy từ bể điều hòa đã được loại bỏ chất rắn, sau đó được bơm đònh lượng vào ngăn thiếu
khí trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn, ngăn này có vai trò như ngăn chọn lọc thiếu khí
(Anoxic selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic selection) và chọn lọc

trao đổi chất (Metabosilism selection) để làm tăng cương hoạt động của vi sinh vật tạo
bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật
hình sợi gây vón bùn và nổi bọt. Quá trình loại bỏ C, khử nitrate và loại bỏ P diễn ra trong
ngăn này. Sau đó nước thải chảy tự động từ ngăn thiếu khí qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở
dưới đáy ngăn USBF. Ở đây Oxy được cung cấp nhờ các ống cung cấp khí qua một máy
bơm khí. Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF và di chuyển từ dưới lên,
ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳng đứng. Đây chính là giai đoạn thể
hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học dùng chính khối bùn hoạt
tính. Phần nước trong đã đươc xử lý phía trên chảy tràn vào mương thu khí đầu ra và tự
động chảy ra ngoài. Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn
trở lại ngăn thiếu khí.
3.2.1.3 Các quá trình diễn ra trong hệ thống
- Quá trình khử C
Đây là một trong các quá trình chính được thiết kế cho mô hình USBF. Quá trình
này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải vì nó ảnh hưởng đến các quá
trình khác. Các vi sinh vật sử dụng nguồn C từ các chất hữu cơ của nước thải để tổng hợp
các chất cần thiết cung cấp cho sinh trưởng và phát triển, sinh sản tế bào mới…Trong mô
hình USBF, quá trình khử C được diễn ra ở cả 3 ngăn thiếu khí, hiếu khí và ngăn USBF.
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
14
- Quá trình nitrat hóa (Nitrification) và khử nitrat hóa (Detrinification)
Trong tất cả các phương pháp được sử dụng để loại bỏ nitơ, kết hợp hai quá trình
nitrat hóa và khử nitrat là phương pháp có hiệu suất cao, ổn đònh và giảm giá thành xử lý
do đơn giản được hệ thống, tiết kiệm diện tích cho việc thiết lập hệ thống. Trong mô hình
nghiên cứu này, hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat được kết hợp trong một hệ thống
nhưng diễn ra trong hai ngăn khác nhau là ngăn thiếu khí và ngăn hiếu khí.
Quá trình nitrat hóa diễn ra chủ yếu trong ngăn hiếu khí của hệ thống. Đây là quá
trình tự dưỡng, vi khuẩn oxy hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước (trước hết là Amonia,
NH

4
+
) để lấy năng lượng cung cấp cho sự phát triển và sinh sản của chúng.
NH
4
+
+ 2 O
2
è NO
3
-
+ 2 H
+
+ H
2
O
Quá trình diễn ra qua hai giai đoạn nối tiếp nhau: giai đoạn nitrit hóa và giai đoạn
nitrat hóa.
+ Giai đoạn nitrit hóa: NH
4
+
sẽ được oxy hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn nitrit
hóa (Nitrosomonas và Nitrosospira) theo phương trình phản ứng sau:
NH
4
+
+ 1,5 O
2
è NO
2

-
+ 2 H
+
+ H
2
O
+ Giai đoạn nitrat hóa: NO2- sẽ được chuyển thành NO3- nhờ vi khuẩn nitrat
hóa (Nitrobacteria) theo phương trình phản ứng sau:
NO
2
-
+ 0,5 O
2
è NO
3
-

Quá trình khử nitrat diễn ra chủ yếu trong ngăn thiếu khí, là quá trình khử nitrat tạo
ra sản phẩm cuối cùng là nitơ phân tử
NO
3
-
è N
2

