xử lý bùn bằng CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


Báo cáo chuyên đề

Công Nghệ Sinh học Môi trường

XỬ LÝ BÙN
BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Người thực hiện :

Lê Nguyễn Đăng Khoa
Trần Hồ Quyết Tiến
Lương Thị Kim Nhi
Dương Thị Mỹ Duyên
Nguyễn Quốc Phú

04-2016

14163116
14163284
14163188
14163003
14163204


MỤC LỤC

2

CÁC BẢNG & CÁC HÌNH TRONG BÁO CÁO

I. GIỚI THIỆU
Cùng với sự tăng dân số và tăng trưởng kinh tế, các chất thải công nghiệp,
nông nghiệp, sinh hoạt,... ngày càng nhiều; trong đó có bùn thải và gây ra
những hậu quả xấu đến môi trường (đất, nước, không khí), nhất là môi trường
đô thị.
Một trong nhiệm vụ của quá trình xử lý nước thải là chuyển các chất ô
nhiễm từ dạng hòa tan sang dạng rắn và tách các chất rắn ra khỏi pha lỏng. Các
chất rắn sau khi khử nước (làm đậm đặc) được gọi chung là bùn, chứa nhiều
thành phần khác nhau và phải được thải bỏ hợp lý. Bùn sinh ra từ hệ thống xử
lý nước thải thường ở dạng lỏng có chứa từ 0,25 -12% chất rắn tính theo khối
3


lượng tùy thuộc vào công nghệ xử lý nước thải được áp dụng. Trong những
thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý cũng như
thải bỏ bùn là một trong những vấn đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý nước
thải. Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40-60% tổng chi phí xây dựng hệ thống xử
lý nước thải và chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành toàn hệ
thống.
Chúng ta cần khá nhiều diện tích để chôn lấp bùn thải. Mặc dù tốn kém
diện tích như vậy nhưng nếu xử lí bùn thải bằng chôn lấp không đúng quy cách
thì bên cạnh việc tốn nhiều diện tích canh tác, còn gây ra ô nhiễm nguồn nước
ngầm và môi trường xung quanh.
Giữa thế kỉ XX, con người đã nhận thấy hệ vi sinh vật trong tự nhiên đóng
vai trò chính trong việc phân hủy các chất thải do con người tạo ra và đã chủ
động sử dụng khả năng phân hủy các chất thải bằng cách bắt chước các quá

trình phân hủy trong tự nhiên.
Trong quá trình xử lí bùn thải, vi sinh vật đóng vai trò quan trọng và quyết
định trong việc chuyển hóa các chất hữu cơ khó phân hủy như cellulose, pectin,
protein,… thành những phần nhỏ hơn. Vì vậy, con người đã có những nghiên
cứu bổ sung và áp dụng các loại vi sinh vật, nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy
bùn thải.
Bài làm sẽ tóm lược các quá trình xử lí bùn bằng biện pháp sinh học mà vai
trò chính là sự đóng góp của các loài vi sinh vật nhằm bảo vệ các giá trị sinh
học của thiên nhiên môi trường. Đó là nguyên lí sinh học - sinh thái học - cơ sở
chung cho việc loại bỏ các chất phế thải và bảo vệ môi trường. Công nghệ vi
sinh vật xử lí bùn thải là khái niệm liên quan đến bảo vệ môi trường mà ở đây
sử dụng biện pháp sinh học để loại bỏ các chất gây ô nhiễm.

4


II. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ BÙN THẢI
2.1. Tổng quan về bùn thải và bùn thải nguy hại
2.1.1. Khái niệm về bùn thải
- Bùn là một sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải ở bất kỳ nhà máy xử
lý nước thải kiểu truyền thống nào, và trong khi nước đã xử lý có thể xả ra
các nguồn tiếp nhận nước theo quy định của giấy phép xả thải, thì công tác
xử lý bùn phức tạp hơn nhiều.
- Lượng bùn thải tăng hằng năm theo mức tăng dân số và tăng trưởng sản
xuất. Số lượng bùn thải thường rất lớn và gây ô nhiễm cho môi trường
không chỉ ô nhiễm hóa học mà còn ô nhiễm sinh học.
- Nhìn chung, chất xả thải sau cùng sẽ được dùng làm phân bón ở các nông
trại, đổ vào các bãi chứa rác thải, hoặc đốt tại chỗ hay ở một nơi nào đó bên
ngoài, thường là làm nguyên liệu đốt để phát điện.
2.1.2. Các loại bùn thải trong xử lí nước thải

