xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Việt nam

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 1
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây nước ta còn nghèo nàn và lạc hậu vấn đề môi trường không được
chú trọng đúng nghóa. Sau quá trình cải cách đúng đắn, với quá trình công nghiệp
hóa-hiện đại hóa đất nước giúp đời sống không ngừng nâng cao về vật chất lẫn
tinh thần…đồng thời môi trường thay đổi theo chiều hướng xấu đi. Nguyên nhân
chính xuất phát từ việc chưa chú trọng thích đáng các vấn đề môi trường trong
quá trình phát triển, không có sự quản lí môi trường chặt chẽ…
Nước thải mối quan tâm hàng đầu, các cơ sở sản xuất, nhà máy sử dụng nguồn
nước sạch để sản xuất, sinh hoạt…để rồi trả lại chính nguồn nước đó nhưng đã
thay đổi hoàn toàn về chất lượng. Nước này được xả trở lại các dòng sông để rồi
phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi. Yêu cầu cấp thiết các cơ sở sản
xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện
các giải pháp để xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các tiêu chuẩn nhà
nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan đòa phương chòu trách nhiệm) trước khi
xã ra nguồn tiếp nhận. Nhà nước có vai trò quan trọng để đảm bảo họ thực hiện,
cần ban hành luật đònh phù hợp và các biện pháp cưỡng chế bắt buộc thực thi
cũng như các giải pháp khuyết khích mọi người thực hiện nghóa vụ của mình.
Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ cơ sở sản xuất hay
nhà máy nào đều cũng không đơn giản, nó đòi hỏi kinh phí thực hiện (xây dựng,
vận hành, sữa chữa, bảo trì…), cũng như diện tích đất xây dựng khá lớn. Chính
điều này làm cho các chủ sản xuất e ngại và không muốn chấp hành dù biết rằng
nước thải của họ ảnh hưởng đến môi trường, và hành động này vi phạm với luật
đònh. Nhưng nếu cải thiện hệ thống xử lý sao cho kinh phí xây dựng giảm xuống
(ít công trình, thiết bò…), chí phí vận hành không cao (tốn ít năng lượng, không sử
dụng hóa chất, không cần nhiều nhân lực…), hệ thống làm việc ổn đònh (công
nghệ linh động, hiệu quả…), diện tích đất không chiếm quá nhiều (giảm công

nghệ, kết hợp các công trình chung một bể), việc điều hành hệ thống phải đơn
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 2
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
giản (cơ chế tự động)…các chủ sản xuất sẽ thực hiện với tinh thần và trách nhiệm
cao, từ đó giúp uy tín doanh nghiệp cũng tăng theo.
Một công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới hội đủ các điều
trên chính là bể xử lý sinh học SBR (Sequencing Bacth Reators), tuy nhiên ở Việt
Nam chưa có nhiều nghiên cứu cũng, ứng dụng đúng với khả năng của công nghệ
này. Vì vậy mà đề tài “Nghiên cứu mô hình SBR phục vụ tính toán, thiết kế hệ
thống xử lý nước thải công ty LAFIMEXCO, Long An” được chọn để thực hiện.
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm ra biện pháp tối ưu mới để khuyết khích doanh nghiệp thực hiện trách
nhiệm, nghóa vụ môi trường của mình
Đưa ra các phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho công
ty LAFIMEXCO
Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản của công nghệ SBR
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu tổng quan, các tác động môi trường (nước thải), cũng như biện pháp
khống chế, khắc phục của ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam.
Tìm hiểu về công ty LAFIMEXCO cũng như các vấn đề môi trường liên quan,
trong đó chú trọng nhất là vấn đề nước thải.
Nghiên cứu các mô hình thực nghiệm, công trình thực tiễn (lắng, SBR, ao sinh
học…) theo phương án đề xuất
Tổng hợp dữ liệu thực nghiệm tìm các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả
xử lý của công nghệ đưa ra.
Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công trình, thiết bò trong hệ thống xử lý, mô
phỏng chi tiết hệ thống.
4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Vì giới hạn thời gian, kinh phí, kiến thức, kinh nghiệm…nên không tránh khỏi
điều sai xót, mong nhận được ý kiến đóng góp từ q thầy cô và các bạn.

SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 3
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ
NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN VIỆT NAM
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 4
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1. LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1. Một Số Khái Niệm Cơ Bản
1.1.1. Thành phần chất rắn
Hình 1: Thành phần chất rắn trong nước thải
1.1.2. Thành phần COD
Hình 2: Thành phần COD trong dòng thải (nguồn [9])
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 5
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Thành phần COD và phương pháp xác đònh:
Không như BOD, có một phần COD là không phân huỷ sinh học được nên
được phân biệt riêng ra. Và mức quan tâm tiếp theo là dạng lơ lửng hay dạng
hạt (gồm hạt lơ lửng và hạt dạng keo)
nbsCOD, không phân huỷ sinh học dạng hoà tan, lượng COD còn lại trong
nước thải sau khi qua xử lý bùn hoạt tính
nbpCOD, không phân huỷ sinh học dạng hạt, góp phần làm tăng tổng
lượng bùn hình thành. Vì nbpCOD là chất hữu cơ, nên góp phần vào nồng độ
VSS trong nước thải và hỗn dòch lỏng trong bùn hoạt tính nên ở đây xem như
là chất rắn lơ lửng bay hơi không phân huỷ sinh học-nbVSS
rbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học nhanh bởi dạng hoà tan, tiêu huỷ
nhanh bởi sinh khối. Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình động học của bùn hoạt
tính
sbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học chậm bởi dạng hạt, thông số vô
cùng quan trọng trong thiết kế bể bùn hoạt tính. Muốn xác đònh đầu tiên phải