Trong quá trình này dòng tuần hoàn bùn từ ngăn hiếu khí đến ngăn thiếu khí đóng
một vai trò rất lớn về mặt cung cấp nguyên liệu cho vi sinh vật hoạt động kể cả NO
3
-
(sản

phẩm của quá trình nitrat hóa diễn ra trong ngăn hiếu khí). Đồng thời dòng tuần hoàn bùn
sẽ mang theo các vi sinh vật, nguồn C tham gia vào quá trình. Đây cũng là một trong
những ưu điểm của mô hình này là do sự liên kết giữa các module thực hiện các chức
năng khác nhau trong cùng một hệ thống đơn giản.
- Quá trình khử Phospho
Phospho có trong nước thải cả dưới dạng các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Các vi sinh
vật sử dụng P dưới dạng orthophosphate, polyphosphate để duy trì hoạt động, dự trữ và
vận chuyển năng lượng và phát triển tế bào mới…
Trong mô hình USBF, việc kết hợp 3 module thiếu khí, hiếu khí và lọc sinh học
cùng với dòng tuần hoàn bùn hoạt tính tạo nên dòng liên tục. Quá trình khử P được kết
hợp với quá trình khử C, quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Việc kết hợp các module cũng
như các quá trình hỗ trợ của các vi sinh vật được luân phiên trong các điều kiện thiếu khí
và yếm khí, từ đó thúc đẩy các quá trình xử lý diễn ra vượt trội hơn mức bình thường.
Nước thải vào ngăn thiếu khí đầu tiên, ở đây trong môi trường thiếu khí, các vi
khuẩn sẽ tác động phân giải các hợp chất chứa P trong nước thải để giải phóng P. Dòng P
hòa tan (Soluble phosphorus) từ ngăn thiếu khí theo dòng nước qua ngăn hiếu khí được các
vi khuẩn ưa P hấp phụ và tích lũy. Các vi khuẩn này hấp phụ P cao hơn mức bình thường
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
15
vì ngoài việc phục vụ cho việc tổng hợp và duy trì tế bào, vận chuyển năng lượng, chúng
còn tích lũy một lượng dư vào trong tế bào để sử dụng cho giai đoạn hoạt động sau. Trong
ngăn USBF, nhờ quá trình lắng của bùn hoạt tính nên P sẽ được loại bỏ. Ngoài ra, nhờ
dòng bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại nên một số vi khuẩn ưa P sẽ được tuần hoàn trở lại
ngăn thiếu khí sẽ tiếp tục phát triển và hấp phụ các P hòa tan có trong ngăn hiếu khí.
- Quá trình lọc sinh học và lắng trong ngăn USBF
Ngăn USBF là một module đóng vai trò cực kỳ quan trọng, ưu điểm chính của mô
hình được thể hiện ở module này. Quá trình lọc dòng ngược với quá trình lắng diễn ra ở
đây. Ngăn USBF có dạng hình trụ chóp ngũ diện úp ngược, đáy là hình chữ nhật hướng
lên, đỉnh hướng xuống, mặt bên là các hình tam giác. Vì vậy việc thu hồi bùn lắng và tuần

