Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nư

Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

CHUYÊN ĐỀ 6:

ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH VI SINH VẬT HIẾU
KHÍ DÍNH BÁM TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
ĐÔ THỊ


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

MỤC LỤC
I. GIỚI THIỆU NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ:.....................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề:........................................................................................................................................1
1.2 Thành phần và tính chất của nước thải đô thị:.................................................................................1
1.3 Yêu cầu cần thiết phải xử lý nước thải:............................................................................................3
II. TỒNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI....................................3
I.1. Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:.......................................................................4
2.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc:.......................................................................................4
2.1.2 Cánh đồng tưới công nghiệp:....................................................................................................5
2.1.3 Hồ sinh học:...............................................................................................................................6

I.2. Công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo.......................................................................7
2.2.1 Bể lọc sinh học (Bể Biophin có lớp vật liệu không thấm nước):..............................................7
2.2.2 Bể Aerotank:..............................................................................................................................8
2.2.3. Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB):.....................................................................9
III. BẢN CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ
LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ DÍNH BÁM.................................................................................................10
3.1. Bản chất của quá trình VSV hiếu khí dính bám: .........................................................................10
3.2. Các công trình đơn vị trong xử lý sinh học hiếu khí dính bám và nhiệm vụ của từng công trình:
..............................................................................................................................................................10
3.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đô thị bằng quá trình VSV hiếu khí dính bám (film biological
process-FBR);.......................................................................................................................................15
3.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể Biophin (Vẽ mặt bằng và mặt cắt của bể )....................17
3.4.1. Cấu tạo....................................................................................................................................17
3.4.2 . Nguyên lý hoạt động:............................................................................................................18
IV. MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ DÍNH BÁM............................................................................................20
4.1. Công trình xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Sài Gòn mới – công suất 1.000 m3/ ngày đêm20
4.2. Công trình xử lý nước thải khu dân cư Phước Lý – Long An –Công suất 1100 m3/ngày...........24
V. Tài liệu tham khảo................................................................................................................................27

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

i


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

I.

GIỚI THIỆU NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ:

1.1 Đặt vấn đề:
Nước thải đô thị là thuật ngữ chung dùng để chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của
một thành phố. Đó là hỗn hợp các loại nước thải sinh hoạt, công nghiệp và nước mưa.
Nước thải đô thị là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của các cộng đồng dân
cư như: khu vực đô thị, trung tâm thương mại, khu vực vui chơi giải trí, cơ quan công sở, …
Thông thường, nước thải đô thị chủ yếu từ là nước thải sinh hoạt của hộ gia đình và một phần
rất nhỏ là nước thải công nghiệp của các cơ sở sản xuất đan xen nhau. Nước thải đô thị chứa
phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là: chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.
Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải đô thị là BOD 5, COD, Nitơ và
Phốt pho. Trong nước thải đô thị, hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm
cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở nguồn nước có
hàm lượng N và P cao, trong đó các loài thực vật thủy sinh phát triển mạnh rồi chết đi, thối rữa,
làm cho nguồn nước trở nên ô nhiễm. Do đó, cần có các biện pháp xử lý nước thải đô thị tập
trung trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là các kênh rạch, sông suối.
1.2 Thành phần và tính chất của nước thải đô thị:
 Thành phần của nước thải đô thị:
Nước thải đô thị gồm có nước dư thừa, nước dùng cho sinh hoạt chủ yếu từ các gia đình,
trường học, khu vui chơi giải trí và nước sản xuất lẫn vào… Trong đó, tỉ lệ các loại:
 Nước thải sinh hoạt khoảng 50 – 60%.
 Nước mưa thấm qua đất khoảng 10 – 14%.
 Nước sản xuất khoảng 30 – 36% do các đơn vị sản xuất thủ công nghiệp,công nghiệp
thải ra.
Do vậy có hai hệ thống dẫn nước thoát để vào xử lý làm sạch:
 Hệ thống thoát nước hợp nhất trên cùng một kênh (dẫn nước thải và nước mưa).
 Hệ thống thoát nước từ hai mạng kênh riêng biệt.
Với hai hệ thống này, tùy thuộc vào quy hoạch xây dựng từng đô thị, sẽ đề ra mức độ xử