cho hoà tan với enzym.
sCOD, lượng COD dạng hòa tan, để xác đònh ta sử dụng phương pháp lọc
(0,45 µm). Trong đó sCOD bao gồm rbCOD, một ít COD dạng keo và nbsCOD
Tỉ lệ bCOD/BOD, giá trò thường lớn hơn (1,6-1,7 nước thải sinh hoạt) so
với tỉ lệ UBOD/BOD (1,5 nước thải sinh hoạt) bởi bCOD không phải bò oxy
hoá hết mà một phần được chuyển thành sinh khối. Phương trình cân bằng xác
đònh bCOD:
1, 42* * *
d H
bCOD UBOD f Y bCOD= +
Trong đó:
+f
d
: tỉ lệ vụn tế bào, g/g
+Y
H
: hệ số sản lượng tổng hợp của vi khuẩn dò dưỡng, gVSS/gCOD
Quan hệ
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 6
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
COD = bCOD + nbCOD
bCOD ≈ 1,6*(BOD)
nbCOD = sCODe + nbpCOD
bCOD = sbCOD + rbCOD
/
1 1, 42* *( )
d H
bCOD UBOD BOD
BOD f Y
=

−
1 *
bpCOD
nbVSS VSS
pCOD
 
 
= −
 
 ÷
 
 
( / )*( )bpCOD bCOD BOD BOD sBOD
pCOD COD sCOD
−
=
−
Bảng 1: Giá trò một số thông số trong nước thải đô thò
Thông số
UBOD/BOD f
d
Y
H
Giá trò
1,5 0,15 g/g 0,4 g VSS/g COD
1.1.3. Phần tử chứa Nitrogen
Hình 3: Thành phần Nitrogen trong dòng thải (nguồn [9])
Thành phần Nitrogen và phương pháp xác đònh
TKN bao gồm Ammonia và Nitrogen hữu cơ, khoảng 60-70% TKN
nước thải đầu vào là Ammonia

SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 7
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Nitrogen hữu cơ gồm dạng hòa tan và dạng hạt, một phần trong mỗi
dạng này thì không phân huỷ sinh học. Trong đó dạng hoà tan phân huỷ
nhanh hơn dạng hạt bởi quá trình thuỷ phân xảy ra đầu tiên.
Lượng Nitrogen hữu cơ không phân huỷ xấp xỉ 6% lượng COD của VSS
không phân huỷ trong nước thải đầu vào
Nitrogen không phân huỷ dạng hạt được giữ lại trong bông bùn hoạt
tính và được thải chung với bùn thải, và Nitrogen không phân huỷ dạng
hoà tan là lượng Nitrogen còn lại sau xử lý
Quan hệ
TKN = NH
4
+
+ ON
ON = bON + nbON
nbON = nbsON + nbpON
1.2. Thuật Ngữ Trong Xử Lý Sinh Học
Bảng 2: Liệt kê một số đònh nghóa về các thuật ngữ sử dụng
Thuật ngữ Đònh nghóa
Chức năng trao đổi vật chất
Quá trình hiếu khí
(aerobic/oxic)
Quá trình xử lý sinh học có oxy tham gia
Quá trình kò khí
(anaerobic)
Quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện không có oxy
Quá trình thiếu khí
(anoxic)
Còn được gọi là quá trình khử Nitrate, với điều kiện thiếu oxy (1mg/L)

nitrate sẽ được chuyển hóa thành khí Nitrogen.
Quá trình tùy nghi
(Facultative)
Quá trình xử lý sinh học mà sinh vật thực hiện chức năng dù có hoặc
không có mặt của oxy
Kết hợp các quá trình
(Combined)
Kết hợp các quá trình kò-hiếu-thiếu khí với nhau trong một đơn vò để xử
lý một số nước thải đặc trưng riêng
Quá trình xử lý
Quá trình sinh trưởng
lơ lửng (Suspended-
Growth)
Quá trình chuyển đổi chất hữu cơ hay các thành phần khác trong nước
thải thành chất vô cơ, khí hoặc tế bào mới bởi vi sinh vật lơ lửng chung
dòng chất lỏng
Quá trình sinh trưởng
dính bám (Attached-
Quá trình chuyển đổi chất hữu cơ hay các thành phần khác trong nước
thải thành chất vô cơ, khí hoặc tế bào mới bởi vi sinh vật sống dính
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 8
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Growth) bám vào các vật liệu (nhựa, xứ, đá…)
Quá trình kết hợp
(Combine)
Kết hợp 2 quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám trong quá trình xử
lý
Bể xử lý (Lagoon)
Thuật ngữ chung cho những quá trình xử lý xảy ra bên trong hồ hoặc bể
với tỉ lệ của bề mặt (dài, rộng) hay độ sâu khác nhau.