hoàn bùn rất thuận lợi và dễ dàng. Từ trên xuống dưới, ngăn USBF có thể chia thành 3
vùng: vùng nước trong trên cùng, vùng tiếp theo là vùng có lớp bùn lơ lững chưa lắng
đóng vai trò như một lớp lọc sinh học và cuối cùng ở đáy là vùng nén của bùn lắng. Dòng
hỗn hợp nước thải và bùn đi vào ngăn USBF từ dưới di chuyển lên trên nên dòng hỗn hợp
nước thải chứa bùn hoạt tính sẽ có vận tốc giảm dần, nghóa là bùn hoạt tính sẽ di chuyển
chậm dần và lơ lững trong vùng bùn lơ lững lâu hơn do các lý do sau:
+ Do hình dạng của ngăn USBF có thể tích tăng dần từ dưới lên tạo nên
gradient vận tốc di chuyển của dòng nước và bùn hoạt tính giảm dần từ dưới đáy
lên trên theo phương thẳng đứng.
+ Do các hạt bùn gắn kết lại với nhau tạo ra các bông bùn, chúng tạo ra một lớp
cản làm giảm vận tốc dòng vào và đóng vai trò như một lớp lọc. Khi các bông
bùn đủ nặng chúng sẽ lắng xuống đáy tạo nên gradient vận tốc di chuyển của
của dòng bùn lắng từ trên xuống ngược với dòng dòch chuyển của nước.
+ Sự tuần hoàn bùn hoạt tính ở đáy ngăn USBF tạo ra một gradient vận tốc
hướng xuống. Điều này thật có ý nghóa vì hiệu suất lọc và tiếp tục xử lý sinh học
sẽ nâng cao hơn so với bể lọc truyền thống.
3.2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống
Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của hệ thống, dưới đây là một
số điều kiện cơ bản ảnh hưởng tới sự phát triển của vi sinh vật và đến khả năng xử lý của
hệ thống:
- Chế độ thủy động: Chế độ thủy động là một trong những yếu tố rất quan trọng
trong quá trình xử lý vì nó ảnh hưởng tới sự tiếp xúc của bùn hoạt tính với nước
thải, trạng thái lơ lững và sự phân bố bùn lơ lững đồng đều…Yêu cầu phải đảm bảo
dòng thủy động như yêu cầu thiết kế, nếu không thì hệ thống sẽ không vận hành
được hay hiệu quả xử lý không cao.
- Hàm lượng oxy hòa tan (DO): Đây là một trong các thông số quan trọng nhất trong
xử lý nước thải. Nhu cầu DO tùy thuộc vào yêu cầu thiếu khí, kỵ khí hay hiếu khí.
Trong mô hình này, DO trong ngăn thiếu khí vào khoảng 0,2mg/l và trong ngăn
hiếu khí là khoảng 2 – 4 mg/l. Như vậy ngăn thiếu khí không cần sục khí còn ngăn
hiếu khí phải sục khí. Các bóng khí phải thật mòn để có thể dễ dàng hòa tan vào

trong nước thải.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trong hệ thống ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật và khả
năng hòa tan của oxy hòa tan trong nước. Nếu nhiệt độ quá cao thì vi sinh vật có
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
16
thể bò chết. Ngược lại nếu nhiệt độ quá thấp , quá trình thích nghi, sinh trưởng và
phát triển của vi sinh vật sẽ bò chậm lại, quá trinh nitrat hóa, lắng,… bò giảm hiệu
suất rõ rệt. Nhiệt độ tối ưu là khoảng từ 20 – 35
0
C phù hợp với nhiệt độ phòng thí
nghiệm.
- pH: Ảnh hưởng tới sự tồn tại và các quá trình hoạt động của hệ thống enzyme vi
sinh vật, các quá trình lắng, tạo bông bùn… ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý vi sinh
vật. Khoảng pH tối ưu là từ 6,5 – 8,5. Nước thải đô thò thường có khoảng pH này.
- Yếu tố dinh dưỡng (cơ chất hay chất nền): Các chất dinh dưỡng như C, N, P … Đây
là các yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Do đó, quá
trình vận hành phải theo dõi yếu tố này. Ở một số hệ thống xử lý nước thải người
ta thường bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật. Tuy nhiên trong
mô hình USBF thì không cần thiết phải thêm vào do thiết kế quá trình đặc biệt đã
đảm bảo các điều kiện dinh dưỡng hỗ trợ lẫn nhau của các công đoạn của vi sinh
vật, mặt khác trong nước thải hầu như đã chứa đủ những chất dinh dưỡng cần thiết.
3.2.2 Chế độ vận hành
3.2.2.1 Vò trí lắp đặt mô hình
Mô hình được lắp đặt và vận hành tại khuôn viên trạm xử lý nước thải chợ Đầu
mối nông sản thực phẩm Thủ Đức nhằm thuận tiện cho việc lấy nước thải và bùn.
Hình 3.1 Mô hình bể USBF tại chợ Đầu mối Thủ Đức
3.2.2.2 Mẫu nước thải
Mẫu nước thải nghiên cứu là nước thải chợ, nước thải này có đặc tính ô nhiễm
chất hữu cơ và dinh dưỡng cao được lấy từ bể điều hòa của trạm xử lý nước thải, chuyển