lý nước thải của đô thị.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

1


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

 Hàm lượng nước thải đô thị:
 Hàm lượng BOD trong nước thải đô thị trên đầu người trong ngày sau khi đã qua xử lý
sơ bộ được đánh giá ở:
+ Hệ thống thoát nước riêng từ 50 – 70g.
+ Hệ thống thoát nước chung từ 60 – 80g.
Khoảng 1/3 chất ô nhiễm này là hòa tan, còn 2/3 ở dạng hạt (có thể lắng gạn được hoặc
không).Trong hệ thống thoát nước chung, tỉ lệ phần trăm chất ô nhiễm lắng gạn được nói chung
lớn hơn ở hệ thống riêng.
Tỉ lệ COD:BOD của nước thải đô thị nằm trong khoảng 2 – 2.5. Vì vậy, cần phải qua
lắng sơ bộ để loại bỏ chất ô nhiễm có thể lắng gạn được, làm giảm tỉ lệ này xuống dưới 2 và
như vậy, đưa nước thải vào xử lý sinh học mới có hiệu quả cao.
 Nitơ: Trong nước thải sinh hoạt, nồng độ tổng N vào khoảng 15 – 20% của tổng nồng độ
BOD5. Phần bổ sung Nitơ hằng ngày nằm giữa khoảng 10 – 15g/đầu người.
 Phospho: Bổ sung phospho khoảng 4g/đầu người.ng.
 Các chất hoạt động bề mặt: xà phòng, bột giặt và các chất tẩy rửa, gây khó khăn cho các
trạm xử lý có rêu.
 Nguyên tố vi lượng: thường có mặt trong nước thải. Cần lưu ý đến các nguyên tố độc hại
là kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, Hg, Ni, Cd. Nói chung trong nước thải thành phần các

chất này thường nhỏ hơn 9mg/l, trong ống dẫn có tỉ lệ có tỉ lệ lớn hơn trong môi trường
tự nhiên.
Bảng 1.1. Nồng độ trung bình của một số chất ô nhiễm trong nước thải đô thị
STT

Thông số

1
2
3
4
5

pH
Tách khô
SS
BOD5
COD
TOC (tổng các chất cacbon hữu
cơ)

6

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

Đơn vị
mg/l
mg/l

mg/l
mg/l
mg/l

Tỷ lệ thay đổi
7,5 – 8,5
1000 – 2000
150 – 500
100 – 400
300 – 1000

Phần lắng gạn
được
10%
50% - 60%
20 % – 30%
20% - 30 %

100 - 300

2


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

STT
7
8
9

10
11
12

Thông số
Tổng N
N – NH4+
N – NO2N – NO3Chất tẩy rửa
P

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Tỷ lệ thay đổi
30 – 100
20 – 80
<1
<1
6 – 13
10 – 25

Phần lắng gạn
được
10%
0%

0%
0%
0%
10%

Nguồn: Chuyên đề: Vai trò của công nghệ sinh học trong xử lý nước thải – Khoa Môi
Trường và Tài Nguyên – Trường
1.3 Yêu cầu cần thiết phải xử lý nước thải:
Do xu thế phát triển của xã hội cùng với quá trình đô thị hóa diễn ra, các ngành công –
nông nghiệp, các nhà mày, xí nghiệp, khu công nghiệp liên tục mọc lên nên đòi hỏi cần nhiều
nước sạch. 1 m3 nước thải có thể làm nhiễm bẩn 10 m3 nước sạch. Do đó, nguồn nước ngày
càng cạn kiệt và thiếu hụt nghiêm trọng. Điều đó khiến cho việc cung cấp nước cho con người
trở thành vấn đề hết sức khó khăn. Thế giới đã đưa ra những tiêu chuẩn về cấp – thoát nước, ở
mỗi quốc gia cũng có luật riêng. Nhưng hầu hết chất lượng nước thải điều vượt quá tiêu chuẩn
cho phép nhất là ở các đô thị ở các nước đang phát triển do quy hoạch hạ tầng còn yếu kém.
Chính vì vậy, xử lý nước thải để có thể “quay vòng” cho nước trở lại là một vần đề đang là vấn
đề cấp thiết, không những bảo vệ sức khỏe con người, bảo vệ môi trường sống mà còn đảm bảo
thực hiện theo đúng chính sách, quy định ban hành của nhà nước.
II.

TỒNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ.
 Các chất hữu cơ sau khi phân hoá trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn
giản.
 Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
 Điều kiện tự nhiên.
 Điều kiện nhân tạo.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết

SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

3


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

I.1 . Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
2.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc:
 Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy, nước thải là
một nguồn phân bón tốt có lượng thích hợp với sự phát triển của thực vật.
 Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 =N:P:K.
 Nước thải công nghiệp cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc hại.
 Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải theo điều kiện tự
nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng lọc.
 Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên
khả năng giữ các cặn nước trên mặt đất, nước thắm qua đất như đi qua khe lọc, nhờ có oxy
trong các lỗ hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các
chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ
giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat. Đã xác định được quá
trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m. Vì vậy các cánh đồng tưới và
bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi nào có mực nguồn nước thấp hơn 1.5m so với
mặt đất.
 Nguyên tắc xây dựng: cánh đồng tưới và bãi lọc là những mảnh đất được san phẳng hoặc tạo
dốc không đáng kể và được ngăn cách và tạo thành các ô bằng các bờ đất. Nước thải phân
bố vào các hệ thống mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và hệ thống
tưới trong các ô. Nếu thu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước thải khi cần thiết gọi
là bãi lọc.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

4


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Hình 2.1. Sơ đồ cánh đồng tưới
1. Mương chính và màng phân phối; 2. Máng, rãnh phân phối trong các ô; 3.
Mương tiêu nước; 4. Ống tiêu nước; 5. Đường đi.

2.1.2 Cánh đồng tưới công nghiệp:
 Từ lâu người ta cũng đã nghĩ đến việc sử dụng nước thải như nguồn phân bón để tưới lên
các cánh đồng nông nghiệp ở những vùng ngoại ô.
 Theo chế độ nước tưới người ta chia thành 2 loại:
 Thu nhận nước thải quanh năm.
 Thu nước thải theo mùa.
 Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mùa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong các đầm hồ
(hồ nuôi cá, hồ sinh học, hồ điều hòa,…) hoặc xả ra cánh đồng cỏ, cánh đồng trồng cây ưa
nước hay vào vùng dự trữ.
 Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và loại cây trồng
hiện có.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

5


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

 Trước khi đưa vào cánh đồng, nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng
cát hoặc bể lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng và có ý kiến chuyên
gia nông nghiệp.
2.1.3 Hồ sinh học:
 Cấu tạo: Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy
hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất
hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác.
 Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp
cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2,
photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để
hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được
thấp hơn 60C. Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ
kỵ khí và hồ tùy nghi.

Hình 2.2.:Hồ sinh học

 Nguyên tắc hoạt động: Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp
cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2,
hotphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để
hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không được
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

6


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

thấp hơn 60C. Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại:hồ hiếu khí, hồ
kỵ khí và hồ tùy nghi.
 Hồ sinh học dùng xử lý nước thải bằng sinh học chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch của
hồ.
 Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:
+ Nuôi trồng thuỷ sản.
+ Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
+ Điều hoà dòng chảy.
 Có các loại sau đây:
+ Hồ kỵ khí.
+ Hồ kỵ hiếu khí
I.2 . Công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo
2.2.1 Bể lọc sinh học (Bể Biophin có lớp vật liệu không thấm nước):
 Cấu tạo: có vật liệu tiếp xúc không ngập nước.
 Các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích lớn nhất (nếu có thể).
 Nước thải được phân phối đều.
 Nước thải sau khi tiếp xúc vật liệu tạo thành các hạt nhỏ chảy thành màng nhỏ luồng qua
khe hở vật liệu lọc.
 Ở bề mặt vật liệu lọc và các khe hở giữa chúng các cặn bẩn được giữ lại tạo thành màng
(Màng sinh học).
 Lượng oxy cần thiết để cấp làm oxy hoá chất bẩn đi từ đáy lên.
 Những màng vi sinh đã chết sẽ cùng nước thải ra khỏi bể được giữ ở bể lắng 2.
 Vật liệu lọc:

