Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

Bài 1 : Xử lý hiếu khí nước thải bằng bể
Aeroten
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Các thông số đánh giá chất lượng nước
Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượng nước như sau:
•
•
•

Chỉ tiêu vật lý: mùi vị, nhiệt độ, độ đục, độ màu, độ axit, độ kiềm, độ cứng, hàmlượng
chất rắn tan trong nước…
Chỉ tiêu hóa học: độ pH, oxi hòa tan DO, nhu cầu oxi hóa học COD, nhu cầu oxi sinh học
BOD, hàm lượng H2S, Cl-, SO42-, PO43-, F-, I-, Fe2+, Mn2+, các hợpchất nitơ, phốtpho…
Chỉ tiêu sinh học: vi trùng gây bệnh, các loại rong tảo…

1.1. Nhiệt độ (temperature)
Nhiệt độ nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết của lưu vực haymôi
trường khu vực. Nước thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải nhà máy điện nhiệt,nhà máy điện
hạt nhân thường có nhiệt độ cao hơn nước tự nhiên trong lưu vực nhậnnước cho nên làm cho
nước nóng lên (ô nhiễm nhiệt).
Ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong nước:
Nhiệt độ cao của nước làm thay đổi các quá trình sinh, hóa, lý học thường của hệ sinh thái nước
biểu hiện:
•
•
•

Làm giảm nồng độ oxi trong nước;
Phân hủy yếm khí xảy ra mạnh mẽ, gây ra mùi hôi thối do các khí H2S, CO2,CH4,

NH3… gây ra;
Làm thay đổi màu nước.Để đo nhiệt độ của nước người ta dùng các loại nhiệt kế khác
nhau.

1.2. Độ màu (colour)
Nước tự nhiên thường trong suốt và không màu, nước có màu là do các chất bẩnhòa tan
trong nước tạo nên. Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp (nước thảinhà máy dệt,
thuộc da, lò mổ, nhà máy giấy…) thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước. Để đánh giá
màu sắc của nước, người ta dùng phương pháp so màu bằng mắt hoặc bằng phổ kế với các
dung dịch chuẩn.

CN và QL Môi Trường

1


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

1.3. Độ đục (turbidity)
Nước tự nhiên sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và khôngmàu.
Khi chứa các hạt sét, mùn, vi sinh vật, hạt bụi, các hóa chất kết tủa thì nước trở nên đục. Nước
đục ngăn cản quá trình chiếu ánh sáng mặt trời xuống đáy thủy vực.
Độ đục của nước được xác định bằng máy đo độ đục. Đơn vị của độ đục: NTU
( Nephe;pmetric Turbidity Unit ) Nước mặt thường có độ đục 20-100 NTU, mùa lũ có khi cao tới
500- 600 NTU. Độ đục của nước hồ sạch thường ở mức dưới 25 NTU. Nước thải sinh hoạt phải
có độ đục không lớn hơn 5 NTU, nước uống phải có độ đục không lớn hơn 1NTU.
1.4. Độ cứng (hardness)
Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có
trong nước. Trong xử lý nước thường phân biệt thành 2 loại độ cứng: độ cứng tạm thời và độ
cứng vĩnh cửu. Độ cứng tạm thời là độ cứng do các muối bi cacbonat của Mg và Ca tạo thành.

Khi làm thoáng tốt và ở nhiệt độ cao, các muối bi cacbonat tạo kết tủa cacbonat.
Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Đây là nguyên nhân nước cứng gây hiện tượng đóng cặn ở các đường ống, dụng cụ,thiết
bị tiếp xúc với nước, nhất là nước nóng. Kết hợp với các cặn chứa sắt, mangan, silic,
cặn ở đường ống thường có màu trắng vàng gạch hoặc nâu.
Độ cứng vĩnh cửu là do các muối Ca, Mg không cacbonat tạo nên (thường là muối
sunphat, clorua). Những muối này bền nhiệt nên khi đun nóng không bị kết tủa.Độ cứng của
nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.Theo giá trị độ cứngtính bằng mg/l CaCO3 có
thể phân loại nước thành:
Phân loại độ cứng của nước
Độ cứng của nước
Nước mềm
Nước hơi cứng
Nước cứng
Nước rất cứng
1.5. Độ pH
Độ pH của nước được xác định dựa theo công thức: pH = - lg [H+] Nước tinh khiết ở điều
kiện thường bị phân ly theo phương trình:
H2O = H+ + OHVà trung hòa về điện tích, tức là [H+]=[OH-]

