Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------- o0o --------------

PHẠM LÊ HOÀNG DUY
MSHV : 09250500

KHÓA : 2009

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP
GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG (MBBR)

TP.HCM - 03/2012


i

Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

TS. MAI TUẤN ANH

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học
Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh ngày 28 tháng 02 năm 2012 .

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


ii

Luận văn Thạc Sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Phạm Lê Hoàng Duy

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

TP. HCM, ngày 14 tháng 02 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên Học viên: PHẠM LÊ HOÀNG DUY

MSHV: 09250500

Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1986

Nơi sinh: TPHCM.

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG
(MBBR)
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

-

Xác định tải trọng COD vận hành thích hợp của mô hình ứng với các tải
trọng thí nghiệm tăng dần 1 kg COD/m3.ngày ; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg
COD/m 3.ngày tương ứng với thời gian lưu 10h, 7h và 4h.
So sánh hiệu suất xử lý với mô hình không có giá thể.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

Ngày 14/02/2011.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

Ngày 31/12/2011.

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN

TS. NGUYỄN TẤN PHONG
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

QL. CHUYÊN NGÀNH
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

iii

Phạm Lê Hoàng Duy

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy giáo, cô giáo Khoa
Môi Trường - Trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM. Trong suốt thời gian học tập
và nghiên cứu tại trường, các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những tri
thức quý báu giúp tác giả hoàn thành chương trình đào tạo và Luận văn thạc sĩ.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Tấn Phong,
trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình
nghiên cứu khoa học.
Xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị nhân viên Phòng thí nghiệm,
Khoa môi trường, trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ
trong nghiên cứu và phân tích thử nghiệm.
Cảm ơn GS. Kenji Furukawa, Graduate School of Science and Technology,
Kumamoto University, Japan đã hỗ trợ công nghệ và chuyên môn sâu về kỹ thuật
giá thể sinh học di động.
Đồng thời, cảm ơn tổ chức JICA, Nhật Bản, đã hỗ trợ kinh phí cho nghiên
cứu này.
Và cuối cùng, xin được biết ơn cha mẹ, anh em trong gia đình, biết ơn tất cả
các anh chị, các bạn lớp cao học Công nghệ Môi Trường K2008, K2009 các bạn
lớp đại học K.2006, K.2007 trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã động viên, giúp
đỡ, đồng hành trong suốt hai năm học vừa qua và trong quá trình thực hiện luận
văn.
Trân trọng cảm ơn !
Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 năm 2011

Phạm Lê Hoàng Duy

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

iv

Phạm Lê Hoàng Duy

TÓM TẮT
Công nghệ bùn hoạt tính sinh học truyền thống được sử dụng khá phố biến để xử lý
nước thải sinh hoạt tại Việt Nam. Tuy nhiên, công nghệ này khá cũ kỹ và hiệu suất
xử lý của nó không cao. Công nghệ giá thể sinh học di động có hiệu quả xử lý cao
bởi vì nguyên tắc hoạt động của công nghệ này dựa trên cả 2 môi trường lơ lửng và
dính bám. Trong nghiên cứu này, tác giả thiết kế hệ thống gồm có 2 bể thiếu khí và
hiếu khí. Trong đó, quá trình thiếu khí (nghèo oxy) sẽ diễn ra quá trình khử nitrat và
quá trình nitrat hóa sẽ xảy ra tại môi trường hiếu khí. Ngoài ra, cả 2 quá trình này
còn xảy ra tại lớp sinh khối bám trên giá thể, trong lớp sinh khối này tồn tại cả 3
môi trường, kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Nghiên cứu được tiến hành ở 2 giai đoạn.
Giai đoạn đầu chỉ thực hiện tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí
với tỷ lệ bằng lưu lượng đầu vào, hiệu quả xử lý trung bình ở giai đoạn đầu ở cả 3
tải trọng tương đối tốt, tuy nhiên quá trình nitrat hoá và khử nitrat diễn ra không tốt,
trong đó BOD5 là 86,5 %,; COD là 85,9%; TSS là 75,0 %, N-NH4+ là 44,5%, PO43là 31,4%. Do đó, nghiên cứu tiếp tục thực hiện ở giai đoạn 2 bằng cách tăng tuần
hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí bằng ba lần lưu lượng đầu vào,
hiệu quả xử lý trung bình ở cả 3 tải trọng (1 kg COD/m 3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày
và 2 kg COD/m3.ngày) là khá cao; trong đó BOD5 là 86,2 %,; COD là 85,5%; TSS
là 89,5%, N-NH4+ là 80,7%, PO43- là 20%, ở giai đoạn này quá trình nitrat hoá và
khử nitrat diễn ra rất hiệu quả. Thời gian lưu ở tại trọng cuối của thí nghiệm 2 kg
COD/m 3.ngày là 4 giờ, điều này có thể giúp ích cho việc giảm diện tích xây dựng
của bể lắng, giúp tiết kiệm một phần chi phí trong việc xây dựng và vận hành, do
đó, công nghệ này rất phù hợp cho những khu vực bị hạn chế về diện tích. Hệ thống
xử lý bằng giá thể sinh học di động không những hữu ích cho việc xử lý các chất