 Có diện tích bề mặt/đơn vị diện tích lớn.
 Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100 mm).
 Hệ thống phân phối nước:
 Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp lọc).
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

7


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

 Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao tải.
+ Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt vật liệu: 0.2 – 0.3 m.
 Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm vụ
 Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị tróc.
 Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe rỗng.
 Sàn đỡ bằng bê tông và sàn nung.
 Khoảng cách từ sàn phân phối đến đáy bể thường 0.6 – 0.8 m, i = 1 – 2 %.
2.2.2 Bể Aerotank:
 Nguyên lý làm việc của bể Aerotank:
 Bể Aerotank được đưa ra và nghiên cứu rất lâu (từ 1887-1914 áp dụng).
 Bể Aerotank là công trình xử lý sinh học sử dụng bùn hoạt tính (đó là loại bùn xốp chứa
nhiều VS có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ).
 Thực chất quá trình xử lý nước thải bằng bể Aerotank vẫn qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Tốc độ oxy hoá xác định bằng tốc độ tiêu thụ oxy.
+ Giai đoạn 2: Bùn hoạt tính khôi phục khả năng oxy hoá, đồng thời oxy hoá tiếp
những chất hợp chất chậm oxy hoá.

+ Giai đoạn 3: Giai đoạn nitơ hoá và các muối amôn.
 Khi sử dụng bể Aerotank phải có hệ thống cấp khí.

Hình 2.3.: Bể Aeroten

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

8


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

2.2.3. Xử lý nước thải bằng vi sinh kỵ khí (bể UASB):
 Cấu tạo : Bể UASB có thể xây dựng bằng bêtông cốt thép, thường xây dựng hình chữ nhật.
Để dễ tách khí ra khỏi nước thải người ta lắp thêm tấm chắn khí có độ nghiêng >= 35 0 so
vơí phương ngang. Nhiệt độ càng cao thì hiệu quả xử lí của bể UASB càng cao, do đó bể
này áp dụng rất tốt ở Việt Nam.
 Nguyên tắc: Nước thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dưỡng được dẫn vào đáy bể và nước
thải đi lên với vận tốc 0.6 – 0.9 m/h. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí
xảy ra (bùn + nước thải) tạo ra khí (70 – 80% CH4).
 Ưu và nhược điểm của bể UASB:
 Ưu điểm: Giảm lượng bùn sinh học, do đó giảm được chi phí xử lý bùn. Khí sinh ra là
khí biogas (CH4) mang tính kinh tế cao. Xử lý được hàm lượng chất hữu cơ cao, tối đa là
4000 mg/l, BOD 500 mg/l, điều này không thể thực hiện được ở các bể sinh học hiếu khí
hay chỉ áp dụng ở những bể đặc biệt như Aerotank cao tải. So với Aerotank (0.3 – 0.5
kgBOD/m3/ngày) thì bể UASB chịu được tải trọng gấp 10 lần khoảng 3 – 8
kgBOD/m3/ngày, từ đó giảm được thể tích bể. Không tốn năng lượng cho việc cấp khí vì

đây là bể xử lí sinh học kỵ khí , đối với các bể hiếu khí thì năng lượng này là rất lớn. Xử
lí các chất độc hại, chất hữu cơ khó phân hủy rất tốt. Khả năng chịu sốc cao do tải lượng
lớn. Ít tốn diện tích.
 Nhược điểm: Khởi động lâu, phải khởi động một tháng trước khi hoạt động. Hiệu quả xử
lí không ổn định vì đây là quá trinh sinh học xảy ra tự nhiên nên chúng ta không thể can
thiệp sâu vào hệ thống. Lượng khí sinh ra không ổn định gây khó khăn cho vận hành hệ
thống thu khí. Xử lí không đạt hiệu quả khi nồng độ BOD thấp.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

9


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Hình 2.4.: Bể UASB

III.