Có 6 loại bùn thải thường phát sinh trong quá trình xử lý nước thải là:
- Bùn thải trong hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị
- Bùn thải từ hệ thống thoát nước thải công nghiệp
- Bùn thải từ các hoạt động nạo vét kênh rạch định kỳ
- Bùn thải từ bể tự hoại (bùn hầm cầu)
- Bùn thải từ các trạm/nhà máy xử lý nước cấp
- Bùn thải từ các công trình xây dựng
Bảng 1: Lượng bùn thu gom được từ một số nước trên thế giới
STT
1
2
3
4

Nước
Bỉ
Pháp
Đức
Ý

Khối lượng bùn thải/năm
(đơn vị: 103 tấn chất khô)
10
800
1300
1200

STT
5
6

7

Nước
Anh
Mỹ
Canada

Khối lượng bùn thải/năm
(đơn vị: 103 tấn chất khô)
1240
4500
500

2.2. Tính chất của bùn thải
Loại bùn thải
Tính chất
Bùn thải được tạo thành ngay từ giai đoạn lắng đầu tiên. Hàm
Bùn thải đầu
lượng chất rắn chiếm 3% - 4%.
Humus
Thu nhận từ màng lọc. Hàm lượng chất rắn chiếm khoảng 2%.

5


Bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính chứa nhiều vi sinh vật và động vật nguyên sinh.
Bùn hoạt tính được sử dụng nhiều trong quá trình xử lí nước
thải. Hàm lượng chất khô khoảng 8-12 g/l.

Bùn thải qua xử lí
nhiều lần

Giống bùn hoạt tính

Bùn nguyên liệu

Bùn chưa qua xử lí được sử dụng như nguyên liệu cho qứa
trình xử lí nuớc thải.

 Tính chất chung của bùn thải:
- Chứa hàm lượng chất hóa học rất cao như: nito (N) và photpho (P).
- Ngoài ra còn chứa các kim loại nặng và nhiều loại độc chất khác nữa.

2.3. Nguồn phát sinh bùn thải
Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của các quá trình sản xuất đặc thù:
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của lọc dầu.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình tái chế, tận thu dầu.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung
ứng, sử dụng nhựa, cao su tổng hợp và sợi nhân tạo.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế và
cung ứng dược phẩm.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung
ứng, sử dụng chất béo, xà phòng, chất tẩy rửa, sát trùng và mỹ phẩm.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung
ứng, sử dụng hóa chất tinh khiết và các hóa phẩm khác.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất thủy tinh và sản
phẩm thủy tinh.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của ngành dệt nhuộm.

- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung
ứng, sử dụng phẩm màu hữu cơ.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung
ứng các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật, chất bảo quản gỗ và các loại biôxit
(biocide) hữu cơ khác.
- Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải tại cơ sở sản xuất, điều chế, cung ứng
và sử dụng hóa chất vô cơ, hữu cơ.
2.4. Hiện trạng tình hình xử lí bùn thải ở nước ta
2.4.1. Hiện trạng
6


-

-

-

-

-

-

Môi trường TP.HCM đang phải tiếp nhận một lượng bùn thải khá lớn 1,2
triệu tấn/tháng. Thế nhưng khác với rác rải đô thị được thu gom xử lý,
lượng bùn này đang bị đổ bừa ra ngoài môi trường. Nguyên nhân do loại
chất thải này vẫn chưa có nơi tiếp nhận và xử lý đảm bảo tiêu chuẩn môi
trường.
Nhiều bãi chứa bùn thải được thải khắp nơi dọc theo những con đường

trong khu vực thành phố…Trước tình trạng như thế đại diên Sở TN-MT cho
biết sự cấp thiết phải xử lý các loại bùn thải ở nước ta và đều cấp thiết là
phải xây dựng nhà máy xử lý.
Thực tế hoạt động sử lý bùn thải hiện nay ở nước ta chỉ mới đáp ứng một
phần nhỏ yêu cầu thực tế nhưng chất lượng cũng chưa được đảm bảo.

Hình 1: Công tác nạo vét bùn trên kênh nội thành Tp.HCM
Hiện chỉ có Công ty TNHH Một thành viên Môi trường đô thị tiếp nhận và
xử lý với công suất rất hạn chế. Một số ít bùn thải tử hoạt động của nhà máy
xử lý nước thải Bỉnh Hưng được tái chế thành phân compost và chôn lấp tại
bãi chôn lấp.
Theo ông Cao Tùng Sơn, Phó chi cục trưởng Chi cục Bảo vệ môi trường,
Sở TN-MT cho biết, sở đã trình UBND TP đề xuất thực hiện xã hội hóa đầu
tư nhà máy xử lý bùn thải. Trong đó, một công ty sẽ đầu tư toàn bộ máy
móc, trang thiết bị, nhân công và chi phí vận hành để xử lý toàn bộ bùn thải
thành đất trồng cây và phân compost.
Trước hết, công ty này chỉ yêu cầu được sử dụng 1/2 diện tích mặt bằng nhà
máy xử lý bùn thứ cấp để xử lý miễn phí 8.000 tấn bùn thải đang đổ tại bãi
chôn lấp Đa Phước.Sau khi xử lý hết 8.000 tấn bùn thí điểm để thấy hiệu
quảthực tế, công ty sẽ tiến hành tiếp nhận bùn thải của thành phố với chi phí
7