hữu cơ màcòn diễn ra tốt quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Chính vì những ưu điểm
mà công nghệ này có thể được thay thế cho công nghệ Aerotank truyền thống để xử
lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư và đô thị có diện tích đất xây dựng bị hạn chế
ở Việt Nam trong tương lai.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

v

Phạm Lê Hoàng Duy

ABSTRACT
Nowadays, the activated sludge technology is used popular to treat domestic
wastewater in Vietnam. However, this technology is elder and its removal
efficiency is not high. The moving bed biofilm reactor (MBBR) technology has a
high removal efficiency because it act in both suspended and stick sludge
environment. In this study, there are two tank, aerobic and anoxic tank. The
nitrification process (conversion of ammonia to nitrate) occrurs primarily in aerobic
tank (oxygen – rich) while denitrification requires anoxic conditons as well as a
subtance (such an organnic compounds) to act as an electron acceptor. Beside, the
nitrification and denitrification occurs in the biomass carrier because sludge layer
on the biomass carrier will create three environment, inside is unaerobic condition,
next is anoxic condition and outside is aerobic condition. This study include 2
period. The 1st period circulate wastewater from aerobic tank to anoxic tank with
1:1 ratio, average removal efficiency in this stage (Organic loading rate are 1.0, 1.5
and 2.0 kg COD/m 3/day) is quite high (Biological oxygen demand (BOD), 86,5%;

Chemmical oxygen demand (COD), 85,9%; Total suspended solid (TSS), 75%; N –
Amonia (N-NH4+), 44,5%; Total phosphorus (TP), 31,4%). However, nitrification
and denitrification process is not good. Therefore, this study do 2nd period by
inreasing circumlating wastewater 3 times, average removal efficiency in this stage
(Organic loading rate are 1.0, 1.5 and 2.0 kg COD/m 3/day) is quite high (Biological
oxygen demand (BOD), 86,2%; Chemmical oxygen demand (COD), 85,5%; Total
suspended solid (TSS), 89,5%; N – Amonia (N-NH4+), 80,7%; Total phosphorus
(TP), 30%). The hydraulic retention time of MBBR only has 4 hours and the sludge
was created quite low, so we can save the cost to build and operate, therefore it is
suitable for limited lands .The MBBR system is not only good for removing the
organic but also doing the nitrification and denitrification process and saving the
cost to investigate, suitable for limited lands. This study can replace for the
activated sludge technology to treat domestic wastewater at Vietnam in the future
because its high removal efficiency and advantage.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

vi

Phạm Lê Hoàng Duy

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý .............. 7
Bảng 2.2: Một số giống vi khuẩn và chức năng của chúng..................................... 12
Bảng 2.3. Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước......................... 18
Bảng 3.1. Tính chất nước thải sinh hoạt nghiên cứu............................................... 35

Bảng 3.2. Thông số đặc trưng của giá thể sử dụng trong đề tài .............................. 36
Bảng 3.3. Các thông số kiểm soát .......................................................................... 41
Bảng 3.4. Thành phần nước thải nhân tạo .............................................................. 43
Bảng 3.5. Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi .............................................. 44
Bảng 3.6. Thông số vận hành thí nghiệm 1 ............................................................ 44
Bảng 3.7. Thông số vận hành thí nghiệm 2 ............................................................ 45
Bảng 3.8. Thông số vận hành thí nghiệm 3 ............................................................ 45
Bảng 3.9.Thông số vận hành thí nghiệm 4 ............................................................. 46
Bảng 3.10. Thông số vận hành thí nghiệm 5 .......................................................... 47
Bảng 3.11. Thông số vận hành thí nghiệm 6 .......................................................... 47
Bảng 3.12. Thông số vận hành thí nghiệm 7 .......................................................... 48
Bảng 3.13. Chú thích các vị trí lấy mẫu ................................................................. 49
Bảng 3.14. Tần suất lấy mẫu.................................................................................. 50
Bảng 3.15. Các phương pháp phân tích mẫu .......................................................... 51
Bảng 4.1. So sánh kết quả đầu ra của các chỉ tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT .... 76
Bảng 4.2. So sánh chất lượng nước thải với cùng hệ thống khi không có sự hiện
diện giá thể ............................................................................................................ 82
Bảng 5.1. Kết luận của đề tài ................................................................................. 83

