Giao trinh Kỹ thuật xử lý nước thải

Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

MỞ ĐẦU
Quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa đang đã và sẽ diễn ra mạnh mẽ ở
nước ta, tăng trưởng mạnh đã tạo nhiều việc làm cho người dân cũng như đóng
góp vào sự phát triển của nền kinh tế nước nhà, tuy nhiên, mức tăng trường kinh
tế nhanh đồng thời tạo nên những thách thức về ô nhiễm môi trường như ô
nhiễm đất, nước và không khí. Đứng trước vấn đề đó, việc đào tạo và trang bị
cho sinh viên ngành công nghệ môi trường những kiến thức cơ bản về nước thải
và kỹ thuật xử lý nước thải càng trở nên cấp bách.
Trong phạm vi môn học Kỹ thuật xử lý nước thải, tôi đã biên soạn giáo
trình Kỹ thuật xử lý nước thải với mong muốn sẽ là là tài liệu tham khảo hữu ích
dành cho sinh viên trong quá trình học cũng như làm việc sau khi tốt nghiệp,
giáo trình này gồm bốn chương với bố cục như sau:
Chương 1: Khái niệm chung
Chương 2: Phương pháp cơ học
Chương 3: Phương pháp hóa học
Chương 4: Phương pháp sinh học
Các nội dung trình được bày trong giáo trình một cách cụ thể và chuyên sâu
nhất về nước thải và các kỹ thuật xử lý nước thải. Qua giáo trình này các bạn
sinh viên sẽ được trang bị những kiến thức cơ bản nhất về nước thải và những
kỹ thuật xử lý nước thải đang được sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam cũng
như trên thế giới. Hi vọng giáo trình này sẽ phát huy tác dụng với các bạn sinh
viên trong quá trình học./.
Hà nội, ngày

tháng

năm 2013

Tác giả

PGS.TS. Tăng Thị Chính
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

1


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

MỤC LỤC
Trang

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
MỤC LỤC...................................................................................................................2
Danh mục bảng............................................................................................................5
CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG ..........................................................................10
1.1. Ô nhiễm nước ..................................................................................................10
1.1.2. Khái niệm chung về ô nhiễm nước ............................................................10
1.1.2. Ô nhiễm và suy thoái nước ngầm...............................................................10
1.1.3. Ô nhiễm biển .............................................................................................12
1.2. Thành phần và tính chất nước thải ...................................................................14
1.2.1. Thành phần nước thải ................................................................................14
1.2.2. Chất thải rắn trong nước thải .....................................................................18
1.2.3. Vi sinh vật trong nước thải ........................................................................21
1.2.4. Các chất ô nhiễm khác trong nước thải ......................................................29
1.3. Ước lượng tải lượng ô nhiễm của nước thải .....................................................31
1.4. Tái sử dụng nước thải ......................................................................................33
1.5. Sự tiêu thụ oxy và sự hòa tan oxy trong nước ..................................................35

1.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và cặn lắng đến nồng độ oxy hòa tan trong môi trường
nước .......................................................................................................................36
1.6.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ.............................................................................36
CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC .................................................................41
2.1. Song chắn rác ..................................................................................................41
2.1.1. Chức năng, cấu tạo và vị trí .......................................................................41
2.1.2. Kích thước song chắn ................................................................................42
2.2. Bể lắng cát.......................................................................................................44

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

2


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
2.2.1. Chức năng, vị trí........................................................................................44
2.2.2. Bể lắng cát có sục khí................................................................................49
2.2.3. Bể lắng cát đứng có dòng chảy xoáy..........................................................50
2.3. Khuấy trộn.......................................................................................................51
2.4. Bể lắng sơ cấp .................................................................................................53
2.5. Bể keo tụ và tạo bông cặn ................................................................................56
2.6. Bể tuyển nổi ....................................................................................................57
2.7. Bể lọc nước thải bằng các hạt lọc.....................................................................59
CHƯƠNG III XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC ..............63
3.1. Phương pháp kết tủa ........................................................................................63
3.1.1. Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng ..................................................64
3.1.2. Sử dụng hóa chất để loại bỏ phospho trong nước thải ................................64
3.1.3. Kết tủa các kim loại nặng ..........................................................................67