-

-

-

-

-

xử lý 1.300.000 đồng/tấn (thấp hơn chi phí hiện nay thành phố đang phải trả
1.350.000 đồng/tấn). Nhằm giảm được chi phí và góp phần làm giảm ô
nhiễm môi trường.
2.4.2. Khó khăn
Xử lí một khối lượng bùn thải rất lớn
Chi phí xử lý, đầu tư cao.
Xử lý bùn thải nguy hại, xử lý nước thải ở các khu công nghiệp, các làng
nghề, các bãi rác, các trại chăn nuôi… hết sức khó khăn và tốn kém. Song
“xử lý bùn thải” sau khi đã xử lý nước thải (được gọi là chất bùn thải nguy
hại) còn khó khăn, phức tạp bội phần bởi hầu hết kim loại nặng lắng đọng
trong bùn thải.
Theo khảo sát về chất thải toàn cầu của Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra
sản phẩm quốc nội (GDP) 1 tỷ đô la thì sẽ làm phát sinh 4.500 tấn chất thải
công nghiệp, trong đó 20% là chất thải nguy hại. Ở TP. Hồ Chí Minh phát
sinh khoảng 1,2 triệu tấn bùn thải/tháng.
Bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thì đang xả trực tiếp vào nguồn nước.
Bùn thải được chở đến các địa điểm đổ "không xác định". Bùn thải từ các
công trường xây dựng cũng không có chỗ đổ xác định.
Hiện nay thành phố không dự trù bất cứ khoản kinh phí nào để xử lý các
loại bùn thải phát sinh từ dịnh vụ công (bùn thải từ hệ thống thoát nước và
bùn thải hoạt động nạo vét kênh rạch).
2.4.3. Tác hại
Bùn thải từ các ngành cơ khí, kim loại, dệt nhuộm, hoá chất, thuộc da, xi
mạ, dược phẩm, mỹ phẩm, sơn, mực in... lại chứa rất nhiều chất thải nguy
hại do đặc thù trong quá trình sản xuất sử dụng nhiều hoá chất nguy hại nếu
không được thu gom và xử lý hợp lý sẽ dẫn đến tình trạng rò rỉ chất độc hại
vào môi trường.

Không đủ làm lưu thông dòng chảy, nên chất thải hữu cơ đổ xuống sông
đều lắng tại chỗ, gây ô nhiễm đặc quánh như hắc ín.
Gây ách tắc dòng chảy và làm tăng nguy cơ ô nhiễm nặng trên các dòng
sông.
Chưa qua quá trình loại bỏ chất độc hại, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm không
khí, nguồn nước...
Sống gần các con sông bị ô nhiễm nặng, nên tình trạng sức khỏe của người
dân cũng bị ảnh hưởng.
Rất dễ mắc các bệnh về đường hô hấp và ngoài da
Tích tụ các kim loại, gây tình trạng mất vệ sinh, mùi hôi thối.
Nghiêm trọng hơn, bùn thải đang gây ra những ảnh hưởng nặng nề do được
đổ bỏ, chôn lấp không có lớp lót chống thấm nên các chất ô nhiễm thấm
8


-

xuống nguồn nước ngầm và nước mặt làm cho chất lượng nguồn nước bị
suy giảm.
Không chỉ gây ô nhiễm mà còn lãng phí tài nguyên môi trường.

Hình 2: Bùn thải tràn lan trên đường

9


III. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ BÙN
THẢI
3.1. Khái niệm vi sinh vật trong xử lí bùn thải
3.1.1. Khái niệm

Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ bé, đơn bào, tồn tại với số lượng rất lớn trong
tự nhiên. Trong nước thải, vi sinh vật xâm nhập vào thông qua nhiều đường
khác nhau: từ phân, nước tiểu, rác thải sinh học, rác thải bệnh viện, không
khí đất gió bụi.v.v…
3.1.2. Hệ vi sinh vật
Hệ vi sinh vật trong nước thải bao gồm nhiều loại: vi khuẩn, nấm men, nấm
mốc, xoắn thể, xạ khuẩn, virut, thực khuẩn thể nhưng chủ yếu và chiếm số
lượng nhiều nhất la vi khuẩn. Vi khuẩn đóng vai trò cực kì quan trọng trong
quá trình phân hủy chất hữu cơ làm sạch nước thải.
Theo phương thức dinh dưỡng vi khuẩn được chia thành hai nhóm chính:
 Vi khuẩn dị dưỡng: là những vi khuẩn sử dụng chất hữu cơ làm nguồn
cacbon dinh dưỡng, và làm năng lượng để hoạt động sống, xây dựng tế
bào, phát triển... có ba loại vi khuẩn dị dưỡng:
- Vi khuẩn hiếu khí
- Vi khuẩn kị khí
- Vi khuẩn tùy nghi
 Vi khuẩn tự dưỡng : là những vi khuẩn có khả năng tổng hợp các chất
hữu cơ từ CO2, H2O, NH4+, PO43- ... nhờ ánh sáng mặt trời hay năng
lượng thải ra từ những phản ứng hóa sinh. Những vi khuẩn thuộc nhóm
này bao gồm: vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh, vi
khuẩn khử H2S....
 Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để
sinh trưởng và phát triển. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh
học có thể chia làm 2 loại:
- Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động
trong điều kiện không có oxy.
- Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt
động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các
chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.
 Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và các

chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi
sinh vật theo 3 giai đoạn chính như sau:
- Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;
10


- Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch

nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;
- Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng
và tổng hợp tế bào mới.
3.2. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí bùn thải
- Những vi sinh vật có thể liên tục chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước
thải bằng cách duy nhất là tổng hợp thành tế bào (nguyên sinh chất) mới.
Chúng có thể hấp thụ một lượng lớn các chất hũu cơ qua bề mặt tế bào của
chúng. Nhưng sau khi hấp thụ, nếu các chất hũu cơ không được đồng hóa
thành tế bào chất thì tốc độ hấp thụ sẽ giảm tới 0. Một lượng nhất định các
chất hữu cơ hấp thụ được dành cho việc kiến tạo tế bào. Một lượng khác
các chất hữu cơ lại được oxy hóa để sinh năng lượng cần thiết cho việc tổng
hợp.
- Trong hệ thống xử lý nước thải, vi khuẩn luôn chiếm ưu thế (90%). Vi
khuẩn có kích thước trung bình từ 0,3 – 1 mm. Trong hệ thống bùn hoạt
tính có sự hiện diện của vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối, vi khuấn tùy nghi và vi
khuấn yếm khí. – Một số vi khuẩn dị dưỡng thông thường trong hệ thống
bùn hoạt tính gồm có: Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter,
Citromonas, Flavobacterium, Pseudomonas, Zoogloea. (Jenkins, et ah,
1993). Hai nhóm vi khuân chịu trách nhiệm chuyên hóa amoni thành nitrát
là vi khuân Nitrobacter và Nitrosomonas.
3.3. Dây chuyền công nghệ xử lí bùn thải
- Giai đoạn tiền xử lý: Bằng phương pháp cơ học, hoá học và hoá lý để loại

bỏ các loại rác thô, chất rắn lơ lửng (SS)...ra khỏi nguồn thải. Ngoài ra, còn
có chức năng làm ổn định chất lượng nước thải như: điều chỉnh pH, lưu
lượng và tải lượng các chất gây bẩn có trong nguồn thải.
- Giai đoạn xử lý sinh học: Chủ yếu dùng các phương pháp xử lý như: yếm
khí, hiếu khí, thiếu khí để loại bỏ các hợp chất hữu cơ tan có trong nguồn
nhằm làm giảm các chỉ số BOD, COD, T-N, Y-P...có trong nguồn. Quá trình
này sẽ hoạt động hiệu quả khi các thành phần cơ chất (các hợp chất chứa
cacbon), dinh dưỡng (các hợp chất chứa nitơ và photpho), nồng độ oxy hoà
tan trong nước,...được bổ sung hợp lý.
- Giai đoạn xử lý hoàn thiện: Nhằm mục đích làm ổn định chất lượng nước,
khử trùng cho nguồn nước trước khi xả ra môi trường. Giai đoạn này
thường dùng phương pháp hoá học để xử lý. Kết thúc quá trình xử lý, nước
11


-

đầu ra đảm bảo yêu cầu chất lượng xả thải mà không làm ảnh hưởng tới
môi trường.
Giai đoạn xử lý bùn: Sử dụng phương pháp cơ học và hoá lý để xử lý nhằm
giảm thiểu thể tích bùn thải hay chuyển trạng thái bùn từ trạng thái lỏng
sang trạng thái rắn dùng cho các mục đích khác như xả bỏ hay làm phân vi
sinh.

Hình 3: Một bể xử lí bùn
3.4. Nguyên tắc:
- Dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô
nhiễm có trong bùn thải.
- Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh
trưởng và phát triển.