Chức năng xử lý
Loại bỏ dinh dưỡng
(Nutrient removal)
Chỉ sự loại bỏ nitrogen và phosphorus bằng sự tích luỹ thành sinh khối
và sau đó tách thành phần rắn này
Loại bỏ P
Loại bỏ P bằng sự tích luỹ thành sinh khối và sau đó tách thành phần
rắn này
Loại bỏ BOD carbon
Chuyển đổi sinh học thành phần hữu cơ carbon thành những sản phẩm
cuối cùng là các mô tế bào hay các loại khí thoát ra. Trong quá trình
chuyển hoá, nếu có mặt nitrogen (các dạng hợp chất) thì sẽ được
chuyển thành Ammonia.
Nitrate hóa
(Nitrification)
Gồm 2 quá trình sinh học, đầu tiên ammonia chuyển thành nitrite sau
đó thành nitrate.
Khử nitrate
(Denitrification)
Quá trình sinh học sử dụng lại nitrate tạo thành sản phẩm cuối cùng là
khí nitrogen và các dạng khí khác
Cơ chất (Substrate)
Dùng để biểu thò chất hữu cơ hoặc dinh dưỡng được chuyển hoá trong
xử lý sinh học. Là thành phần giới hạn cho quá trình xử lý.
1.3. Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải
Chỉ giới thiệu những công trình ứng dụng trong các phương án đưa ra
1.3.1. Lưới chắn rác
Dòng nước thải có chứa các dạng cặn bã không quá lớn và phức tạp nên chọn
loại lưới chắn rác tinh.
Loại bỏ cặn bã vụn và vừa như: nhựa, giấy, kim loại, xác bã nguyên vật liệu…

có hoặc xâm nhập vào trong dòng thải, làm giảm mức độ ô nhiễm ban đầu để
tăng hiệu quả xử lý của hệ thống (thay phần nào cho bể lắng sơ cấp).
Bảo vệ các van, đường ống và máy bơm (tránh tình trạng tắt nghẽn)
Khử bỏ các chất ảnh hưởng khi muốn tái sử dụng cặn lắng từ bể lắng I
Giảm lắng cặn xảy ra ở bể điều hoà
1.3.2. Bể điều hoà
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 9
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1.3.2.1. Chỉ điều hoà lưu lượng
Bể đậy kín để tránh mùi, nước đưa lên bằng bơm.
Điều hòa lưu lượng dòng chảy
1.3.2.2. Điều hoà lưu lượng và nồng độ
Điều hòa lưu lượng (bể chứa để tập trung nước thải)
Cân bằng thành phần (chất lượng) dòng thải (quá trình khuấy trộn)
Cung cấp lượng khí ban đầu hỗ trợ cho biện pháp xử lý sinh học sau đó
Không để tích tụ các chất rắn (lắng cặn) ở đáy bể (nhờ quá trình khuấy trộn)
Không cho vi sinh kò khí hoạt dộng (cấp khí) tránh gây mùi hôi thối cũng như
các phản ứng sinh – hóa học xảy ra làm thay đổi tính chất dòng thải.
1.3.3. Bể làm thoáng
1.3.3.1. Mục đích
Nước thải sẽ được cấp lượng khí nhất đònh
Làm thoáng sơ bộ giúp cho quá trình lắng hiệu quả hơn.
Tham gia vào việc tách bỏ lượng dầu, mỡ.
Tránh quá trình phân huỷ (kò khí)
Giảm một lượng BOD
1.3.3.2. Quá trình
Đưa vào nước thải một lượng khí trong thời gian nhất đònh, lượng khí cấp bởi
máy khí nén trong khoảng 0,003-0,0113 (m
3
không khí/g nước) với thời gian lưu

nước là 20-30 phút hoặc thiết bò làm thoáng bề mặt (có hoặc không sử dụng hoá
chất) với thời gian lưu nước là 45 phút.
Khi dòng nước thải có mặt không khí, các hạt lơ lửng nhẹ(trọng lượng riêng
tương đương trọng lượng riêng của nước) có xu hướng kết dính lại với nhau trở
nên to và nặng hơn, làm tăng nhanh quá rtình lắng
Làm thoáng sơ bộ còn giúp tách loại dầu, mỡ cũng như chất rắn trong dòng
thải và đưa chúng lên bề mặt.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 10
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Với lượng khí cấp giúp tránh được quá trình phân huỷ kò khí gây mùi hôi khó
chòu và làm ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau; ngược lại với điều kiện
hiếu khí trong bể giúp cải thiện cho quá trình xử lý kế tiếp (lượng khí ban đầu)
1.3.4. Bể lắng sơ cấp
Các dạng bể lắng: hình chữ nhật, tròn, vuông. Trong đó dạng hình chữ nhật
và tròn thường phổ dụng hơn.
Hình 4: Một số loại bể lắng (lắng ngang, lắng 2 tầng, lắng li tâm)
Các vùng trong bể lắng: vùng vào, vùng lắng, vùng bùn, vùng ra
Hình 5: Các vùng khác nhau trong bể lắng
Giúp loại bỏ các thành phần trong nước thải có trọng lượng riêng nhỏ hoặc lớn
hơn trọng lượng riêng của nước.
1.3.5. Bể SBR
1.3.5.1. Giới thiệu
Sequencing Batch Reactor (Lò phản ứng theo chuỗi) là hệ thống bùn hoạt tính
kiểu làm đầy-và-rút, một hệ thống phản ứng kiểu khuấy trộn hoàn toàn bao gồm
tất cả các bước của quá trình bùn hoạt tính xảy ra trong một bể đơn nhất, hoạt
động theo chu trình mỗi ngày. SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá
trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xã cặn trong bể.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 11
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Thường có 5 pha xảy ra trong một chu kì hoạt động của bể, bao gồm: Pha đầy,