CN và QL Môi Trường

2


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

Đối với nước tinh khiết thì pH = 7, khi chứa nhiều ion H+ hơn OH- nước có tính axit pH <
7, khi chứa nhiều ion OH- hơn H+ nước có tính kiềm pH > 7.
Ảnh hưởng của độ pH:

- Cá thường không sống được khi nước có pH <4 hoặc pH > 10.
- Sự thay đổi độ pH của nước liên quan đến sự hiện diện các hóa chất axit
hoặc kiềm, sự phân hủy chất hữu cơ, sự hòa tan của một số anion SO42-, NO3-...
Độ pH của nước có thể xác định bằng máy pH – meter hoặc bằng giấy đo pH.
Tiêu chuẩn pH cho nước sinh hoạt là 6 – 8,5, cho nước uống là 6,5 – 8,5.
1.6. Độ dẫn điện (electric conductivity)
Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự hiện diện của các ion của các kim loại muối như
NaCl, KCl, Na2SO4, KNO3, … trong nước. Tác động ô nhiễm của nước có độ dẫn điện cao
thường liên quan đến độc tính độc hại của các ion tan trong nước. Để xác định độ dẫn điện,
người ta dùng các máy đo điện trở hoặc cường độ dòng điện.
1.7. Chất rắn lơ lửng (Suspended solids – SS)
-TSS (total suspended solids): là tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l)
Để xác định TSS, người ta làm bay hơi mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 103oC
tới trọng lượng không đổi.
-SS (Suspended solids): chất rắn lơ lửng. (mg/l)
Để xác định chất rắn lơ lửng, người ta thường để lắng sau đó lọc qua giấy lọc chuẩn tách
ra phần chất lắng: sấy khô ở 103oC – 105oC.
- DS ( Dissolved Solid): chất rắn hòa tan (mg/l)
Sấy khô một thể tích nước đã biết đã được lọc sach cặn lơ lửng ở nhiệt độ 100
–105oC và cân lượng cặn còn lại sau khi nước bốc hơi hết gọi là chất rắn hòa tan. Đây chủ yếu là
các khoáng chất và một lượng nhỏ các chất hữu cơ hòa tan
Để xác định riêng phần muối khoáng hòa tan, cần nung lượng cặn này ở 500 -800oC để
phần hữu cơ cháy hết, lượng cặn còn lại tính bằng mg/l chính là tổng lượng
muốikhoáng hòa tan (TKHT).
Phân loại tự nhiên theo TKHT
TKHT, mg/L
< 1000
1000 – 2500

CN và QL Môi Trường

3


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

25000 – 50000
> 50000
1.8. Hàm lượng oxy hòa tan DO (dissolved Oxygen)
Oxy tự do hòa tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước
(cá,lưỡng cư, thủy sinh, côn trùng…) thường được tạo ra do sự hòa tan oxy từ khí
quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ oxy tự do hòa tan trong nước khoảng 810 ppm(ppm = mg/l hoặc mg/1kg), và sự dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự phân hủy
các chất, sự quang hợp của tảo. Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước thiếu oxy sẽ giảm
hoạt động hoặc chết. Do vậy DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm thủy
vực. Có nhiều phương pháp xác định giá trị DO của mẫu nước như phương pháp ion của Winkler
và phương pháp điện cực.
1.9. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (biochemical oxygen demand – BOD)
Nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy mà vi sinh vật dùng để oxy hóa các chất hữu cơ có
trong nước theo phản ứng:
Chất hữu cơ + O2 → CO2+ H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian
Để xác định giá trị BOD của mẫu nước người ta tìm giá trị oxy hòa tan DO của mẫunước
trước và sau khi ủ mẫu một thời gian ở nhiệt độ 20oC. Thông thường thời gian ủ là 5 ngày khi đó
khoảng 70 – 80% các chất hữu cơ bị oxy hóa (BOD5). Theo lý thuyết để oxy hóa gần hết hoàn
toàn các chất hữu cơ (98-99%) đòi hỏi sau 20 ngày.
1.10. Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand – COD)
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
có trong mẫu nước thành CO2 và nước.
Như vậy COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa toàn bộ các hợp chất hữu cơ
có trong nước, còn BOD chỉ là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học. Thông thường BOD5/COD = 0,5 – 0,7.