- Tách các chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng ra khỏi bùn thải làm khoáng
hóa các chất hữu cơ gây bẩn thành chất vô cơ, phân sinh học và các khí đơn
giản.
-

12


IV. CÁC QUY TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÍ BÙN THẢI

Hình 4. Sơ đồ xử lí bùn tổng quát
4.1. Phương pháp làm tăng hàm lượng chất khô bùn thải (làm đặc bùn)
- Tất cả các loại bùn thải thường chứa lượng nước rất lớn và hàm lượng chất
khô không cao, sẽ gây ra rất nhiều khó khăn cho vận chuyển, sử dụng cũng
như bảo quản. Do đó, việc làm giảm lượng nước có trong bùn thải, hay làm
tăng hàm lượng chất khô có trong bùn thải là rất cần thiết.
- Nước trong bùn thải thường nằm ở dạng tự do và dạng liên kết, nước ở
dạng tự do chiếm khoảng 60-65%, nước ở dạng liên kết chiếm khoảng 3035%. Trong các phương pháp làm giảm lượng nước có trong bùn 1, người ta
1

13


chỉ có thể tách được nước tự do. Quá trình này có thể giảm khối lượng bùn
khoảng 2.5 lần.

-

Phương pháp thông dụng để làm giảm lượng nước của bùn là ép bùn. Ép
bùn được thực hiện bởi phương pháp trọng lực, tuyển nổi, ly tâm và nung.

Trong đó phương pháp ép bằng trọng lực được sử dụng rộng rãi hơn cả.

4.1.1. Phương pháp nén bùn bằng trọng lực (Gravity thickening)
Để tăng hiệu xuất ép, người ta phải làm lắng cặn bùn, phương pháp làm
lắng cặn tốt nhất là phải sử dụng các chất trợ lắng. Các chất này làm tăng khả
năng lắng vật chất để làm giảm các chất rắn lơ lửng.

Hình 5: Bể nén bùn bằng trọng lực
Nén bùn trọng lực được thiết kế tương tự như bể lắng cổ điển, thường sử
dụng bể dạng hình tròn. Bùn lỏng được đưa vào ống lắng trung tâm (center
feed well). Bùn sẽ lắng, nén lại ở đáy bể và được tháo ra định kỳ. Dung dịch
bùn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, bùn lắng xuống và được lấy ra
từ đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi để đưa trở lại khu xử
lý.
Trong bể đặt máy gạt bùn để gạt bùn ở đáy bể về hố thu trung tâm.
Để tạo ra các khe hở cho nước chuyển động lên trên mặt, trên tay đòn của
máy cào bùn gắn các thanh dọc (bằng gỗ hay thép), khi máy cào chuyển động
14


quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy nhẹ khối bùn, nước trào lên làm cho bùn
đặc hơn.
Việc thiết kế bể nén bùn trọng lực cơ bản dựa trên tải trọng bùn. Để duy trì
điều kiện hiếu khí trong bể, lưu lượng bùn cung cấp vào thiết bị cần duy trì ở
mức 24-30 m3/m2.ngđ.
Một số thông số vận hành được áp dụng cho bể nén bùn trọng lực như sau:
- Thời gian lưu bùn thường dao động trong khoảng 0,5-20 ngày
- Chiều dày lớp bùn trong bể dao động trong khoảng 0,6-2,4 m, tùy theo
nhiệt độ môi trường.
4.1.2. Phương pháp tuyển nổi tách bùn (Flotation Thickening)

- Khi tiến hành phương pháp tuyển nổi, các bọt khí sẽ tương tác với các vật
chất lơ lửng và chuyển chúng thành vật có kích thước lớn hơn, nổi trên bề
mặt.
- Người ta thường sử dụng vi sinh vật tác động vào quá trình tuyển nổi, các
tế bào vi sinh vật không chỉ có tác động phân hủy vật chất trong bùn, mà
còn có tác động liên kết các vật chất khó phân hủy. Quá trình này sẽ làm
tăng khả năng tuyển nổi, người ta thường cung cấp lượng không khí cho
quá trinh này là 50-60 l/m3. Kết hợp với chi phí xây dựng không quá cao và
quá trình điều hành đơn giản nên phương pháp này được ứng dụng nhiều
trong các công trình xử lý nước
Hình 6. Bể làm đặc bùn bằng tuyển
nổi
 Nguyên tắc:
Khi ta thổi khí vào hỗn hợp bùn
cặn với một áp suất cao và sau đó
giảm áp suất này xuống đến áp suất
bình thường của không khí, khí sẽ tạo ra những bọng nhỏ li ti, dính bám vào
các hạt bông cặn, làm cho tỷ trọng của chúng nhỏ đi và chuyển động lên phía
trên, nổi trên mặt nước.