vào thùng chứa của mô hình, tại đây có hệ thống sục khí để cân bằng nồng độ trong suốt
quá trình thí nghiệm.
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
17
3.2.2.3 Bùn hoạt tính
Được lấy tại bể lắng 2 của trạm xử lý, cung cấp dinh dưỡng, Oxy, nước thải trong
bể riêng để tạo hoạt tính bùn, duy trì nồng độ bùn X = 10.000 – 15.000 mg/l và SVI = 80 –
120. Kiểm tra các thông số trên trước khi pha vào mô hình.
3.2.2.4 Xác đònh các thông số động học các quá trình khử các chất dinh dưỡng trong
vùng thiếu khí, hiếu khí và lắng
- Bước 1: Vì mô hình được đặt tại vò trí lấy mẫu nước và mẫu bùn nên không cần
nhiều thời gian để chạy giai đoạn thích nghi. Giai đoạn này ta lấy nước thải chạy
với thời gian lưu nước (HRT) khoảng 4h (bơm nước với lưu lượng bơm Q =
13,825L/h) , nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí (X) khoảng 3500. Tính toán lượng
bùn cần tuần hoàn theo lý thuyết là Q
bth
= 0,72 L/h.
- Bước 2: Thay đổi nồng độ bùn để xác đònh lượng bùn tối ưu: giữ nguyên tỷ lệ tuần
hoàn bùn, tăng nồng độ bùn trong mô hình bằng cách không thải bỏ bùn, lấy mẫu
nước thải tại ngăn hiếu khí để xác đònh nồng độ bùn, theo dõi cho đến khi nào hiệu
suất xử lý COD giảm xuống thì ngưng thí nghiệm.
3.2.2.5 Xác đònh thời gian lưu nước tối ưu để xử lý chất dinh dưỡng
- Bước 4: Thay đổi lưu lượng cấp vào từ thấp đến cao, thời gian lưu nước giảm dần,
8h, 6h, 4h, 3h, 2h và1h ở ngăn hiếu khí. Lấy mẫu trước và sau xử lý để xác đònh
hiệu suất xử lý COD.
- Bước 5: Thay đổi lượng tuần hoàn bùn theo tuần tự 50%, 60%, 70%, 80%, 90% và
100%. Lấy mẫu trước và sau xử lý để xác đònh hiệu suất xử lý COD.
3.2.3 Phương pháp phân tích
Mẫu được lấy dựa theo thời gian lưu nước của hệ thống và được phân tích tại

phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường và Tài nguyên. Cách
phân tích mẫu được liệt kê ở bảng 3.1
Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích mẫu nước
Thông số Phương pháp Thiết bò đo
pH
Điện cực pH kế
SS
Sấy Tủ sấy
Độ đục
Quang phổ Máy Spectrophotometer
COD
Đun hoàn lưu kín K
2
Cr
2
O
7
, chuẩn độ
BOD
5

Winkler cải tiến Ủ ở 20
0
C, 5 ngày, đònh phân
Tổng N
Kjeldahl H
2
SO
4
, chuẩn độ