pha phản ứng, pha lắng, pha rút, pha để yên
Hình 6: Các pha và phản ứng trong một chu kì của bể SBR
Rút nước bằng thiết bò phao nổi hoặc cố đònh; thiết bò thông khí thường sử
dụng là thiết bò phun tia hoặc phân tán bọt thô đặt chìm dưới đáy
Bảng 4: Tham số thiết kế đặc trưng của SBR
[9]
Tham số
SRT
(d)
F/M
(kg BOD/kg
MLVSS*d)
Tải lượng
thể tích
(kgBOD/m
3
*d)
MLSS
(mg/l)
HRT
(h)
Giá trò
10-30 0,04-0,1 0,1-0,3 3000-5000 15-40
1.3.5.2. Những cải tiến hạn chế của công nghệ SBR
1.3.5.2.1. Cải tiến
Quá trình linh hoạt và dễ vận hành
MLSS không bò thoát ra vì chảy tràn nước do lưu lượng không đổi, quá trình
lắng tónh giúp nồng độ TSS ở đầu ra thấp
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 12
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn

Bể điều hoà, bể lắng sơ cấp, xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp và khử dinh
dưỡng có thể kết hợp lại thành một bể duy nhất
Tiết kiệm chi phí do giảm các hạn mục công trình
Giảm diện tích đất sử dụng
Hiệu quả cao và ổn đònh
1.3.5.2.2. Hạn chế
Quá trình thiết kế phức tạp, đòi hỏi kó thuật cao với cơ chế điều khiển tự động
theo thời gian.
Vận hành, sữa chữa phức tạp (sử dụng công tắc và valve tự động)
Yêu câu điều hoà dòng ra trước khi khử trùng hoặc lọc nước
1.3.5.3. Kết hợp xử lý chất thải hữu cơ và dinh dưỡng
Trong công nghệ SBR có thể kết hợp quá trình khử bỏ Nitrogen theo 3 phương
pháp: khuấy trộn không cấp khí ở pha đầy, cấp khí gián đoạn trong pha phản ứng
và điều chỉnh nồng độ DO ở mức thấp (điều hành) tạo điều kiện cho quá trình
Nitrate hoá-khử Nitrate.
Với quá trình sục khí theo chu kì, là điều kiện xảy ra quá trình Nitrate hoá-khử
Nitrate bởi Nitrate giảm đi thông qua hô hấp nội bào
Khử Nitrate suốt giai đoạn khuấy trộn không cấp khí ngoài ý nghóa loại bỏ
Nitrate hiệu quả nó còn đưa ra một phương thức lựa chọn để ngừa sự cố bung bùn
do các vi khuẩn dạng sợi.
Lượng Nitrate sinh ra suốt quá trình cấp khí sẽ bò khử đi khi chuyển sang giai
đoạn khuấy trộn không cấp khí nữa (thiếu khí) với điều kiện thời gian và đủ
nguồn Carbon
1.3.6. Ao sinh học kết hợp nuôi thuỷ vật nước
Những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới cũng như trong nước quan tâm
nghiên cứu vai trò của các loài thực vật nước tham gia các quá trình xử lý sinh
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 13
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
học nước thải, phương pháp này có ý nghóa thiết thực đối với nước có khí hậu ấm
như nước ta. Các loại thực vật sử dụng phổ biến là:

+Thực vật loại nước nổi: bộ rễ chìm trong nước, còn rễ và lá vươn lên
trong không khí (lục bình – Eichhornia crassipes, rau muống, bèo tấm –
Wolfia arrhiga, bèo tai tượng – Pistia stratiotes, rau ngỗ…); chúng phát triển
không phụ thuộc vào chiều sâu của lớp nước
+Thực vật nữa chìm, nữa nổi: Rễ mọc trong lớp bùn ở đáy ao hồ, một
phần thân chìm trong nước, phần còn lại và lá vươn lên trong không khí (sậy
thường – Phragmites communis, lau mưa hè – Scirpus Silvaticus, các loại cỏ
lác…), thường sống ở vùng nước không sâu (0,5-1,6 m)
+Thực vật nước loại chìm: Loại này chìm trong nước và mềm (rong đuôi
chó – Ceratophylum, rong xương cá – Myriophylum…), thường sống ở nơi mà
ánh sáng mặt trời có thể xuyên suốt lớp nước
Hình 7: Các loài thuỷ sinh vật ứng dụng trong xử lý nước thải
Các loài thuỷ sinh vật này bình thường gây bất lợi cho con người do phân bố
rộng và phát triển nhanh, tuy nhiên khả năng xử lý nước thải của chúng đã được
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 14
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
khẳng đònh bằng quan sát, nghiên cứu và công trình thực nghiệm áp dụng vào
thực tế. Sự có mặt của chúng có ảnh hưởng tốt đến chế độ oxy trong ao hồ nhờ
quá trình quang hợp, làm tăng quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ
Bảng 5: Tác động đến quá trình xử lý nước thải do các bộ phận cơ thể
Phần cơ thể Tác động
Rễ
Lọc và hấp thu các hạt nhỏ vô cơ, hữu cơ (đất sét, cát, nhũ tương dầu…).
Tạo bề mặt thích hợp (giá bám) cho các vi sinh vật phát triển, thúc đẩy
quá trình oxy hoá sinh hoá các chất bẩn.
Thân
Hấp thu ánh sáng làm ngăn cản sự phát triển của tảo, giá bám cho vi sinh
vật
Lá
Hấp thụ ánh sáng, làm giảm ảnh hưởng do gió trên bề mặt nước, giảm sự