15


Hình 7 : Sơ đồ quy trình phương pháp tuyển nổi
1. Bể lắng chính
4. Máy ép cặn từ bể lắng chính
2. Bể thổi khí
5. Thiết bị tuyển nổi
3. Bể lắng phụ
6. Bể chứa bùn đã ép

16


4.2. Phương pháp làm ổn định thành phần bùn thải
Bùn chứa nhiều thành phần hữu cơ dễ phân hủy. Việc làm ổn định thành phần
bùn là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ để bùn trở thành chất khó phân hủy.
Khi bùn ổn định về chất lượng sẻ giúp cho quá trình bảo quản vận chuyển, sử dụng
vừa dễ dàng vừa không gây ô nhiễm.
Phân giải yếm khí
Ổn định sinh
học
Phân giải hiếu khí

Ổn định bùn

Sử dụng Clo
Ổn định hóa học
Sử dụng vôi

Ổn định nhiệt

Sử dụng nhiệt

(Phạm vi đề tài chỉ trình bày phần ổn định sinh học)
Ổn định sinh học bao gồm hai phương pháp:
- Phân giải yếm khí
- Phân giải hiếu khí

Phân giải yếm khí ưa nhiệt là phương pháp được sử dụng rộng rãi trên thế

giới.

Phân hủy hiếu khí thường dùng trong ổn định bùn dư sinh học loại bỏ các
chất dinh dưỡng sinh học trong bùn.
a. Phân giải yếm khí:
- Là quá trình lên men không có mặt oxy, sản phẩm cuối cùng của quá trình phân
giải là CO2 và CH4. Quá trình này thường được thực hiện trong điều kiện nhiệt
độ ôn hòa (30-35%) và thời gian kéo dài khoảng 30 ngày. pH trong lên men yếm
khí gần pH trung tính.
- Trong quá trình lên men sẽ có khoảng 70% methane được tạo thành từ acetate
methyl nhờ hoạt động chuyển hóa của methanothrix spp và methanosarcina spp.
- Trong trường hợp bùn thải chứa nhiều sulphate, quá trình khử sulphate do vi
khuẩn desulphovibrio spp đảm nhận.



-

Trong quá trình lên men yếm khí, thường tạo ra một lớp rất dày phủ kín bề mặt
bùn. Do đó việc phá vỡ lớp bùn nổi này để khí dễ dàng thoát ra phải được thực
hiện bởi một hệ thống cánh khuấy.

Hình 7. Bể lắng lên men kết hợp phân hủy bùn Imhoff
-

Bể lắng lên men kết hợp phân hủy bùn Imhoff thông thường có dạng hình trụ
tròn, ngăn trên là ngăn lắng và ngăn phân hủy bùn phía dưới, chủ yếu ứng dụng
cho các công trình nhỏ.
Bùn thải từ các nhà máy chế biến TP GS (?) chứa 3 - 6% chất rắn, mà trong đó
75% là những chất rắn dễ bay hơi. Trong quá trình chuyển hóa, có 50% các vật

chất bay hơi, chúng có thể chuyển hóa thành các khí sinh học, hiệu suất trung
bình là 1m3/kg chất khô bay hơi bị phân hủy. Quá trình tạo khí phụ thuốc rất
nhiều vào thời gian lưu dịch bùn.
Trong bùn chứa rất nhiều chất có tính chất kìm hãm quá trình chuyển hóa của vi
khuẩn tạo ra khí sinh học. Những ion kim loại kiềm thường gây độc đối với vi
khuẩn ở hàm lượng cao.

-

-

Bảng2: Hàm lượng các chất có khả năng ức chế quá trình tạo thành khí sinh học
Hàm lượng gây
Hàm lượng gây
ST
ST
Chất gây
Chất gây độc
độc
độc
T
T
độc
(mg/kg chất khô)
(mg/kg chất khô)
1

Choloroform

15

5

Cadmium

2200

2

Trichlorethane

20

6

Đồng

2700

3

Carbon
tetrachloride

200

7

Kẽm

3400

4

Nikel

2000

8

Các chất tẩy
rửa anion

15000 - 20000


-

-

b. Phân giải hiếu khí
Thực chất là quá trình làm thoáng bằng cách sục khí vào hỗn hợp bùn cặn trong
một thời gian dài, vi khuẩn hoạt động ở giai đoạn hô hấp nội bào để oxy hóa các
chất hữu cơ chứa trong tế bào.
Các chất hữu cơ này sẽ bị oxy hóa thành CO 2, H2O, NH4+, NH4+ lại tiếp tục bị
oxy hóa thành NO3-. Lượng chất hữu cơ giảm, cặn trở nên ổn định.
Theo phương pháp này, cần cung cấp oxy liên tục với lượng 1,5mg oxy/gam VS
mỗi giờ. Khi cung cấp không khí cho quá trình chuyển hóa hiếu khí, toàn bộ
khối bùn thải được xáo trộn liên tục, khả năng chuyển hóa sẽ rất mạnh. Theo
như kết quả ở nhiều nơi cho thấy, năng lượng cần cho quá trình cung cấp oxy để

xử lý bùn thải vào khoảng 0,7 - 4,4 kW/giờ kg VS bị oxy hóa.