1.11. Các hợp chất của Nito, Photpho
Các hợp chất của Nito trong nước là kết quả của quá trình phân hủy các hợp
chất hữu cơ trong tự nhiên, trong chất thải và trong các nguồn phân bón mà con người trực tiếp
hoặc gián tiếp đưa vào nguồn nước. Các hợp chất này tồn tại dưới dạng amoniac,nitrit, nitrat và
cả dạng nguyên tố nito.Các hợp chất Photpho có thể tồn tại trong nước bao gồm các hợp chất
photphat khi nguồn nước bị nhiễm bẩn phân rác và các hợp chất hữu cơ, quá trình phân
hủy giải phóng ion PO43.
Khi ở trong nước hàm lượng nito, photpho cao sẽ thúc đẩy quá trình phì dưỡng (còn gọi
là phù dưỡng).

CN và QL Môi Trường

4


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

1.12. Chỉ tiêu vi sinh
Sinh vật có mặt trong nước ở nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh các sinh vật có ích,có
nhiều nhóm sinh vật gây bệnh hoặc truyền bệnh cho người và động vật. Trong số này đáng chú ý
là các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, viêm
gan B, viêm não Nhật Bản, giun đỏ, trứng giun…
Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân, rác, nước thải sinh
hoạt, xác chết sinh vật, nước và rác thải bệnh viện… Để đánh giá mức độ ô nhiễmsinh học,
người ta dùng chỉ số Coliform. Đây là chỉ số phản ánh số lượng vi khuẩn E.coli trong nước,
thường không gây bệnh cho người và sinh vật. Để xác định chỉ số coliform, người ta nuôi
cấy mẫu trong dung dịch đặc biệt và đếm số lượng chúng sau một thời gian nhất định.
Người ta phân biệt trị số E.coli và chỉ số E.coli. Trị số E.coli là đơn vị thể tích nước có
chứa 1 vi khuẩn E.coli, còn chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có trong một lít nước. Tiêu
chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước tiên tiến qui định trị số E.coli không nhỏ hơn 100ml

nước, nghĩa là cho phép có 1 vi khuẩn E.coli trong 100ml nước, chỉ số E.coli tương ứng là 10.
Tiêu chuẩn vệ sinh Việt Nam qui định chỉ số E.coli của nước thải sinh hoạt phải nhỏ hơn 20
2. Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa
Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và các chất
phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật theo 3 giai
đoạn như sau :
•
•
•

Chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán
đối lưu và phân tử;
Khuếch tán chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ các
chất ở trong và ngoài tế bào;
Chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình
tổng hợp các chất mới của tế bào .

Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp
oxy liên tục. Quá trình xử lí sinh học hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn :
- Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOzN + O2

CO2 + H2O + NH3 + ΔH

(1)

Tổng hợp tế bào mới :
CxHyOzN + NH3 + O2

C5H7NO2 + CO2 + ΔH (2)

Trong đó: CxHyOzN là tất cả các chất hữu cơ của nước thải.
C5H7NO2 là công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh
vật.
CN và QL Môi Trường

5


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

ΔH là năng lượng.
Phản ứng (1) là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế
bào, còn phản ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào. Lượng oxy tiêu tốn cho hai phản
ứng trên là tổng BOD của nước thải.
Nếu tiếp tục quá trình oxy hóa khi không đủ chất dinh dưỡng thì quá trình chuyển hóa
các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hóa chất liệu tế bào (tự oxy hóa):
C5H7NO2 + 5O2