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

vii

Phạm Lê Hoàng Duy

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim ............. 5
Hình 2.2. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006) ........... 7
Hình 2.3. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang ........................ 16
Hình 2.4. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng.......................... 16
Hình 2.5. Sự chuyển hóa nitơ trong quá trình chuyển hóa sinh học ............................ 18
Hình 2.6.Công nghệ xử lý nước thải sinh hoại lớn hơn 500m 3/ngày........................... 23
Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng .. 23
Hình 2.8. Mô tả quá trình xử lý của bể MBBR .......................................................... 25
Hình 2.9. Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O ......................... 26
Hình 2.10. Sự phát triển của lớp màng biofilm ở bên ngoài ít hơn bên trong.............. 27
Hình 2.11. Nồng độ của chất nền theo chiều sâu lớp màng ........................................ 29
Hình 2.12. Lớp biofilm dính bám trên bề mặt giá thể................................................. 31
Hình 3.1. Giá thể di động kiểu K3 ............................................................................. 36
Hình 3.2.Sơ đồ dây chuyền công nghệ của mô hình nghiên cứu ................................ 37
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí mô hình .................................................................................. 38
Hình 3.4. Mô hình thực tế.......................................................................................... 39
Hình 3.5. Kích thước bể lắng, bể thiếu khí và bể hiếu khí .......................................... 39
Hình 3.6. Bơm tuần hoàn ........................................................................................... 40
Hình 3.7.Mô tơ khuấy................................................................................................ 40
Hình 3.8. Máy thổi khí RESUN ................................................................................. 40
Hình 3.9. Các nội dung nghiên cứu thực hiện ............................................................ 42
Hình 3.10. Các vị trí lấy mẫu ..................................................................................... 49
Hình 4.1. Chỉ số DO ở thí nghiệm thích nghi ............................................................. 53
Hình 4.2. Chỉ số pH ở thí nghiệm thích nghi.............................................................. 54
Hình 4.3. Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thích nghi .......................................... 55
Hình 4.4. Sự biến động của DO theo thời gian ........................................................... 56
Hình 4.5. Sự chuyển hóa của pH................................................................................ 57
Hình 4.6. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể thiếu khí ................. 58
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

viii

Phạm Lê Hoàng Duy

Hình 4.7. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể hiếu khí .................. 59
Hình 4.8. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể lắng ........................ 60
Hình 4.9. Chỉ số MLSS, MLVSS của giá thể ............................................................. 61
Hình 4.10. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 1(tỷ lệ 1:1:1) .......................................... 62
Hình 4.11. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1) .......................................... 62
Hình 4.13. Hiệu quả xử lý COD ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1) ......................................... 64
Hình 4.14. Hiệu quả xử lý BOD5 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ...................................... 65
Hình 4.16. Hiệu quả xử lý PO43- ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ........................................ 66
Hình 4.17. Hiệu quả xử lý PO43- ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ...................................... 67
Hình 4.18. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ................................................. 69
Hình 4.19. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ................................................. 69
Hình 4.20. Hiệu quả N-NH4+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)............................................. 71
Hình 4.21. Hiệu quả N-NH4+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)............................................. 71
Hình 4.22. Sự chuyển hóa của N-NO2 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) .............................. 73
Hình 4.23. Sự chuyển hóa của N-NO2 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:3:1) .............................. 73
Hình 4.24. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ............................... 74
Hình 4.25. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ............................... 74
Hình 4.26. Giá thể di động K3 trước khi cho vào mô hình ......................................... 77
Hình 4.27. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 26 (25/10/2010)............................. 77
Hình 4.28. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 61 (30/11/2010)............................. 77
Hình 4.29. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 75 (14/12/2010)............................. 78
Hình 4.30. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 92 (31/12/2010)............................. 78

Hình 4.31. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 180 (21/06/2011)........................... 78
Hình 4.32. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể thiếu khí ......... 80
Hình 4.33. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể hiếu khí .......... 81

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


ix

Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD5

Nhu cầu oxy sinh hoá 5 ngày (Biochemical Oxygen Demand 5 days)

BTNMT Bộ tài nguyên môi trường
COD

Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand)

DxL

Đường kính x Chiều dài (Diameter x Length)

DO

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

F/M

Tỉ số cơ chất/vi sinh (Food/Microorganism)

HRT

Thời gian lưu nước thuỷ lực (Hydraulic Retention Time)

MBBR

Moving bed biofilm reactor

MLSS

Hàm lượng chất rắn lơ lửng ( Mixed Liquor Suspended Solids)

MLVSS

Hàm lượng chất rắn bay hơi (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)