BẢN CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ DÍNH BÁM

3.1. Bản chất của quá trình VSV hiếu khí dính bám:
Đây là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan thành sinh khối có sự tham gia của oxi,
các sinh khối VSV này bám trên các giá thể tạo thành màng sinh học
3.2. Các công trình đơn vị trong xử lý sinh học hiếu khí dính bám và nhiệm vụ của từng
công trình:

STT
1

Công
trình

Nhiệm vụ

Bể
lọc Phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình oxi hóa diễn
sinh học ra trên bề mặt màng sinh học tiếp xúc ở trên bề mặt vật liệu . Trong bể
nhỏ giọt thường chứa đầy các vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho VSV sống bám.
(biophin)
Bể
lọc
sinh học
cao tải

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

10


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

STT

Công
trình

Nhiệm vụ

Hình 3.1. Lọc sinh học nhỏ giọt

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

11


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

STT

Công
trình

Nhiệm vụ

Hình 3.2. Lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 3.3. Bể Biophin thông khí
2

Tháp lọc Nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. Các vi

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

12


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

STT

Công
trình
sinh học

Nhiệm vụ
khuẩn trong màng sinh học thường có hoạt tính cao hơn vi khuẩn trong
bùn hoạt tính. Màng sinh học hiếu khí là một hệ vi sinh vật tùy tiện. Ở
ngoài cùng của màng là lớp vi khuẩn hiếu khí. Lớp sâu bên trong màng là
các vi khuẩn kỵ khí khử S và nitrat. Phần cuối cùng của màng là các động
vật nguyên sinh và một số sinh vật khác. Vi sinh trong màng sinh học sẽ
oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng
lượng. Như vậy, chất hữu cơ được tách ra khỏi nước, còn khối lượng của
màng sinh học tăng lên. Màng vi sinh chết được cuốn trôi theo nước và
đưa ra khỏi thiết bị lọc sinh học.

Hình 3.4. Cấu tạo màng sinh học

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

13


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

STT

Công
trình

Nhiệm vụ

Hình 3.5. Tháp lọc sinh học
Bể
lọc
sinh học
tiếp xúc
quay
(RBC)

Tương tự như Biophin cũng phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải nhờ
quá trình oxi hóa diễn ra trên bề mặt tiếp xúc tạo thành các sinh khối bám
dính lên bề mặt vật liệu (đĩa tiếp xúc) nhưng khác với biophin là VSV
chuyển động qua nước thải. Biophin là nước thải chuyển động qua VSV

Hình 3.6. Đĩa quay sinh học

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

14


Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đơ thị

3.3. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải đơ thị bằng q trình VSV hiếu khí dính bám (film
biological process-FBR);
Hình 3.7. Sơ đờ cơng nghệ trạm xử lý nước thải đơ thị
Nước thải

Song chắn rác

Bể gom

Thiết bò tách rác tinh

Bể điều hòa

Máy thổi khí

Hệ châm Chlorine

Bể sinh học hiếu khí

vật liệu đệm (FBR)

Nước
dư

Bùn
tuần
hoàn

Bể lắng

Bể chứa bùn

Bể khử trùng

Thu gom đònh kỳ

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Ngũn Thị Phương Chi
Ngũn Mai Tớ Anh

15

Xả ra nguồn tiếp nhận


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Hình 3.8. Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải đô thị bằng quá trình VSV hiếu khí dính bám

(film biological process-FBR)
Thuyết minh công nghệ:
Nước thải sinh hoạt theo mạng lưới thoát nước riêng và tập trung về bể gom nước thải.
Trước khi qua bể gom, nước thải được dẫn qua song chắn rác thô. Song chắn rác có nhiệm vụ
loại các cặn bẩn có kích thước lớn và cần được thu gom mỗi ngày để tránh tắc nghẽn cho hệ
thống.
Từ bể gom, nước thải được bơm lên bể điều hòa nhờ hai bơm chìm được lắp đặt trong bể
gom. Bể điều hoà có nhiệm vụ điều hòa nước thải về lưu lượng cũng như nồng độ các chất ô
nhiễm trong nước thải. Ngoài ra, bể điều hòa còn có tác dụng làm giảm kích thước và tạo chế
độ làm việc ổn định cho các công trình phía sau, tránh hiện tượng quá tải. Trong bể điều hòa có
hệ thống sục khí làm thoáng sơ bộ, mục đích của việc xáo trộn nước thải là cung cấp oxy vào
nước thải tạo điều kiện thuận lợi cho công trình xử lý sinh học tiếp theo. Trong bể điều hòa có
đặt hai bơm nước thải hoạt động luân phiên để phân phối lưu lượng dòng thải sang bể sinh học
hiếu khí có vật liệu đệm.
Giá thể vật liệu đệm là vật liệu nhựa có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao (95%) vi sinh để bám
dính, thay thế dần đá sỏi và các vật liệu khác. Tỉ lệ riêng diện tích bề mặt/thể tích của vật liệu
thông thường dao động trong khoảng 100 - 220m2/m3.
Trong bể sinh học hiếu khí kết hợp quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không
hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học - quần thể vi sinh vật hiếu khí. Nước thải chảy liên
tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính (oxy hòan tan
DO>2mg/l) bằng hai máy thổi khí hoạt động theo chế độ luân phiên một chạy một dự phòng,
cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như thế, vi sinh sinh trưởng
tăng sinh khối và kết thành bông bùn bám vào vật liệu đệm.
VSV + C5H7NO2 (chất hữu cơ) + 5O2  5CO2 + 2H2O + NH3 + VSV mới (1)
Bể sinh học tiếp xúc xáo trộn hoàn toàn đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí
thích hợp. Bể này có dạng chữ nhật, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