NH3 + O2

5CO2 + NH3 + 2H2O + ΔH

HNO2 + O2

HNO3

2.1 Nguyên lý của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính
Sử dụng vi sinh vật để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ chuyển hóa sinh học được,
đồng thời chính các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá

trình oxy hóa để tổng hợp nên sinh khối của chúng (bùn hoạt tính).
Tác nhân sinh học
Chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí. Chúng phân giải mạnh các hợp chất hữu cơ.
Các vi khuẩn hiếu khí hay còn gọi là các vi sinh vật tham gia vào quá trình oxy hóa sinh học
phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
•
•
•

Chuyển hóa mạnh các chất hữu cơ,
Kích thước tương đối lớn để “bông sinh học” lắng nhanh (ф = 50 - 200µ),
Không sinh các chất khí gây ô nhiễm môi trường như H2S, Indol, Scatol...

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí trong bể Aeroten
2.1.1 - pH
pH của nước thải có ảnh hưởng lớn đến các quá trình hóa sinh của vi sinh vật, quá trình
tạo bùn và lắng. Dải pH tối ưu cho xử lý hiếu khí nước thải từ 6,5 - 8,5.
2.1.2 - Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật. Mỗi vi sinh vật cũng có một khoảng
nhiệt độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ quá ngưỡng sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật hoặc bị tiêu
diệt hay tạo bào tử.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến DO:

CN và QL Môi Trường

6


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

+ Khi nhiệt độ tăng DO giảm và vận tốc phản ứng tăng lên.
+ Khi nhiệt độ giảm DO tăng nhưng ngược lại vận tốc phản ứng giảm.
Trong bể Aeroten nhiệt độ tối ưu là 25 – 320C, nhưng cũng có thể chấp nhận nhiệt độ 16 – 370C
2.1.3- Oxi hòa tan (DO)
DO là lượng oxy hoà tan trong nước.
Đây là thông số quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí. DO được cấp liên tục để đáp
ứng nhu cầu oxy của vi sinh vật trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải.
Để đảm bảo tốc độ oxi hoá các chất bẩn diễn ra tốt, nồng độ oxi hoà tan cần đạt 2 –
4mg/l, thường cấp 4mg/l.
Khi lượng DO quá cao sẽ gây tốn năng lượng (do quá trình cấp DO tiêu tốn năng lượng);
đồng thời quá trình tạo sinh khối diễn ra nhanh khiến vi sinh vật không kịp tạo nha bào, dẫn đến
việc hình thành các bông bùn không tốt.
2.1.4- Tỷ số F/M (Food/ microorganism = chất thải/ vi sinh vật):
F/M là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi
sinh vật hiếu khí. Tỷ lệ F/M thích hợp = 0,2 ÷ 0,6
•

•

Khi tỷ lệ F/M >1, tức lượng thức ăn dư thừa khiến vi sinh vật tập trung phát triển
sinh khối, làm cho vi sinh vật không tạo được nha bào tạo ra các bông bùn kém
chất lượng không lắng được; đồng thời lượng bùn dư tạo thành quá lớn, làm quá
trình xử lý bùn thêm tốn kém.
Khi tỷ lệ F/M << 1 thì vi sinh vật không đủ dinh dưỡng để phát triển.

2.1.5 - Các yếu tố dinh dưỡng và vi lượng
Thành phần dinh dưỡng trong nước thải chủ yếu là nguồn Cacbon (thể hiện BOD), cùng
với N (thường ở dạng NH4+) và P (ở dạng muối của axit photphoric) là những nguyên tố đa
lượng; ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Ca, Na, Cl, Mn...
•

•
•
•

Tỷ lệ các chất dinh dưỡng phù hợp cho 3 ngày đầu là C : N : P = 100 : 5 : 1
Khi quá trình xử lý kéo dài 20 ngày thì tỷ lệ C : N : P = 200 : 5 : 1.
Thiếu nitơ sẽ cản trở quá trình sinh hóa các chất bẩn hữu cơ và tạo ra bùn hoạt
tính khó lắng.
Thiếu photpho dấn đến sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi, là nguyên nhân chính
làm cho bùn hoạt tính bị phồng lên, khó lắng và bị cuốn ra khỏi hệ thống xử lý,
làm giảm sinh trưởng của bùn hoạt tính, đồng thời giảm cường độ quá trình oxy
hóa.