OLR

Tải lượng chất hữu cơ (Organic loading rate)

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SRT

Thời gian lưu bùn (Sludge retention time)

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)

SVI

Thể tích lắng của bùn (Sludge volume index)

TKN

Tổng nitơ Kjeldahl (Total Kjeldahl nitrogen)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

x

Phạm Lê Hoàng Duy

MỤC LỤC
ABSTRACT .............................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... ix
MỤC LỤC ................................................................................................................ x
CHƯƠNG 1 .............................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu....................................................................... 2
1.2.1.Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2
1.2.2.Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3
1.4. Tính mới của đề tài ............................................................................................. 3
1.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 4
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................. 5
2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ...................................................................... 5
2.2. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt .............................................................. 5
2.2.1.Sự hình thành nước thải sinh hoạt.................................................................. 6
2.2.2.Phân loại ....................................................................................................... 6
2.2.3.Thành phần nước thải sinh hoạt ..................................................................... 6
2.2.4.Tác hại của nước thải sinh hoạt ..................................................................... 8
2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt ............................................. 9
2.3.1.Giới thiệu ...................................................................................................... 9
2.3.2.Phương pháp cơ học ...................................................................................... 9
2.3.3.Phương pháp hóa học .................................................................................... 9
2.3.4.Phương pháp hóa lý ..................................................................................... 10
2.3.5.Phương pháp sinh học ................................................................................. 10
2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trưởng lơ lửng ....................................................... 10
2.3.5.2. Xử lý sinh học sinh trưởng dính bám .................................................... 12
2.3.5.3. Xử lý sinh học bằng wetland ................................................................ 14
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

xi

Phạm Lê Hoàng Duy

2.3.6.Phương pháp sinh học loại bỏ nitơ............................................................... 16
2.3.6.1. Quá trình khử Ammonia bằng phương pháp sinh học .......................... 18
2.3.6.2. Quá trình Nitrate hoá ............................................................................ 21
2.4. Tổng quan về công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) ...................... 24
2.4.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR................................................................... 24
2.4.2 Giá thể động ................................................................................................ 25
2.4.3 Lớp màng biofilm ........................................................................................ 28
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR .............. 29
2.4.4.1. Giá thể.................................................................................................. 29
2.4.4.2. Độ xáo trộn .......................................................................................... 30
2.4.4.3. Tải trọng thể tích .................................................................................. 31
2.4.5 Các ứng dụng khác nhau của hệ thống xử lý bằng phương pháp MBBR ...... 32
2.5. Những thuận lợi và hạn chế .............................................................................. 32
2.5.1. Thuận lợi ................................................................................................... 32
2.5.2. Hạn chế ..................................................................................................... 33
2.6. Tình hình nghiên cứu công nghệ ngoài nước và trong nước .............................. 33
2.6.1. Nghiên cứu ngoài nước............................................................................... 33
2.6.2. Nghiên cứu trong nước ............................................................................... 34
CHƯƠNG 3 ............................................................................................................ 35
3.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 35
3.1.1. Nước thải.................................................................................................... 35
3.2. Mô hình nghiên cứu .......................................................................................... 37
3.2.1. Thiết kế mô hình ........................................................................................ 37
3.2.2. Kích thước của các bể................................................................................. 39

3.2.3.Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong mô hình ......................................... 40
3.2.4. Thông số kiểm soát..................................................................................... 41
3.3. Trình tự thực hiện ............................................................................................. 41
3.3.1. Giai đoạn 1 ................................................................................................. 42
3.3.1.1. Thí nghiệm thích nghi ......................................................................... 42

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

xii

Phạm Lê Hoàng Duy

3.3.1.2. Thí nghiệm 1 ........................................................................................ 44
3.3.1.3. Thí nghiệm 2 ........................................................................................ 44
3.3.1.4. Thí nghiệm 3 ........................................................................................ 45
3.3.2. Giai đoạn 2 ................................................................................................. 46
3.3.2.1. Thí nghiệm 4 ........................................................................................ 46
3.3.2.2. Thí nghiệm 5 ........................................................................................ 46
3.3.2.3. Thí nghiệm 6 ........................................................................................ 47
3.3.2.4. Thí nghiệm 7 ........................................................................................ 48
3.4. Quy trình lấy mẫu và phân tích ........................................................................ 49
3.4.1. Lấy mẫu .................................................................................................... 49
3.4.2. Phương pháp phân tích mẫu....................................................................... 50
CHƯƠNG 4 ............................................................................................................ 53
4.1. Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi ............................................................ 53
4.1.1. Chỉ số DO .................................................................................................. 53