16


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. METCALF and EDDY (1991)
đưa ra tải trọng thiết kế khoãng 0.8-2.0 kgBOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2.500 - 4.000
mg/L, tỉ số F/M 0.2-0.6. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed
liquor). Hỗn hợp này chảy đến bể lắng bùn sinh học.
Bể lắng có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng có hàm
lượng SS = 8.000 mg/L, một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể sinh học (25-75% lưu lượng) để giử
ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định
nồng độ MLSS = 2000 mg/L. Các thiết bị trong bể lắng gồm ống trung tâm phân phối nước, hệ
thu nước sau lắng và bơm bùn chìm. Độ ẩm bùn hoạt tính dao động trong khoảng 98.5 - 99.5%.
Lưu lượng bùn dư Qw thải ra mổi ngày được bơm về bể phân hủy bùn.
Nước thải sau khi qua bể lắng sinh học sẽ tự chảy vào bể tiếp xúc Chlorine khử trùng. Dung
dịch chlorine được bơm vào bể nhằm khử trùng nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
Chlorine, chất oxy hóa mạnh thường được sử dụng rộng rãi trong quá trình khử trùng nước thải.
Hàm lượng chlorine cần thiết để khử trùng cho nước sau lắng, 3 - 15mg/L .Hàm lượng chlorine
cung cấp vào nước thải ổn định bằng bơm định lượng hóa chất.
Nước thải sau khi qua bể tiếp xúc Chlorine xả ra nguồn tiếp nhận.
Bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải là bùn sinh học nên định kỳ được thu gom bằng
xe bồn đưa đi chôn lấp ở bải rác.
3.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể Biophin (Vẽ mặt bằng và mặt cắt của bể )
3.4.1. Cấu tạo
Bể biophin xây dựng dưới dạng hình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép. Đáy trên
là tấm đan đỡ lớp vật liệu lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước. Chiều cao giữa hai lớp đáy
lấy khoảng 0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01. Dộ dốc theo chiều dài của máng
thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005. Tường bể làm cao hơn lớp vật liệu lọc

0,5 m.
Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn 25-30 mm
và tải trọng tưới nước nhỏ 0,5-1,0 m3/(m3.VLL)
Các vật liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong
điều kiện có thể.

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

17


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

3.4.2 . Nguyên lý hoạt động:
Bể biophin hoạt động trên nguyên tắc phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá
trình oxi hóa diễn ra trên bề mặt tiếp xúc. Trong bể thường lọc sinh học chứa đầy các vật liệu
tiếp xúc, là giá thể cho VSV sống bám. Vật liệu tiếp xúc (vật liệu đệm) thường là đá có đường
kính trung bình 25-100mm, hoặc vật liệu nhựa có hình dạng khác nhau, có cấu trúc thoáng, độ
rỗng cao (95%), chiều cao từ 4-12m là giá thể cố định cho vi sinh kị khí sống bám trên bề mặt.
Tại bể sinh học hiếu khí có vật liệu đệm, nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật liệu
nhờ hệ thống phân phối khí được lắp. Quần thể vi sinh sống bám trên giá thể tạo nên màng
nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Quần thể vi sinh
này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh.
Ngoài ra còn có giun, ấu trùng côn trùng, ốc,...nhưng vi khuẩn hiếu khí chiếm phần đa số. Nước
thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính
(oxy hòa tan DO > 2mg/l), cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện như
thế, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn.