CN và QL Môi Trường

7


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

2.1.6- Chất độc đối với VSV
Các muối vô cơ, các ion kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ chứa clo, các chất kháng
sinh, các chất oxy hóa, các khí độc, các dung môi độc, ... có khả năng ức chế thậm chí làm vô
hoạt hệ enzym oxy hóa khử ở vi sinh vật. Vì thế, cần phải loại bỏ các chất độc này trước khi
nước thải được dẫn vào bể Aeroten, khống chế hàm lượng muối vô cơ nhỏ hơn 10g/l bằng
phương pháp pha loãng.
2.2 Các thông số quan trọng trong vận hành bể Aeroten
2.2.1 Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng (Mixed Liquoz Suspended Solids - MLSS):
là nồng độ chất rắn trong bùn lỏng. MLSS được xác định là lượng cặn lắng
được trong bể trong môitrường tĩnh trong khoảng thời gian nhất định. MLSS bao gồm cả

phần hữu cơ và phần vô cơ.
2.2.2 Hàm lượng rắn bay hơi (MLVSS):
là hàm lượng các chất hữu cơ bay hơi (VSS) có trong bể xử lý (hay còn gọi là nồng
độ vi sinh vật trong bùn hoạt tính). Trong tính toán thì lượng MLVSS này chính
bằng giá trị bùn hoạt tính X trong bể xử lý. MLVSS được xác định bằng cách lấy
MLSS cho vào tủ sấy ở nhiệt độ 550-600 o C đến khối lượng không đổi ta thu được độ
tro của cặn. Lấy MLSS trừ đi độ tro này ta thu được MLVSS.
2.2.3 Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index - SVI:
là số ml nước thải đang xử lý lắng được 1 gam bùn (theo chất khô không tro) trong vòng
30 phút. Cách tính SVI :

Đây là thông số cho biết trạng thái của bùn và hiệu quả xử lý của bể aerotank. Nếu SVI nằm
trong khoảng 80-150 thì bùn dễ lắng. Nếu SVI > 200 thì bùn khó lắng, dễ bị trôi ra ngoài do bùn
bị trương phồng lên.
2.2.4 Hệ số sử dụng chất nền cực đại (Heterotrophic synthesis yield Y, mg VSS/mg COD):
Là tỷ số giữa khối lượng tế bào và khối lượng chất nền được tiêu thụ trong một thời
gian nhất định. Hệ số sử dụng chất nền cực đại còn có thể được hiểu là “hệ số đồng hoá” là thông
số cho biết khối lượng tế bào vi sinh vật được sinh ra khi xử lý được 1 khối lượng cơ chất
(COD). Đây là một thông số động học trong quá trình thiết kế hệ thống xử lý nước thải. Giá
trị tiêu biểu của Y (tính theo mg BOD) vào khoảng 0,6 (khoảng giao động từ 0,4-0,8);
còn Y (tính theo mg COD) vào khoảng 0,4 (khoảng giao động từ 0,3-0,6).

CN và QL Môi Trường

8


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

2.2.5 Thời gian lưu thuỷ lực (Hydrolic Retention Time HRT):

Là thời gian lưu của nước trong bể xử lý, tính bằng tỷ số giữa thể tích của bể (V)
và thể tích nước thải đi vào (Qv) trong một khoảngthời gian (ngày hay giờ).
2.2.6 Tuổi của bùn (SRT Solids Retention Time):
Là thời gian của bùn lưu trú lại trong bể xử lý, hay còn gọi là tuổi của cặn. Đây là một
thông số quan trọng để thiết kế và vận hành một hệ thống bùn hoạt tính. SRT được tính bằng tỷ
số giữa lượng bùn có trong bể (V.X) với tổng lượng bùn đi ra khỏi hệ thống (QxaXr + QeXe) trong
một ngày.