4.1.2. Chỉ số pH ................................................................................................... 54
4.1.3. Hiệu quả xử lý COD ................................................................................... 55
4.2. Tổng hợp đánh giá kết quả phân tích của các chỉ tiêu DO, pH, MLSS, MLVSS,
TSS, COD, BOD5, PO43-, N-NH3, TKN, N-NO2, N-NO3 qua các tải trọng 1
kgCOD/m 3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2 kgCOD/m 3.ngày. ..................................... 56
4.2.1. Chỉ số DO .................................................................................................. 56
4.2.2. Chỉ số pH ................................................................................................... 57
4.2.3. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS .......................................... 58
4.2.4. Hiệu quả xử lý TSS .................................................................................... 62
4.2.5. Hiệu quả xử lý COD ................................................................................... 63
4.2.6. Hiệu quả xử lý BOD5.................................................................................. 65
4.2.7. Hiệu quả xử lý PO43-................................................................................... 66
4.2.8. Hiệu quả xử lý TKN và sự chuyển hóa của N-NO2-, N-NO3- ...................... 69
4.2.8.1. Hiệu quả xử lý TKN ............................................................................. 69
4.2.8.2. Hiệu quả xử lý N- NH4+ ....................................................................... 71
4.2.8.3. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO2-, N-NO3-......................................... 73
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

xiii

Phạm Lê Hoàng Duy

4.3. So sánh kết quả đầu ra của các chi tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT ............... 76
4.4. Đánh giá sinh khối tạo thành trên giá thể sinh học ............................................ 76
4.5. So sánh với cùng hệ thống khi không có sự hiện diện giá thể ........................... 81
4.6. So sánh với một vài thí nghiệm đã được thực hiện ........................................... 82

CHƯƠNG 5 ............................................................................................................ 83
5.1. Kết luận ............................................................................................................ 83
5.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 85
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ..................................................................................... 88
PHẦN PHỤ LỤC .................................................................................................... 89

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

1

Phạm Lê Hoàng Duy

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm của thập kỷ 20, Việt Nam được biết đến như là một quốc gia
đang vươn lên phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xã hội. Thực tế cho thấy, ngày càng
có nhiều nhà đầu tư nước ngoài đổ vốn vào Việt Nam để kinh doanh. Tốc độ tăng
trưởng kinh tế cao trong hai thập kỷ qua mang lại kết quả là tỷ lệ nghèo theo thống
kê đã giảm rõ rệt. Tỷ lệ nghèo, theo chuẩn nghèo quốc tế, đã giảm từ 58% xuống
còn 20% trong giai đoạn 1993 - 2004. Tuy nhiên, nhiều hộ gia đình mới chỉ vươn
lên khỏi chuẩn nghèo một chút, và vì vậy vẫn có nguy cơ bị tái nghèo.
Song đi đôi với kết quả tăng trưởng kinh tế là sự gia tăng của tình trạng bất bình
đẳng, đặc biệt là khoảng cách ngày càng rộng hơn về mức thu nhập giữa nông thôn
và thành thị cũng như mức chênh lệch ngày càng lớn xuất phát từ tình trạng ngăn

cách về địa lý, xã hội, dân tộc và ngôn ngữ. Ba vùng chiếm hơn hai phần ba người
nghèo Việt Nam là: miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Cửu Long và duyên hải Bắc
Trung bộ. Các dân tộc thiểu số mặc dù chỉ chiếm 14% dân số Việt Nam và sống chủ
yếu ở các vùng núi xa xôi, nhưng lại có tỷ lệ nghèo quá cao (gần 30% dân nghèo
của cả nước). Khoảng 90% dân nghèo sống ở nông thôn. Dân nghèo nông thôn chủ
yếu tập trung ở những hộ nông dân có ít ruộng đất, phải trông đợi vào nguồn tín
dụng không chính thức với lãi xuất cao, ít được tiếp cận với thị trường nông sản và
không có việc làm ngoài nghề nông. Để tạo ra nhiều việc làm phi nông nghiệp, đòi
hỏi phải tăng cường phát triển mạnh mẽ khu vực kinh tế ngoài quốc doanh, đồng
thời xoá bỏ sự thiên vị, công khai hay ngầm định dành cho các doanh nghiệp nhà
nước có nhiều vốn là chủ yếu.
Xã hội ngày càng phát triển thì chất lượng môi trường sống ngày càng phải nâng
cao nhất là vấn đề về thức ăn, nước uống và vệ sinh môi trường. Thực tế cho thấy
vấn đề về vệ sinh môi trường tại các khu vực dân cư tập trung nhỏ ít được quan tâm,
bằng chứng là nguồn nước thải sinh hoạt tại những khu vực này được thải thẳng
trực tiếp ra kênh, rạch, sông suối nhỏ và đổ vào hệ thống sông chính. Quá trình này
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