Hình 8.a. Bể ổn định bùn hiếu khí làm việc theo mẻ
 Ưu điểm:
- Bùn cặn được ổn định do đó có thể thải vào môi trường.
- Vốn đầu tư và chi phí rẻ.
- Bùn rất dễ làm khô sau này.
 Nhược điểm:
- Tốn năng lượng cho máy nén khí.
- Sự mất mát lượng hữu cơ không được tận dụng.


Hình 8.b. Bể ổn định bùn hiếu khí làm việc liên tục
V. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC
5.1. Nhu cầu dinh dưỡng

5.2. pH
- Như đã biết, hầu hết vi sinh vi sinh vật sinh trưởng thuận lợi nhất ở các giá trị
pH từ 6 đến 8 còn một số nấm thì ở pH dưới 5. Tương tự hầu hết vi khuẩn ưa
các điều kiện trung tínhvà bị ức chế sinh trưởng ở các điều kiện quá axit hoặc


-

quá kiềm. Chỉ có một số ít vi khuẩn thích ứng tốt với các điều kiện axit hoặc
kiềm.
pH của đất còn ảnh hưởng đến độ an toàn của photpho, một nguyên tố dinh
dưỡng quan trọng đối với vi sinh vật, và ảnh hưởng đến sự vận chuyển các kim
loại độc hại trong đất. Độ hoà tan của photpho là lớn nhất ở pH 6,5, và vận
chuyển kim loại là nhỏ nhất ở pH lớn hơn 6. Hầu hết các loại đất có tính axit. Để

làm tăng pH của đất, người ta thường đưa vào đó các chất chứa canxi
hoặc magie. Quá trình này được gọi là vôi hoá và các chất được dùng là canxi
oxit, canxi hydroxit, canxi cacbonat, magie cacbonat, và xỉ canxi silicat. Nếu pH
của đất là cao, do nồng độ cacbonat cao, hoặc do sự có mặt của các chất thải độc
hại có pH cao, thì “sự axit hoá” có thể là cần thiết. Sự axit hoá, tức là làm giảm
pH của đất, có thể được thực hiện bằng cách bổ sung lưu huỳnh nguyên tố hoặc
các chất chứa lưu huỳnh, như axit sulfuric, amon polysulfua, cũng như nhôm
sulfat và sắt sulfat.

5.3. Nhiệt độ
Chúng ta biết rằng các loài vi sinh vật nói chung sinh trưởng tốt trong những
khoảng nhiệt độ tương đối hẹp. Trong quan hệ với nhiệt độ, có thể phân chia vi sinh
vật thành những nhóm sau đây:
- Vi sinh vật ưa ẩm (mesphiles) sinh trưởng khoảng từ 15 oC đến 45 oC, sinh
trưởng tối ưu trong khoảng 25-35 oC; phần lớn vi khuẩn đất thuộc nhóm này.
- Vi sinh vật ưa lạnh (Psychrophiles) sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ dưới
20 oC
- Vi sinh vật ưa nóng (Thermophiles) sinh trưởng tốt nhất trong khoảng 4565 oC.
Trước hết, như chúng ta đã biết, những thay đổi khí hậu theo mùa làm thay đổi
nhiệt độ của đất, do đó làm thay đổi tốc độ phân huỷ sinh học đó. Để giữ cho nhiệt
độ của đất ít thay đổi theo mùa, đôi khi người ta phủ đất bằng những lớp bổi từ các
nguyên liệu như phân ủ (compost), phân bón (manure), vỏ bào, vỏ cây, mùn cưa…
Việc tưới tiêu nước cũng là một biện pháp để điều chỉnh nhiệt độ của đất. Độ
ẩm làm giảm tính dẫn nhiệt của đất và làm giảm những thay đổi hàng ngày về nhiệt
độ của đất. Chính nguyên lý này được áp dụng trong nông nghiệp bằng cách tưới
phun để hạn chế sự tạo thành sương muối (sương tuyết) trong mùa đông và làm mát
đất trong mùa hè.
Một biện pháp khác là che phủ mặt đất nơi xử lý để hạn chế sự lan toả các hợp
chất bay hơi, do đó làm tăng nhiệt độ của đất.
5.4. Độ ẩm và thông khí

Về ảnh hưởng của độ ẩm đối với hoạt tính sinh học trong đất có những nguyên
lý sau đây:


- Nước là hợp phần chủ yếu của nguyên sinh chất, do vậy việc cung cấp đủ nước là

thiết yếu để đảm bảo sự tồn tại và sinh trưởng của vi sinh vật.
- Nước là môi trường vận chuyển chất hữu cơ và chất dinh dưỡng vào tế bào cũng

như vận chuyển các chất thải ra khỏi tế bào.
- Hàm lượng nước của đất ảnh hưởng đến sự thông khí (vận chuyển oxy), độ hoà

tan của các hợp phần của đất và pH.
- Vì những lẽ đó, nếu độ ẩm của đất quá thấp thì sẽ tạo thành những vùng khô

hạnvà làm giảm hoạt động vi sinh vật. Ngược lại, nếu độ ẩmcủa đất quá cao thì
sự trao đổi khí sẽ giảm xuống, do đó sẽ tạo thành những vùng kị khí cùng với sự
loại trừ vi sinh vật hiếu khí và tăng số lượng vi sinh vật kị khí hoặc kị khí tuỳ
tiện.
- Độ ẩm có quan hệ trực tiếp với sự thông khí vì các lỗ hổng trong đất nếu không
chứa khí.
- Khí quyển trong đất nói chung chứa nhiều CO 2 hơn khí quyểnphía trên mặt đất
do sự hô hấp của vi sinh vật và của rễ cây. Điều này hạn chế nhiều sự di
chuyểncủa khí vào các lỗ nhỏ của đất.
- Trong thực tiễn, để đảm bảo sự sinh trưởng tốt nhất của hầu hết vi sinh vật hiếu
khí, cần đảm bảo độ ẩm của đất từ 50% đến 75% so với khả năng giữ nước của
nó.
5.5. Ảnh hưởng khác
- Quá trình xử lý hiếu khí chịu ảnh hưởng nồng độ bùn hoạt tính tức phụ thuộc
vào chỉ số bùn. Chỉ số bùn càng nhỏ thì nồng độ bùn cho vào công trình xử lý

càng lớn hoặc ngược lại. Nồng độ oxi cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình
này. Khi tiến hành quá trình cần phải cung cấp đầy đủ lượng oxy một cách liên
tục sao cho lượng oxy hòa tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt II > 2 (mg/l).
- Khác với quá trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường
thấp hơn nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ nước thải qua Aerotank có BOD toàn
phần phải < 1000 (mg/l) còn trong bể lọc sinh học thì BOD toàn phần của nước
thải < 500 (mg/l) . Ngoài ra trong nước thải cũng cần có đủ các nguyên tố vi
lượng, nguyên tố dinh dưỡng. Thông thường các nguyên tố vi lượng như K, Na,
Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl... thường có đủ trong nước thải. Tùy
theo hàm lượng cơ chất hữu cơ trong nước thải mà có yêu cầu về nồng độ các
nguyên tố dinh dưỡng cần thiết là khác nhau. Thông thường cần duy trì các
nguyên tố dinh dưỡng theo một tỷ lệ thích hợp: BOD toàn phần: N: P = 100: 5:1
hay COD: N: P = 150: 5: 1. Nếu thời gian xử lý là 20 ngày, đêm thì giữ ở tỷ lệ:
BOD toàn phần: N: P = 200: 5: 1 [M.X. Moxitrep, 1982].


VI. KẾT LUẬN
-

Bùn thải cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường tự nhiên, chôn lấp hay
tái sử dụng lại.
Xử lý bùn cần đáp ứng được các mục tiêu: làm giảm khối lượng vận chuyển và
dễ dàng tách nước ra khỏi bùn.
Quy trình và các phương xử lý bùn bao gồm: Làm đặc bùn, Ổn định bùn, Loại
nước và Xử lý bùn sau khi đã khử nước.
Ngoài việc mang đi chôn lấp hay thải bỏ có thể ứng dụng những phương pháp ủ
phân compost, nuôi giun, làm chất độn hay làm phân bón từ bùn đã khử nước.

VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trịnh Xuân Lai (2013), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải,

2.
3.
4.

5.

NXB Xây Dựng.
Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình Công nghệ xử lý nước
thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường (2009), Sổ tay xử lý nước
tập 2, NXB Xây Dựng.
Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh
học môi trường, Tập 1: Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại học Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh.
Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh
học môi trường, Tập 2: Xử lý chất thải rắn hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia
TP. Hồ Chí Minh.

6. Clever Vitorio Andreoli, Marcos von Sperling, Fernando Fernanders

(2007), Sludge Treatment and Disposal, Caxton Street, London.
7. Lê Gia Hy(2010).Giáo trình công nghệ vi sinh vật xử lí chất thải.
8. />