2.2.7 Tỷ số F/M (Food/Mass).
Chỉ số này đánh giá hoạt lực của vi sinh vật.
2.2.8 Tải trọng riêng TR:
là đại lượng biểu thị khả năng oxy hóa chất ô nhiễm của một đơn vị sinh khối trong thời
gian một ngày.
Khi tải trọng riêng được tính theo BOD5 thì có đơn vị là: (kg BOD5/kg sinh khối. ngày)
Khi tải trọng riêng được tính theo COD thì có đơn vị là: (kg COD/kg sinh khối. ngày)

CN và QL Môi Trường

9


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

II. THỰC HÀNH VÀ BÁO CÁO KẾT QUẢ
Mô hình thí nghiệm

Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng bể Aeroten

Bể làm việc gián đoạn với:
•

•
•
•
•
•
•

Thời gian lưu nước thải trong bể: 8h
Lưu lượng khí cấp vào bể: 500 l/h,
Thể tích của bể: 20x35x64 (cm3)
Thể tích nước thải VNT = 48 l
Nhiệt độ trung bình của nước thải trong bể vào khoảng 27-28oC,
Độ pH của nước được duy trì trong bể vào khoảng: 7.4 là thích hợp
DO trong bể được duy trì với lượng gần 3mg/l.

1. Phân tích COD :
a, Định nghĩa:
COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các
hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. (mg/l)
Như vậy, COD là lượng oxy (mg) cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong 1lit nước.

CN và QL Môi Trường

10


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

b, Thí nghiệm :
• Lấy vào mỗi ống nghiệm 4ml dung dịch chuẩn COD đã được pha sẵn bao gồm H2SO4

98% và K2Cr2O7 với tỷ lệ 3:1
• Lấy 2ml dung dịch mẫu trắng (nước cất) hoặc mẫu cần phân tích cho tiếp vào ống
nghiệm,
• Lắc đều dung dịch trong ống nghiệm, sau đó đặt vào thiết bị xử lý mẫu COD giữ ở nhiệt
độ 150oC trong 2 giờ,
• Lấy mẫu ra, để nguội tới nhiệt độ phòng,
• Chuyển toàn bộ mẫu vào bình tam giác,
• Chuẩn lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch FAS với chất chỉ thị Feroin.
c, Tính toán:

X = .f
Trong đó:
X:

COD của mẫu cần phân tích (mg/l)

VT:

Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chuẩn mẫu trắng (ml)

VTN:

Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu cần phân tích (ml)

NFAS: Nồng độ FAS.
8:

Đương lượng gam của Oxy

VM:

Thể tích mẫu dùng để phân tích (ml)

f:

Hệ số pha loãng mẫu.

d, Kết quả :
Chuẩn lại FAS : V = 10,5 ; NFAS = 0,023 .

Bảng số liệu đo đạc
Thời

CN và QL Môi Trường

COD

11


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

gian

MT1

MT2

MPT1

MPT2

ml

ml

ml

9.8
9.9
9.8
9.8
9.8

6
7.3
8.6
9.3
9.6

0h
9.8
2h
9.8
4h
9.7
6h
9.8
8h
9.8

Kết quả tính toán :
Thời
gian
0h
2h
4h
6h
8h

ml

V-lắng
(ml)

f

6
7.2
8.6
9.3
9.6

11
12
14
15
16

5
5

4
3
2

TB-MT

TB-MPT

f

COD

0
9.8
9.85
9.75
9.8

0
6
7.25
8.6
9.3

5
5
4
3
2

1809.524
1238.095
438.0952
142.8571
38.09524

Hiệu
suất %
0
31.5789
75.7895
92.1053
97.8947

 Nhận xét :

Dựa vào đồ thị ta có thể thấy, lượng COD giảm dần theo thời gian lọc. Mức độ giảm
không đồng đều trong suốt thời gian lọc. Thời gian đầu lượng COD giảm mạnh : từ 1800
giảm xuống 400 ( giảm 1400) trong 4 tiếng. Thời gian về sau thì COD giảm chậm : từ
400 giảm xuống 40 trong 4 tiếng , giảm ≈ 360.
Ta cũng có thể thấy rõ mức giảm COD qua thời gian qua bảng đồ thị hiệu suất xử lý COD theo
thời gian.

 Nhận xét :

Qua đồ thị ta có thể thấy đường hiệu suất xử lý tăng dần theo thời gian, và sau 5-6 tiếng ,
COD gần như đã được xử lý hết .