2

Phạm Lê Hoàng Duy

cứ tiếp diễn hàng ngày, hàng tháng, hàng năm vô tình làm cho chất lượng nguồn
nước cấp (nước sông, nước ngầm) suy giảm về chất lượng và hậu quả là làm ảnh
hưởng đến đời sống của người dân và hệ sinh thái tại khu vực nơi đó. Lý giải cho
nguyên nhân này là nguồn chi phí để lắp đặt một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

thông thường là khá cao. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là ngoài nguồn chi phí khá cao để
lắp đặt và xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thông thường thì vẫn
còn tồn tại hữu hình những lý do khách quan khác đó là diện tích bố trí bị giới hạn
và hiệu quả hạn hẹp về trình độ chuyên môn.
Hiện nay, hầu như toàn bộ lượng nước thải sinh hoạt từ các hộ dân và một phần
từ các khu công nghiệp lưu vực sông Sài Gòn phần lớn không được thu gom và xử
lý theo đúng quy định. Mặc dù vẫn có một số khu vực có hệ thống thu gom riêng
biệt, nhưng nước thải sinh hoạt vẫn không được xử lý mà xả trực tiếp vào các hệ
thống này và nguồn tiếp nhận cuối cùng là sông suối, chủ yếu là sông Đồng Nai, Sài
Gòn. Hệ quả là gây ô nhiễm nghiêm trọng nhiều khu vực sông Đồng Nai và Sài
Gòn. Ngoài ra, chất lượng nước ngầm cũng bị suy giảm đáng kể từ chính các dòng
thải này.
Vì vậy, vấn đề nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt là hết sức
cần thiết.
1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải
sinh hoạt bằng sự kết hợp giữa công nghệ sinh học thiếu khí và hiếu khí có sử dụng
giá thể di động K3 ở các tải trọng khác nhau (1 kg COD/m3 ngày.đêm; 1,5 kg
COD/m 3 ngày.đêm và 2 kg COD/m3 ngày.đêm) cùng với quá trình tuần hoàn nước
thải khác nhau, dựa trên những kết quả đạt được, rút ra được ưu điểm, nhược điểm
của quá trình và khả năng áp dụng công nghệ tại Việt Nam.
1.2.2. Đối tượng nghiên cứu
Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến các phương pháp xử
lý nước thải sinh hoạt hiện nay.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

3

Phạm Lê Hoàng Duy

Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến hiệu quả xử lý nước
thải sinh hoạt của phương pháp xử lý nước thải bằng giá thể di động.
Nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt
bằng phương pháp xử lý có giá thể di động (MBBR), gồm có:
 Thiết lập mô hình xử lý và phương pháp vận hành mô hình.
 Sử dụng giá thể K3 cho mục đích nghiên cứu.
 Vận hành mô hình thực nghiệm với tải trọng khác nhau và có sự tuần hoàn
của nước thải với tỷ lệ từ bể hiếu khí về bể thiếu khí lần lượt là bằng 1 lần và gấp 3
lần so với lượng nước thải đầu vào.
 Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của mô hình nghiên cứu theo các vị
trí nghiên cứu nhất định.
 Đánh giá kết quả và hiệu quả ứng dụng của đề tài.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Mô hình thí nghiệm (lab scale) được tiến hành trong điều kiện bình thường.
Nước thải sinh hoạt lấy từ bể thu gom của trạm xử lý nước thải thuộc lô S của
chung cư Nguyễn Kim.
Sử dụng mô hình thí nghiệm bao gồm: kết hợp thiếu khí và hiếu khí.
Đánh giá hiệu quả xử lý COD và chất dinh dưỡng với HRT qua 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: OLR lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2
kg COD/m 3.ngày với tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể
thiếu khí là 1:1:1.
+ Giai đoạn 2: OLR lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2
kg COD/m 3.ngày với tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể
thiếu khí là 1:3:1.

Nghiên cứu được tiến hành trong khoảng thời gian từ 30/08/2010 – 31/06/2011.
1.4. Tính mới của đề tài
Kết hợp giữa hai quá trình bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống và giá thể di động
bám dính trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, đồng thời để tăng hiệu suất của quá
trình khử nitrat, tác giả có tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