trao đổi giữa nước và khí quyển, chuyển oxy từ lá xuống rễ
Nguồn oxy hoà tan trong hồ từ khí quyển khuếch tán qua bề mặt nước, quá
trình quang hợp (sử dụng nguồn dinh dưỡng trong nước thải, CO
2
từ quá trình phân
huỷ của vi sinh và ánh sáng mặt trời)
1.3.7. Bể Methane
Trong hầu hết các công nghệ xử lý nước thải đều phát sinh sản phẩm phụ là
bùn cặn, bao gồm: rác nghiền, lắng sơ cấp, bùn hoạt tính dư…
Bể Methane là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất, thời gian lên men ngắn (6-
20 d), thể tích ngăn bùn nhỏ, sản sinh năng lượng…
Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.
Điều kiện làm việc pH = 7-7,5; hàm lượng acid béo 3-8 mg/l; độ kiềm 60-70
mgđ/l; Ammonia 600-800 mg/l.
Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, xáo trộn…
1.3.8. Sân phơi bùn
Chức năng chính của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng của cặn để
sử dụng làm phân bón hay dễ vận chuyển đi nơi khác.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 15
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Độ ẩm của cặn giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và một phần ngấm
xuống đất đối với sân phơi bùn tự nhiên, hoặc qua máng thu đối với sân phơi
nhân tạo
1.4. Quá Trình Lắng
Bảng 6: Các dạng lắng của các chất lơ lửng
Dạng lắng Quá trình Ứng dụng, vò trí
Lắng Røiêng Biệt
(Discrete - kiểu
1)
Là quá trình lắng của các hạt riêng biệt dạng hình cầu,

được mô tả theo đònh luật Newton. Vận tốc lắng của
hạt có thể xác đònh được bằng công thức
Loại cát, sỏi...
trong bể lắng cát
hay bể lắng sơ cấp
Lắng Bông Cặn
(Flocculant -
Kiểu 2)
Dưới điều kiện yên lặng trong thời gian nhất đònh, các
hạt lơ lững trong nước có xu hướng tích tụ lại. Như vậy,
chất rắn lơ lững trong nước nước thải ngoài các hạt
riêng biệt còn có loại rất nhỏ và nhẹ, mà khi tiếp xúc
chúng sẽ tích tụ lại và tăng kích thước lên. Như vậy
nếu xảy ra quá trình keo tụ tạo thành bông (đông tụ
sinh học hoặc hoá học) khối lượng các hạt tăng lên,
giúp quá trình lắng nhanh hơn. Quá trình kết bông
không thể hiện đầy đủ được bởi bất cứ phương trình
nào, mà phải nhờ vào mô hình thực nghiệm (cột lắng)
Trước bể lắng sơ
cấp có làm thoáng
sơ bộ, đông tụ hoá
học (bể trộn, phản
ứng), hoặc đông tụ
sinh học (bùn hoạt
tính).
Nếu sau bể lắng
thứ cấp SS vẫn còn
cao.
Lắng Cản
Trở (Hidered -

Kiểu 3)
Quá trình lắng của các hạt lơ lửng trong hổn hợp huyền
phù có nồng độ cao (>1000 mg/l). Trường vận tốc giữa
các hạt gần nhau bò ngăn cản làm các hạt có khuynh
hướng duy trì vò trí không đổi, gây ra dòng chất lỏng đi
ngược lên nên xảy ra quá trình lắng. Vận tốc lắng cản
trở của hạt có thể xác đònh được bằng công thức.
Bể lắng thứ cấp
Lắng Dạng Nén
(Compression -
Kiểu 4)
Khi nồng độ các hạt đủ lớn, làm các hạt tiếp xúc vật lý
với nhau tạo thành một cấu trúc xuất hiện quá trình
lắng nén (do sự nén ép của cấu trúc). Tốc độ lắng rất
nhỏ, và giảm theo thời gian (độ nhớt môi trường lớn,
dòng chất lỏng đi ngược lên).
Xảy ra trong bể
nén bùn hay phần
đáy ở bể lắng thứ
cấp
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 16
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 8: Sơ đồ vùng lắng của các dạng lắng
[11]
1.5. Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Xử Lý Nước Thải
Vi khuẩn đơn bào sinh trưởng cho đến lúc nào đó sẽ bắt đầu phân chia tạo
thành tế bào mới, thời gian để gia tăng số lượng gấp đôi được gọi là thời gian sinh
sản, mỗi lần sinh sản tổng số tế bào sẽ tăng theo hàm mũ của 2 (ví dụ 2
0
, 2