2. Kết quả BOD
a, Định nghĩa

BOD (Biochemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cần thiết để vi sinh
vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng:

CN và QL Môi Trường

12


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

Chất hữu cơ + O2

CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian

BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh
vật.
Thông thường người ta tính BOD5 là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ
phân hủy bởi vi sinh vật trong 5 ngày đầu.

b, Thí nghiệm :
• Cho mẫu đã pha loãng, phù hợp với thang đo đã lựa chọn trong bảng 1-2 vào chai thí
nghiệm,
• Cho con từ vào mỗi chai ủ, đặt lẵng cao su vào miệng chai và cho hóa chất hấp thụ CO2
( KOH hạt hoặc soda hạt) vào lẵng cao su,
• Đặt và vặn chặt sensor BOD vào mỗi chai, cài đặt và bắt đầu quá trình đo,
• Đặt chai vào giá khuấy từ và đặt thiết bị khuấy từ vào tủ điều nhiệt và nối với nguồn điện
trong tủ
Ghi chú: làm mẫu trắng bằng nước pha loãng cấy vi sinh vật theo trình tự tương ứng.
Thang đo chọn hệ số pha loãng BOD

Khoảng BOD (m
0 – 40
0- 80
0 – 200
0 -400
0 – 800
0 – 2000

c, Tính toán:
BOD5 = (DTN – DT) .f, mg/l
Trong đó: :
BOD5: Giá trị BOD của mẫu cần xác định sau 5 ngày
DTN:

Giá trị hiện trên sensor BOD sau 5 ngày của mẫu cần xác định

CN và QL Môi Trường

13


Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật môi trường

DT:

Giá trị hiện trên sensor BOD sau 5 ngày của mẫu trắng

f:

Hệ số phụ thuộc vào thể tích mẫu

d, Kết quả :

Bảng số liệu và tính toán BOD theo thời gian( từ ngày 2/11 -7/11 )
Thời
điểm

Vmẫ
u
ml

f

DTN
mg/l

DT
mg/l

Thay số

BOD5
mg/l

0h

164

10

50

1

(50-1)*10

490

4h

250

5

22

1

(22-1)*5

105

78.57

8h

432

1

50

1

(50-1)*1

49

90.00

CN và QL Môi Trường

14

η
%


 Nhận xét:

Hàm lượng BOD giảm theo thời gian, đặc biệt trong khoảng 4h đầu tiên, sau 4h tiếp theo
thì quá trình diễn ra chậm dần , sự giảm BOD là không đáng kể.
3. Kết quả MLSS
a, Định nghĩa:
MLSS là hàm lượng bùn hoạt tính (mg) có trong 1lit mẫu. Đơn vị: mg/l.
b,Thí nghiệm :
Lấy 100ml mẫu nước thải và một chiếc giấy lọc đã được sấy khô tới khối lượng không đổi có
khối lượng là mt (mg),
Lọc mẫu nước thải đó qua giấy lọc đã chuẩn bị sẵn ở trên bằng máy lọc
Sau khi lọc xong, gắp giấy lọc ra, gấp gọn, cho vào tủ sấy sấy cho tới khối lượng không đổi ở

105oC, ghi lại khối lượng của giấy lọc ms (mg)
Dựa vào kết quả cân giấy lọc ta tính được MLSS
c, Tính toán :
MLSS = .1000, mg/l
Trong đó:
a: trọng lượng giấy lọc có sinh khối, mg.
b: trọng lượng giấy lọc, mg.
c: dung tích mẫu phân tích, ml.
d, Kết quả :
Bảng kết quả thí nghiệm
MLSS
Thời
gian

MT
(g)

Cân lần 1
(g)

Cân lần 2
(g)