4

Phạm Lê Hoàng Duy

1.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
 Nghiên cứu này thực hiện dựa trên các phương pháp sau:
 Thu thập tài liệu.
 Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu trong nước và nước ngoài về
xử lý nước thải sinh hoạt.
 Phương pháp thực nghiệm
 Căn cứ trên các tài liệu đã thu thập bắt đầu tiến hành thiết kế và lắp đặt mô
hình thí nghiệm (lab scale). Tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường – trường ĐH
Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh mô hình bắt đầu hoạt động thích nghi ở HRT
18 h với OLR 0.3 kgCOD/m 3.ngày, sau gần 1 tháng mô hình ổn định và giá thể di
động xuất hiện lớp màng mỏng. Tiếp theo ta bắt đầu giai đoạn phát triển màng đến
chiều dày ổn định, sau đó tiến hành thí nghiệm với HRT lần lượt 10h; 7 h và 4 h
tương ứng với các tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m 3.ngày, 2.0
kgCOD/m 3.ngày ở 2 giai đoạn tuần hoàn nước thải khác nhau. Mục đích của quá
trình tuần hoàn nước thải là để nâng cao hiệu suất khử nitrat điều mà công nghệ

Aerotank sinh học truyền thống không thực hiện được.
 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường.
Toàn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường được tiến hành
theo đúng các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế (theo
Standard Methods).
 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu.
Các số liệu kết quả thí ngiệm được phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel
và Graph.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


5

Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
Nước thải sinh hoạt được lấy từ Lô S chung cư Nguyễn Kim, địa chỉ Nguyễn
Kim-Tân Phước, phường 7, Quận 10, Tp.HCM.
Chung cư Nguyễn Kim có 178 hộ dân, công suất của trạm xử lý nước thải
khoảng 150 m 3/ngày đêm. Ở đây sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí bể Aerotank.
Sau đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim.

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim
2.2. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Lượng nước thải sinh hoạt của một
khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống
thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào hiệu

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

6

Phạm Lê Hoàng Duy

quả cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung
tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành
lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và
nông thôn.
2.2.1. Sự hình thành nước thải sinh hoạt
Nước thải được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người, một số hoạt
động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn,…cũng tạo ra các
loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt.
2.2.2. Phân loại
Nước thải sinh hoạt được chia làm 2 loại :
 Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ
yếu là các chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.
 Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình : rửa, tắm, giặt, với thành phần
các chất ô nhiễm không đáng kể.
2.2.3. Thành phần nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Ở những khu
dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử lý
thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Mức độ
tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng và hiệu quả xử lý các chất
đặc biệt này.

Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt được trình bày trong hình 2.2.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


7

Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

Nước thải sinh hoạt

99,9% là nước

0,1% các chất rắn

50 – 70% là chất hữu cơ

Phục vụ

25% là

cacbonhydrat

65% là
protein

10% là
các chất béo

Cát

Muối

Kim loại

Hình 2.2. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006)
Chất lượng nước thải sinh hoạt chưa xử lý thông qua một số chỉ tiêu ô nhiễm đặc
trưng có thể tham khảo bảng 2.1.(theo Melcaf and Eddy ,2003).
Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý
Các chỉ tiêu

Nồng độ
Đơn vị

Nhẹ

Trung bình

Nặng

Chất rắn tổng cộng

mg/L

350

720

1200

Tổng chất rắn hòa tan

mg/L

250

500

850

- Cố định (Fixed)

mg/L

145

300

525

- Bay hơi

mg/L

105

200

325

Chất rắn lơ lửng

mg/L

100

220

350

- Cố định

mg/L

20

55

75

- Bay hơi

mg/L

80

165

275

Chất rắn lắng được

mg/L

5

10

20

BOD5

mg/L

110

220

400

Tổng cacbon hữu cơ

mg/L

8

160

210

COD

mg/L

250

500

1000

Tổng nitơ (theo N)

mg/L

20

40

85

mg/L

8

15

35

- Hữu cơ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


8

Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

Các chỉ tiêu

Nồng độ
Đơn vị

Nhẹ

Trung bình

Nặng

- Amônia tự do

mg/L

12

25

50

- Nitrit

mg/L

0

0

0

- Nitrat

mg/L

0

0

0

mg/L

4

8

15

- Hữu cơ

mg/L

1

3

5

- Vô cơ

mg/L

3

5

10

Cloru

mg/L

30

50

100

Sunfat

mg/L

20

30

50

Độ kiềm (theo CaCO3)

mg/L

50

100

200

Dầu mỡ

mg/L

50

100

150

Coliform No/100

mg/L

106 - 107

10 7 – 108

107 – 109

Chất hữu cơ bay hơi,

µg/L

<100

100 - 400

>400

Tổng Phospho (theo P)

(Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006)
2.2.4. Tác hại của nước thải sinh hoạt
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong
nước thải gây ra.
 COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và
gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi
trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá
trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3,CH4… làm cho nước có
mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.
 SS: lắng động ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời
sống thủy sinh vật nước.
 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu
chảy, ngộ độc thức ăn…

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

9

Phạm Lê Hoàng Duy

 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ
trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa ( sự phát triển bùng phát
của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở
và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá
trình hô hấp của tảo thải ra)