1
, 2
2
,
2
3
…) mà tương ứng với logarithm cơ số 2 của số đó (log
2
x). Vì vậy, log
2
của số tế
bào sẽ gia tăng ứng với thời gian và được gọi là sinh trưởng logarithm (Pha log).
Sự sinh trưởng của vi sinh bò ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường (DO, nhiệt
độ, dinh dưỡng…). Pha log thường không liên tục trong thời gian dài, mà chỉ là giai
đoạn trong quá trình sinh trưởng của vi khuẩn các giai đoạn chính bao gồm : Pha
lag, pha log, pha max (ổn đònh) và pha chết.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 17
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 9: Sinh trưởng vi khuẩn theo thời gian
Khi một lượng nhỏ vi sinh được đưa vào (cấy vi sinh), chúng cần có thời gian
để thích nghi với điều kiện môi trường (phụ thuộc nước thải) thường được gọi là
pha Lag, mật độ vi sinh ở giai đoạn này thường ít thay đổi. Với lượng thức ăn (cơ
chất - BOD) quá mức, sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như sinh khối
của vi khuẩn diễn ra ở giai đoạn tiếp theo - pha Log, suốt quá trình này cơ chất bò
loại bỏ nhiều nhất, cho đến khi lượng cơ chất giảm đi hay có sự tích luỹ độc chất
sẽ làm mật độ sinh trưởng giảm đi hay dừng lại và số tế bào còn lại không thay
đổi nữa (pha ổn đònh). Trước đó, khi mật độ vi sinh tăng mạnh trong khi lượng
thức ăn ngày càng cạn kiệt sẽ xảy ra giai đoạn suy giảm (pha declining), tổng
khối lượng chất nguyên sinh sẽ vượt quá khối lượng tế bào vì có cấu trúc kháng
cự được (nội bào). Trong thời kì phân huỷ nội bào, vi sinh tranh nhau lượng thức

ăn khan hiếm để thực hiện quá trình trao đổi chất cho mình, quá trình trao đổi
chất ngày càng giảm dần và dẫn đến tình trạng chết vì đói, mật độchết cao hơn
tái sinh làm cho tế bào già đi và chết theo hàm mũ làm suy giảm lượng vi sinh
đáng kể. Khi vi sinh chết đi sẽ trở thành thức ăn cho những vi sinh còn sống, kết
quả của quá trình suy giảm tế bào làm giảm số lượng và sinh khối của vi sinh vật.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 18
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Trong quá trình bùn hoạt tính, sự cân bằng giữa lượng thức ăn với vi sinh là rất
quan trọng. Sự trao đổi của các cơ chất hữu cơ làm gia tăng sinh khối của vi sinh,
sự gia tăng quá mức cần phải được loại bỏ (xã cặn) trong hệ thống để duy trì cân
bằng thích đáng giữa sinh khối vi sinh và nồng độ cơ chất trong bể thổi khí
1.6. Lý Thuyết Bùn Hoạt Tính
1.6.1. Quá trình bùn hoạt tính
Quá trình bùn hoạt tính được sử dụng đầu tiên ở Manchester, Anh. Được sử
dụng nhiều nhất trong xử lý thứ cấp cho nước thải, gần đây nó còn được ứng dụng
như quá trình nitrat hoá và khử nitrat khi thay đổi tạo điều kiện kò khí hay thiếu
khí để loại bỏ sinh dưỡng.
Vi sinh trong bùn hoạt tính bao gồm dạng sợi và đơn bào, nguồn thức ăn cho
protozoa. Các loại vi khuẩn điển hình là: Pseudomonas (ứng dụng cho loại chất
thải dạng Carbohydrate và Hydrocarbon); Bacillus, Flavobacterium và
Alcaligenes (tiêu huỷ chất thải dạng protein). Khi một hệ thống bùn hoạt tính mới
bắt đầu hoạt động nó cần cho vào lượng bùn hoạt tính từ công trình đã có. Nếu
bùn cho vào không có giá trò (2 loại nước thải khác biệt tính chất), bùn có thể
chuẩn bò bằng cách sục khí, để lắng, tuần hoàn chất rắn lắng (aerotank và bể lắng
thứ cấp) liên tục trong vài tuần (4-6 tuần)
Kích thước bùn 50-200 µm, có thể loại bỏ (để lắng) bằng trọng lực với khả
năng lắng ở bể lắng thứ cấp là 99%.
Ứng dụng vi sinh, hấp thụ chất hữu cơ (carbon) và nguồn năng lượng cho sinh
trưởng tế bào và chuyển chúng thành các mô tế bào, nước, sản phẩm oxy hoá
(chủ yếu là CO