0h
2h
4h
6h
8h

0.506
0.531
7
0.521
0.516
5
0.525
5

0.752

0.7527

0.9234

0.9234

0.939

0.9388

0.9411

0.9415

0.9634

0.9628

Bảng kết quả tính toán

MLSS(mg/l)
Thời
gian
0h
2h
4h
6h
8h

Lần 1

Lần 2

Trung Bình

2460
3917
4180
4246
4379

2467
3917
4178
4250
4373

2463.5
3917
4179

4248
4376

Đồ thị biểu diễn MLSS theo thời gian

 Nhận xét

Hàm lượng MLSS sau khoảng thời gian 8h tăng từ 2500 mg/L đến gần 4500 mg/L và vẫn
tiếp tục tăng.
Lượng chất rắn lơ lửng lọc được ở giai đoạn đầu tăng mạnh, giai đoạn sau giảm dần và
tăng chậm nếu tiếp tục quá trình. Lượng MLSS tiếp tục tăng do lượng chất rắn lơ lửng
trong nước thải vẫn còn .

4. Kết quả SVI
a, Định nghĩa
SVI (chỉ số thể tích lắng của bùn) là đại lượng biểu thị dung tích lắng (tính bằng ml) của 1gam
bùn hoạt tính (khô).
SVI thể hiện trạng thái hoạt động và khả năng lắng của bùn hoạt tính.


b, Thí nghiệm :
• Lấy 1lit nước thải vào ống đong 1lit
• Để lắng 30 phút,
• Đo thể tích bùn lắng VL(ml)
c, Tính toán:
SVI = , ml/g
Trong đó: SVI: chỉ số thể tích lắng của bùn (ml/g).
V: thể tích bùn (MLSS) lắng trong 30 phút trong ống đong hình trụ (ml).
MLSS: hàm lượng bùn hoạt tính (sinh khối), (mg/l).
d, Kết quả :

Bảng số liệu tính toán
Thời
gian
0h
2h
4h
6h
8h

MLSS(mg/l
)
2463.5
3917
4179
4248
4376

V-lắng
(ml)
110
120
140
150
160

SVI
44.651918
30.635691
33.500838
35.310734

36.563071

 Nhận xét:
SVI luôn nhỏ hơn 50 ml/g => Bùn hoạt tính trong bể không tốt, bùn dễ bị vón cục dẫn tới hiệu
quả xử lý không cao. Cần nâng chỉ số SVI lên khoảng 50 ÷ 100 ml/g là tốt nhất.

5. Kết quả F/M
Công thức tính theo COD:
F/M = , mgCOD/mgMLSS.

Bảng số liệu tính toán
Thời
gian

COD

MLSS(mg/l
)

0h
2h

1809.52
1238.1

2463.5
3917

F/M

mgCOD/mgMLS
S
0.7345337
0.3160825


4h
6h
8h

438.095
142.857
38.0952

4179
4248
4376

0.1048326
0.0336293

0.0087055

 Nhận xét :
Khoảng F/M : Thời gian đầu 0h -> 4h , F/M = 0.1 ÷ 0.7 , đây là điều kiện thuận lợi để vi sinh vật
sinh trưởng và phát triển . Hiệu quả xử lý sẽ cao hơn.
Thời gian sau 4h -> 8h , F/M = 0.009 ÷ 0.1 , tỷ lệ F/M << 1 thì vi sinh vật không đủ dinh dưỡng để
phát triển. Có hiện tượng vi sinh vật tự oxy hóa tế bào.

6. Kết quả TR

Tải trọng riêng của quá trình vận hành bể Aeroten này được tính như sau:
TR1.21442

III. KẾT LUẬN
Cột các thông số của quá trình xử lý sinh học hiếu khí aerotank.
Xử lý sinh học hiếu khí bằng bể aerotank là biện pháp xử lý nước thải được áp dụng phổ biến ở
hầu hết các quá trình xử lý nước thải. Do quá trình xử lý nhờ vi sinh vật hô hấp hiếu khí nên
thân thiện với môi trường. Bể sử dụng bùn hoạt tính khá dễ kiếm và dễ vận hành. Trong bài thí
nghiệm, với lượng BOD5 dưới 500 mg/L , hiệu suất lọc của thiết bị đạt gần 98% . Bể lọc gần như
hoàn toàn. Thời gian lọc hiệu quả là 6h, lượng thời gian lưu bùn thấp. Tuy nhiên lượng sinh
khối sinh ra nhiều, tiêu tốn chi phí điện năng và hóa chất.