 Màu: mất mỹ quan.
 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt
2.3.1. Giới thiệu
Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ
các loại chất không tan đến các loại chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước,
việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và đưa vào
nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích
hợp thường được căn cứ trên đặt điểm của các loại tạp chất có trong nước thải. Các
phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải sinh
hoạt là : phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý và
phương pháp sinh học.
2.3.2. Phương pháp cơ học
Các phương pháp cơ học thường được sử dụng gồm : lắng, trộn, tuyển nổi, …
Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng dựa vào các lực vật lý như lực trọng
trường, lực ly tâm…để tách các chất không hoà tan, các hạt lơ lửng có kích thước
đáng kể ra khỏi nước thải.
Ưu điểm : phương pháp tương đối đơn giản, mức chi phí thấp, hiệu quả xử lý
chất lơ lửng.
2.3.3. Phương pháp hóa học
Các phương pháp hóa học gồm có : oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng
phân hủy các chất độc hại.
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất ô
nhiễm và hóa chất thêm vào.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

10

Phạm Lê Hoàng Duy

Ưu điểm : hiệu quả xử lý cao, thường được dùng trong các hệ thống xử lý nước
khép kín.
Nhược điểm : Chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý
nước thải có quy mô lớn.
2.3.4. Phương pháp hóa lý
Các phương pháp hóa lý bao gồm : keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, hấp phụ…
Bản chất của phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa
vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động đến các chất ô nhiễm, biến đổi
hóa học tạo thành các chất dễ xử lý và không gây ô nhiễm môi trường.
Phương pháp xử lý hóa lý có thể kết hợp với các phương pháp cơ học, hóa học,
sinh học.
2.3.5. Phương pháp sinh học
Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có 5 nhóm chính:
 Quá trình hiếu khí.
 Quá trình thiếu khí.
 Quá trình kị khí.
 Thiếu khí và kị khí kết hợp.
 Quá trình hồ sinh học.
Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là
sử dụng hiệu quả sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất
hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải.
Ưu điểm : rẻ tiền, sản phẩm phụ của quá trình có thể tận dụng lảm phân bón
(bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan).
2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trưởng lơ lửng
Quá trình bùn hoạt tính là quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật,
chúng sống tập trung kết dính lại với nhau thành hạt bùn hoặc những bông bùn với

trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%), những bông bùn hay hạt bùn này còn
được gọi là bùn hoạt tính có kích thước khoảng từ 50 đến 200µm, màu vàng nâu và
dễ lắng. Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chất rắn của rong rêu,
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

11

Phạm Lê Hoàng Duy

tảo. Những sinh vật sống trong bùn thường là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm
men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là
các ấu trùng sâu bọ, vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt
tính là vi khuẩn, có thể chia làm 8 nhóm:
1. Pseudomonas
2. Achrobacter
3. Enterobacteriaceae
4. Athrobacter bacillus
5. Alkaligenes- Achromobacter
6. Cytophaga- Flavobacterium
7. Pseudomonas- Vibrio aeromonas
8. Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micrococus.
Trong nước thải các tế bào của loài Zooglea có thể sinh ra bao nhầy xung quanh
tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó lắng và các chất gây
mùi… và phát triển các hạt bông cặn. Các hạt bông cặn này khi kuấy trộn và thổi
khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật,
nguyên sinh động vật và các chất độc. Trong bùn hoạt tính luôn có động vật nguyên

sinh mà đại diện là Sarcodina, Mastigophora, Ciliata, Suctoria và vài loại sinh vật
phức tạp khác. Quan hệ giữa động vật nguyên sinh và vi khuẩn là quan hệ “mồi –
thú” thuộc cân bằng động chất hữu cơ – vi khuẩn – động vật nguyên sinh. Khi bùn
lắng xuống, hoạt tính bùn giảm gọi là “bùn già”.Hoạt tính của bùn có thể được hoạt
hóa trở lại bằng cách cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và cơ chất hữu cơ. Phần lớn các
vi sinh vật có đều khả năng xâm chiếm, bám dính trên bề mặt vật rắn khi có cơ chất,
muối khoáng và oxy tạo nên màng sinh học dạng nhầy có màu thay đổi theo thành
phần nước thải từ vàng xám đến nâu tối. Trên màng sinh học có chứa hàng triệu đến
hàng tỷ tế bào vi khuẩn, nấm men, và một số đông vật nguyên sinh khác. Tuy nhiên,
khác với hệ quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính thành phần loài và số lượng các
loài trong màng sinh học là tương đối đồng nhất. công thức bùn hoạt tính thường
dùng trong các tính toán là C5H7O2N.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)