2
). Một số loại vi sinh chuyển đổi cơ chất hữu cơ phức tạp thành
đơn giản như là chất thải của chúng, một số khác lại sử dụng chất thải này để tạo
thành hợp chất đơn giản hơn cứ như vậy cho đến khi thức ăn hết đi.
Khuấy trộn nước thải và bùn hoạt tính trong bể aerotank tạo thành hỗn dòch
chất lỏng. Sinh khối vi sinh trong hỗn dòch chất lỏng thì được gọi là chất rắn lơ
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 19
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
lửng hỗn dòch (MLSS) và chất rắn lơ lửng bay hơi hỗn dòch (MLVSS). MLSS bao
gồm hầu hết các vi sinh vật, chất hữu cơ lơ lửng không phân huỷ sinh học, và các
chất phân huỷ chậm khác. Vi sinh trong MLSS gồm 70-90% chất hữu cơ và 10-
30% chất vô cơ. Các kiểu tế bào vi sinh khác nhau, phụ thuộc vào đặc trưng hoá
học của dòng thải vào và đặc trưng riêng của vi sinh trong bông bùn. Vi khuẩn
phát triển trong hỗn dòch chất lỏng phải được giữ ổn đònh trong pha suy giảm hay
phân huỷ nội bào để đảm bảo tính lắng tốt.
Sau thời gian phản ứng nào đó (4-8h), hỗn dòch chất lỏng chuyển sang bể lắng
thứ cấp mà tại đây chất rắn lơ lửng sẽ được lắng xuống tách ra khỏi nước thải đã
xử lý bằng trọng lực. Tuy nhiên trong bể xử lý theo mẽ SBR, xáo trộn và thổi khí
trong bể được dừng lại trong một khoảng thời gian để MLSS lắng xuống và rút
nước đã xử lý ra ngoài. Vì vậy mà trong hệ thống SBR không cần bể lắng thứ
cấp, như vậy hầu hết nồng độ vi sinh bùn lắng ở lại bể. Duy trì lượng vi sinh cao
để xử lý nhanh nguồn hữu cơ trong nước thải, thể tích của bùn tuần hoàn (RAS)
thường 20-30% lượng nước thải, thông thường bùn hoạt tính được tạo ra nhiều hơn
bùn tuần hoàn.
Nước thải sau xử lý sẽ được khử trùng bằng Chlor và khử Chlor khi xã ra
nguồn nhận hoặc đưa vào xử lý cấp 3 (Tertiary Treatment System)
1.6.2. Ứng dụng xử lý nước thải
1.6.2.1. Xử lý chất hữu cơ (BOD)
1.6.2.1.1. Giới thiệu
Cơ chế loại bỏ chất hữu cơ phân huỷ sinh học trong hệ thống sinh trưởng lơ

lửng có thể được biểu thò bởi quá trình cân bằng tạo năng lượng hoặc hô hấp
CHONS + Vi sinh + O
2
⇒ CO
2
+ H
2
O + NH
4
+
+ Tế bào mới
(Chất hữu cơ) (Dò dưỡng) (Năng lượng)
Hoặc có thể phân chia rõ hơn theo 3 pha: Oxy hoá, tổng hợp, hô hấp nội bào
Oxy hoá chất hữu cơ (Hô hấp)
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 20
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
C
x
H
y
O
z
+ O
2
⇒ CO
2
+ H
2
O + Năng lượng
Tổng hợp tế bào:

C
6
H
6
O
3
+ NH
3
+ O
2
⇒ C
5
H
7
NO
2
+ CO
2
+H
2
O
Hô hấp nội bào (oxy hoá tế bào):
C
5
H
7
NO
2
⇒ NH
3

+ 5CO
2
+ 2H
2
O + Năng lượng
1.6.2.1.2. Động học quá trình trao đổi
Trong cả 2 hệ thống trao đổi tónh (batch) và động (continuous) mật độsinh
trưởng của tế bào vi khuẩn có thể biểu diễn bởi:
*
g
dX
r X
dt
µ
= =
Trong đó
r
g
: mật độsinh trưởng của vi khuẩn (mg/L*d)
µ: mật độsinh trưởng riêng, (d
-1
, mỗi ngày)
X: sinh khối vi sinh vật (mg/L)
Trong quá trình trao đổi liên tục (sinh trưởng bò giới hạn), và với ảnh hưởng
của sự giới hạn - cơ chất, dinh dưỡng có thể được mô tả bởi biểu thức của Monod:
m
s
S
K S
µ µ

=
+
Trong đó
S: Nồng độ cơ chất hoà tan, mg/L
K
s
: Hằng số bán vận tốc, nồng độ cơ chất ở ½ của µ
m
, mg/L
µ
m
: mật độsinh trưởng riêng lớn nhất , k
-1
Với trao đổi tónh, lượng cơ chất cho quá trình sinh trưởng chỉ giới hạn một
lượng nào đó, đầu tiên sẽ sử dụng hết cơ chất này sau đó quá trình sinh trưởng
dừng lại (khác với trao đổi động, quá trình sinh trưởng bò giới hạn với cơ chất cấp
liên tục).
Cơ chất một phần được chuyển hoá thành tế bào mới và một phần oxy hoá
thành chất vô cơ hoặc hữu cơ. Vì số lượng tế bào mới sinh ra lại sử dụng cơ chất
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 21
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
để tạo tế bào mới, vì vậy mối quan hệ giữa mật độsinh trưởng với mật độsử dụng
cơ chất được biểu diễn như sau:
*
g su
r Y r
= −
Trong đó:
+Y: hệ số sản lượng tối đa, mg VSS/mg BOD
+r

su
: Mật độ sử dụng cơ chất, mg/L*d
Như vậy:
* *
su
X Y r
µ
= −
Hay
* * *
( )
su m
s s
S X k S X
r
Y K S K S
µ
= − = −
+ +
(
m
k
Y
µ
=
)
Ảnh hưởng của hô hấp nội bào: trong hệ thống vi sinh sử dụng xử lý nước thải,
không phải tất cả tế bào đều ở giai đoạn sinh trưởng Log. Vì vậy, cần xác đònh
tốc độ sinh trưởng chính xác để tính toán năng lượng cần thiết đảm bảo cho tế
bào. Một số tác nhân khác do chết hay sinh trưởng chậm cũng phải được xem xét.