Tông P
So màu Máy Spectrophotometer


Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
18
CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI BAN ĐẦU
Kết quả phân tích nước thải lấy tại bể điều hòa của trạm xử lý nước thải chợ Đầu
mối Thủ Đức như bảng 4.1
Bảng 4.1 Tính chất nước thải đầu vào mô hình
Lần phân tích pH Độ dục COD BOD5
åN åP
SS
Lần 1 6,48 92,3 534,4
Lần 2 6,97 286 365 446
Lần 3 6,78 52,5 392,32
Lần 4 7,2 84 355,2
Lần 5 7,15 65,7 436 320 8,6
Lần 6 7,37 64,2 342,4 200 35
Lần 7 7,35 444,4 12,4
Lần 8 6,72 450 510
Lần 9 7,54 95,2 290
Lần 10 327 30,8
Lần 11 368 43,12
Lần 12 450 43,4
Dựa vào bảng kết quả ta có thể kết luận nước thải của chợ có các chỉ tiêu ô nhiễm
tương đối cao, có chứa thành phần hữu cơ cao, dễ phân hủy sinh học. Tỷ lệ BOD

5
/COD
khoảng 0,64, BOD
5
:N:P khoảng 30:3:1. Nước thải có nồng độ như vậy rất phù hợp với quá
trình xử lý sinh học kết hợp cũng như rất phù hợp với mô hình bể USBF.

4.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC
Sử dụng hai phương trình sau để tìm các thông số động học (K, K
s
, Y và K
d
) từ các
số liệu thu thập được:
KSK
K
SS
X
U
s
11
.
1
0
+=
-
=
q
(4.1)
d

su
c
K
X
r
Y --=
q
1
(4.2)
Hai phương trình trên có dạng phương trình đường thẳng y = ax + b. Các biến số và
thông số của 2 phương trình trên có thể trình bày như bảng 4.2
Bảng 4.2 Các biến số và thông số của các phương trình
Phương trình y x a b
KSK
K
U
s
11
.
1
+=
1/U 1/S K
s
/K 1/K
d
c
KYU -=
q
1

1/q
c
U Y - K
d


Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
19
Đồ thò xác đònh K và K
s
y = 129,62x + 0,5751
R
2
= 0,7288
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025
x
y
4.2.1 Xác đònh tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và hằng số bán tốc độ Ks
(mg/L)
Các thông số động học để xác đònh tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và

hằng số bán tốc độ K
s
(mg/L) được trình bày ở bảng 4.3 và hình 4.1
Bảng 4.3 Các thông số dùng để tính tốc độ sử dụng cơ chất riêng K
(1/ngày) và hằng số bán tốc độ K
s
(mg/L)
X (mg/L) q (ngày) S
o
(mg/L) S (mg/L) S
o
- S (mg/L) y x
3500 0,307 454,24 54,00 400,24 2,6866 0,0185
3500 0,269 310,25 42,00 268,25 3,5074 0,0238
3500 0,230 333,47 75,80 257,67 3,1298 0,0132
3500 0,192 301,92 72,00 229,92 2,9230 0,0139
3500 0,154 370,60 82,20 288,40 1,8642 0,0122
3500 0,134 291,04 85,32 205,72 2,2868 0,0117
3500 0,115 377,74 94,56 283,18 1,4239 0,0106
3500 0,096 382,50 110,78 271,72 1,2367 0,0090
3500 0,077 246,50 102,50 144,00 1,8668 0,0098
3500 0,058 277,95 168,40 109,55 1,8404 0,0059
3500 0,045 312,80 185,40 127,40 1,2309 0,0054
3500 0,038 382,50 224,40 158,10 0,8502 0,0045
Trong đó: X (mg/L) là nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí
q (ngày) là thời gian lưu nước trong ngăn hiếu khí
S
0
, S (mg/L) là nồng độ COD đầu vào và đầu ra của ngăn hiếu khí

SS
X
y
-
=
0
q

S
x
1
=

Hình 4.1 Đồ thò xác đònh K và K
s


Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
20
Đồ thò xác đònh Y và K
d
y = 1,8925x - 0,0702
R
2
= 0,6793
0
0,5
1
1,5

2
2,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
x
y
4.2.2 Xác đònh hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào
K
d