VSV + C5H7NO2 (chất hữu cơ) + 5O2  5CO2 + 2H2O + NH3 + VSV mới (1)

Hình 3.9. Bể Biophin nhỏ giọt

GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

18


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

Hình 3.10. Lọc sinh học có vật liệu không ngập nước

Hình 3.11. Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

19


Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đô thị

IV.

MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG

PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC HIẾU KHÍ DÍNH BÁM

4.1. Công trình xử lý nước thải sinh hoạNước
t khuthải
dân cư Sài Gòn mới – công suất 1.000 m3/
ngày đêm
Thiết bị tách rác cơ khí

Mương lắng cát/ Bể gom

Sục khí bề mặt

Bể điều hoà

Bể anoxic vật liệu đệm

Máy thổi khí

Bể FBR

Bể lắng

Hệ châm Chlorine

Bùn tuần hoàn

Ngăn khử trùng
Nguồn tiếp nhận

Bể chứa bùn

Bể phân huỷ bùn
Hút bùn định kỳ

QCVN 14:2008/BTNMT – cột B
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải khu dân cư - công suất 1.000 m3/ngày
đêm.
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Nguyễn Thị Phương Chi
Nguyễn Mai Tố Anh

20


Xử lý nước thải đơ thị và cơng nghiệp
Ứng dụng quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám trong xử lý nước thải đơ thị

Thút minh sơ đờ cơng nghệ:
Nước thải sinh hoạt của khu dân cư từ hệ thống thu gom chảy qua thiết bò tách rác cơ
khí để loại bỏ rác thải có thể làm tổn hại đến bơm, về bể gom. Tại đây đặt 02 bơm chìm để
bơm nước lên bể điều hòa. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ
của nước thải, tránh tình trạng quá tải vào các giờ cao điểm cũng như thời gian mà lượng
nước thải gia tăng đột ngột. Do đó giúp cho hệ thống xử lý làm việc ổn đònh đồng thời giảm
kích thước các công trình đơn vò phía sau. Trong bể điều hòa có bố trí máy sục khí bề mặt
và 02 bơm chìm bơm nước thải sang bể sinh học thiếu khí có vật liệu đệm. Tại đây, hóa
chất trung hòa được bổ sung vào liên tục nhờ vào hệ thống dò pH tự động được lắp đặt
trong hệ thống.
Tại bể thiếu khí có vật liệu đệm, các vật liệu rắn trơ là giá thể cố đònh cho vi sinh kò khí
sống bám trên bề mặt. Giá thể là vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao
(95%) vi sinh dể bám dính. Vật liệu tiếp xúc thường là vật liệu nhựa có dạng sợi đan xen
lẫn nhau,.. có chiều cao từ 1 – 2 m. Nước thải được phân bố đều qua lớp vật liệu nhờ hệ

thống phân phối nước được lắp đặt trong bể. Quần thể vi sinh chủ yếu là vi sinh tùy tiện
sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất
hữu cơ trong nước thải. Nước sau qua bể thiếu khí tiếp tục được dẫn sang bể sinh học hiếu
khí có vật liệu đệm.
Tại bể sinh học hiếu khí có vật liệu đệm, nước thải được phân bố đều trên mặt lớp vật
liệu nhờ hệ thống phân phối khí được lắp. Quần thể vi sinh sống bám trên giá thể tạo nên
màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Quần
thể vi sinh này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn tùy tiện, nấm, tảo và các động
vật nguyên sinh. Ngoài ra còn có giun, ấu trùng côn trùng, ốc,...nhưng vi khuẩn hiếu khí
chiếm phần đa số. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học trong đó khí được đưa vào cùng
GVHD: GS.TS. Lâm Minh Triết
SVTH: Ngũn Thị Phương Chi
Ngũn Mai Tớ Anh

21