Thường các tác nhân này (làm cân bằng nồng độ sinh vật có mặt) làm giảm sinh
khối tế bào hay còn gọi là mật độ phân huỷ nội bào. Được xác đònh bởi:
*
d d
r K X= −
Với K
d
là hệ số phân huỷ nội bào, d
-1

Như vậy mật độ sinh trưởng phải cân bằng với lượng mất đi, nên tốc độ sinh
trưởng thực được viết lại như sau:
'
* *
* * *
m
g d su d
s
X S
r K X Y r K X
K S
µ
= − − = − −
+
Vậy mật độsinh trưởng riêng thực sẽ là:
'
'
* *
g
d

s
r
k Y S
K
X K S
µ
= = − −
+
Mật độ tăng trưởng sinh khối đo bởi số sản lượng quan sát như sau:
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 22
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
'
g
obs
su
r
Y
r
= −
Hay:
* * *
obs su su d
Y r Y r K X
− = − −
Ta thấy Y
obs
nhỏ hơn Y vì ảnh hưởng của K
d
.
1.6.2.2. Loại bỏ Nitrogen

Nitrogen trong nước thải thường tồn tại ở dạng hữu cơ, ammonia, nitrite,
nitrate và các loại khí Nitrogen. Nitrogen hữu cơ bào gồm dạng hào tan và hạt
riêng, dạng hoà tan thì nitrogen phần lớn là urea và amino acid. Nguồn chủ yếu
là từ bài tiết của con người, rác sinh hoạt, và chất thải công nghiệp (sản xuất thực
phẩm). Nước thải sinh hoạt thường chứa 20 mg/L nitrogen hữu cơ và 15 mg/L
nitrogen vô cơ.
Ảnh hưởng môi trường sống: Trong quá trình nitrate hoá sinh học, hợp chất
nitrogen và ammonia cùng với việc sử dụng lượng lớn oxy trong nước gây ra quá
trình phú dưỡng hoá nguồn nước nhận. Ammonia có thể gây độc cho sinh vật thuỷ
quyển và phản ứng nhanh với chlorine (ảnh hưởng đến khử trùng nước thải).
Lượng nitrate (NO
3
-N) cao trong nước được xem là nguyên nhân bệnh thiếu máu
methemogloninemia cho trẻ em (trẻ xanh xao), vì vậy việc kiểm soát nitrogen
trong nguồn thải ra cần phải được quan tâm nhiều.
Để xử lý nitrogen thường cần một hệ thống xử lý tiên tiến (loại bỏ dinh
dưỡng), hay xử lý cấp 3 (quá trình lọc) sau xử lý thứ cấp, trong đó xử lý tiên tiến
hiệu quả không cao với nitrogen dạng hạt riêng mà chỉ cho một số hợp chất
nitrogen, còn xử lý cấp 3 với phương pháp lọc thì hiệu quả cao trong loại bỏ
nitrogen lơ lửng tuy nhiên chủ yếu là nitrogen vô cơ, khi dùng phương pháp thẩm
thấu hay thẩm tách có thể loại bỏ tốt ammonium với hiệu quả khoảng 40-80% tuỳ
vào từng loại, nhưng thực tế không dùng phương pháp này để xử lý nước thải.
Đông tụ hoá học cũng có thể xứ lý một phần nitrogen bên cạnh Phosphorus.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 23
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Một số phương pháp kiểm soát nitrogen: quá trình sinh học nitrate hoá-khử
nitrate, khử trùng bằng chlorine, trao đổi ion, tuyển nổi khí (NH
3
)…Đầu ra ở bể
lắng thứ cấp có Ammonia cao và BOD thấp tạo nên điều kiện thuận lợi lớn cho

các loại vi sinh dò dưỡng thực hiện nitrate hoá. Quá trình này đòi hỏi tuổi bùn cao
với nhiệt độ thấp. Sau khi oxy hoá amonia thành nitrate trong bể aerotank, bùn
hoạt tính chứa lượng lớn nitrate lắng ở bể lắng thứ cấp được thải ra ngoài hoặc
tuần hoàn lại bể aerotank.
Quá trình kiểm soát nitrogen có thể chia làm 2 dạng: nitrate hoá và nitrate
hoá-khử nitrate, phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng nước thải ra.
Hình 10: Các quá trình sử dụng để loại bỏ Nitrogen (nguồn [8])
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 24
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 11: Kết hợp trong hệ thống khử Nitrate (Nguồn [16])
1.6.2.2.1. Nitrate hoá và quá trình động học
1.6.2.2.1.1. Nitrate hoá
Quá trình nitrate hoá là sự oxy hoá chất hữu cơ và ammonia thành nitrate, dễ
chòu hơn, như vậy chỉ đơn thuần là chuyển nitrogen từ dạng này sang dạng khác
trong nước thải. Quá trình này chỉ kiểm soát nồng độ NH
3
1.6.2.2.1.2. Phản ứng Nitrate hoá
Đây là quá trình tự dưỡng hiếu khí và cần năng lượng cho quá trình sinh
trưởng vi khuẩn mà nhận từ quá trình oxy hoá hợp chất vô cơ (ammonia ban đầu),
sử dụng carbon vô cơ thay cho carbon hữu cơ để tổng hợp tế bào.
Có nhiều loại vi khuẩn nitrate hóa khác nhau trong tự nhiên, trong đó 2 loại
phổ biến là nitrosomonas và nitrobacter. Oxy hóa ammonia thành nitrate gồm 2
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 25