Các thông số động học để xác đònh tốc độ sử dụng cơ chất cực đại Y (mgVSV/mg)
và hệ số phân hủy nội bào K
d
(1/ngày) được trình bày ở bảng 4.4 và hình 4.2
Bảng 4.4 Các thông số dùng để tính hệ số năng suất sử dụng cơ
chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào K
d

X (mg/L) q (ngày) q
c
(ngày) S
o
(mg/L) S (mg/L) S
o
- S (mg/L) Y X
3500 0,307 10 454,24 54,00 400,24 0,1000 0,3722
3500 0,269 9,8 310,25 42,00 268,25 0,1020 0,2851
3500 0,230 7,8 333,47 75,80 257,67 0,1282 0,3195
3500 0,192 8,2 301,92 72,00 229,92 0,1220 0,3421
3500 0,154 6,7 370,60 82,20 288,40 0,1493 0,5364
3500 0,134 7,8 291,04 85,32 205,72 0,1282 0,4373

3500 0,115 5,4 377,74 94,56 283,18 0,1852 0,7023
3500 0,096 3,2 382,50 110,78 271,72 0,3125 0,8086
3500 0,077 4,1 246,50 102,50 144,00 0,2439 0,5357
3500 0,058 3,6 277,95 168,40 109,55 0,2778 0,5434
3500 0,045 2,8 312,80 185,40 127,40 0,3571 0,8124
3500 0,038 2,6 382,50 224,40 158,10 0,3846 1,1763
Trong đó: X là nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí
q
c
là tuổi của bùn
S
0
, s là nồng độ COD đầu vào và đầu ra ngăn hiếu khí

c
y
q
1
=
;
X
SS
x
q
-
=
0

Hình 4.2 Đồ thò xác đònh Y và K
d

Từ hai đồ thò của hình 4.1 và 4.2 ta có thể xác đònh kết quả các thông số động học
như sau: K = 1,47; K
s
= 74,545; Y = 1,89; K
d
= 0,07. Ý nghóa của các thông số động học
này như sau:
Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
21
Tốc độ sử dụng cơ chất riêng K = 1,47 ngày
-1
nghóa là 1g bùn hoạt tính sẽ tiêu thụ
hết 1,47g COD trong một ngày. Tốc độ này khá lớn chứng tỏ khả năng sử dụng các chất
dinh dưỡng của vi sinh vật là khá cao.
Hằng số bán tốc độ K
s
= 74,545 mg/L nghóa là tại thời điểm tốc độ tăng trưởng
bằng ½ tốc độ cực đại thì nồng độ cơ chất (COD) bằng 74,545.
Hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y = 1,89 mgVSV/mg nghóa là cứ tiêu thụ
1mg COD thì có 1,89 mg bùn hoạt tính được sản sinh. Hệ số này là rất cao chứng tỏ khả
năng hấp thu cơ chất của bùn hoạt tính là rất lớn hay hoạt tính của bùn rất mạnh.
Hệ số tốc độ phân hủy nội bào K
d
= 0,07 ngày
-1
nghóa là trong một ngày, cứ 1g
sinh khối được tạo ra thì 0,07g bò mất đi để duy trì tế bào mới hay bò chết đi hay bò tiêu thụ
bởi các VSV ở bậc dinh dưỡng cao hơn. Hệ số này tương đối cao, điều này được giải thích
bằng tuổi của nồng độ bùn cao. Hơn nữa phần sinh khối chết đi đóng vai trò quan trọng

cho hệ thống USBF vì chúng cung cấp nguồn Cacbon và năng lượng nội tại cho các VSV ở
ngăn thiếu khí khi chúng được tuần hoàn trở lại.
Các thông số động học trên đã chứng minh vì sao mô hình bể USBF lại có hiệu
quả xử lý cao.

4.3 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BÙN TỐI ƯU
Kết quả xử lý COD theo nồng độ bùn được trình bày ở bảng 4.5 và hình 4.3. ta thấy
nồng độ bùn hoạt tính có thể duy trì đến rất cao, nồng độ bùn đến 5000 mg/L mà hiệu quả
xử lý vẫn đạt 80,1%. Nồng độ bùn tối ưu là khoảng 3500 mg/L, ở nồng độ nhỏ hơn 3500
mg/L thì hiệu quả xử lý tăng khi nồng độ bùn tăng, còn với nồng độ lớn hơn 3500 mg/L thì
ngược lại.
Lúc đầu, khi hàm lượng bùn thấp thì hàm lượng VSV thấp nên VSV không thể sử
dụng hết các chất hữu cơ có trong nước thải nên hiệu quả xử lý không cao. Khi tăng nồng
độ bùn lên thì lượng VSV bắt đầu tăng và hiệu quả xử lý các chất hữu cơ tăng nhanh một
cách đáng kể. Tuy nhiên, khi hàm lượng bùn quá nhiều thì số lượng VSV quá cao, trong
nước thải không đủ nguyên liệu và Oxy cho quá trình phát triển của VSV, chúng sẽ cạnh
tranh về dinh dưỡng và năng lượng, nhu cầu về Oxy trong ngăn hiếu khí sẽ tăng lên đáng
kể. Các VSV dần dần chuyển qua giai đoạn hô hấp nội bào, làm giảm hoạt tính và số
lượng VSV và hệ quả là làm giảm hiệu quả khử COD.
Bảng 4.5 Hiệu quả xử lý COD theo nồng độ bùn X (mg/L)
X (mg/L) S
o
(mg/L) S (mg/L) H (%)
1000 450,00 179,52 60,1
1500 290,00 82,00 71,7
2000 444,40 75,65 83,0
2500 392,32 60,64 84,5
3000 402,30 53,70 86,7
3500 546,00 45,60 91,6
4000 365,00 33,60 90,8

4500 355,20 57,60 83,8
5000 342,40 68,26 80,1

Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2
Nguyễn Hàn Mộng Du
22
Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD theo nồng độ bùn X (mg/L)


4.4 XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯNG
Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng COD được trình bày ở bảng 4.6 và hình 4.4. Tải
trọng thích hợp khoảng 2,34 kgCOD/m
3
.ngày, hiệu quả xử lý đạt tới khoảng 91,9%. Khi
tải trọng tăng dần đến 2,34 kgCOD/m
3
.ngày thì hiệu quả tăng dần. Nếu tải trọng quá nhỏ
thì lượng chất hữu cơ cung cấp cho VSV không đủ để thực hiện các quá trình xử lý nên
hiệu quả xử lý không cao. Còn nếu tải lượng quá lớn thì lượng chất hữu cơ sẽ vượt xa mức
đồng hóa của VSV tham gia quá triình xử lý nên hiệu quả xử lý cũng giảm đáng kể.
Bảng 4.6 Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng L (kgCOD/m
3
.ngày)
S
o
(mg/L) HTR (ngày) L (kgCOD/m
3
.ngày) S (mg/L) H (%) F/M
436,00 0,2304 1,26 65,76 84,9 0,3503
355,20 0,2688 1,37 57,60 83,8 0,2446

392,32 0,3072 1,46 60,64 84,5 0,2364
365,00 0,1536 3,48 33,60 90,8 0,4399
534,40 0,1920 2,34 43,20 91,9 0,5153
450,00 0,1344 3,24 88,63 80,3 0,6199
290,00 0,0960 3,57 82,00 71,7 0,5592
342,40 0,0768 4,62 68,26 80,1 0,8254
368,00 0,0448 8,15 148,32 59,7 1,5207
327,00 0,0576 9,28 134,72 58,8 1,0510
450,00 0,0384 7,73 179,52 60,1 2,1695

Hiệu quả xử lý COD theo nồng độ bùn
0
20
40
60
80
100
100015002000250030003500400045005000
X (mg/L)
H (%)