3.2. Phương pháp oxy hóa khử ...............................................................................68
3.3. Phương pháp quang xúc tác .............................................................................71
3.4. Phương pháp hấp phụ ......................................................................................73
3.5. Phương pháp khử trùng....................................................................................74
CHƯƠNG IV PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC ............................................................81
4.1. Sơ lược về các quá trình vi sinh trong bể xử lý nước thải.................................81
4.1.1. Quá trình hiếu khí, quá trình yếm khí phân hủy chất hữu cơ ......................81
4.1.2. Quá trình nitrat hóa - khử nitrat hóa...........................................................91
4.1.3. Chuyển hoá lưu huỳnh (S) và ăn mòn kim loại ..........................................92
4.2. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD) của nước thải....96
4.3. Quá trình tự làm sạch của các nguồn nước.......................................................98
4.4. Bể bùn hoạt tính.............................................................................................108
4.5. Lọc sinh học nhỏ giọt ....................................................................................116
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

3


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
4.6. Đĩa tiếp xúc sinh học .....................................................................................119
4.7. Kết hợp các biện pháp xử lý hiếu khí.............................................................123
4.8. Giới thiệu các cơ chế trong cánh đồng lọc......................................................124
4.8.1. Cánh đồng lọc chậm ................................................................................127
4.8.2. Cánh đồng lọc nhanh ...............................................................................130
4.8.3. Cánh đồng chảy tràn ................................................................................131
4.9. Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh.........................................................132
4.9.1. Xử lý nước thải bằng tảo .........................................................................132
4.9.2. Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật có kích thước lớn ......................136

4.10. Xử lý bùn.....................................................................................................139
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................140

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

4


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Danh mục bảng
Trang
Bảng 1.1. Phân bố và dạng của nước trên trái đất.......................................................14
Bảng 1.2. Các đặc điểm lý học, hóa học và sinh học của nước thải và nguồn sinh ra nó
..................................................................................................................................15
Bảng 1.3. Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong quá trình xử lý nước thải
..................................................................................................................................17
Bảng 1.4. Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và gia súc theo mức độ nguy
hiểm...........................................................................................................................23
Bảng 1.5. Các vi sinh vật chỉ thị dùng để quản lý cho các nguồn nước có mục đích sử
dụng khác nhau..........................................................................................................25
Bảng 1.6. Số lượng các vi sinh vật chỉ thị trên đầu người và đầu gia súc....................26
Bảng 1.7. Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý........27
Bảng 1.8. Đặc tính của nước thải sinh hoạt (mg/L) ....................................................28
Bảng 1.9. Tải lượng ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính cho một người trong ngày đêm31
Bảng 1.10. Lượng oxy hòa tan của không khí vào nước theo nhiệt độ và độ mặn ở
1atm...........................................................................................................................36
Bảng 2.1. Các giá trị thông dụng để thiết kế song chắn rác ........................................41

Bảng 2.2. Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang
của dòng chảy (hình chữ nhật) ...................................................................................45
Bảng 2.3. Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát có sục khí..............................49
Bảng 2.5. Phân loại các hiện tượng lắng trong việc xử lý nước thải ...........................54
Bảng 2.6. Các số liệu tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp........................................55
Bảng 2.7. Các số liệu tham khảo để thiết kế bể lắng sơ cấp hình chữ nhật và trụ tròn.55
Bảng 3.1. Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình kết tủa..................................63
Bảng 3.2. Các liều lượng phèn nhôm thường sử dụng và hiệu suất khử phospho của nó
..................................................................................................................................65
Bảng 3.3. Các sơ đồ của qui trình khử phospho bằng phương pháp hóa học lưu lượng
nạp nước thải cho bể lắng trong trường hợp có sử dụng hóa chất trợ lắng ..................66
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

5


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Bảng 3.4. pH thích hợp cho việc kết tủa các kim loại.................................................67
Bảng 3.5. Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa ..............................................................68
Bảng 3.6. Xử lý chất thải bằng chất khử ....................................................................68
Bảng 3.7. Thời gian bán hủy của một số thuốc trừ sâu trong môi trường kiềm ...........69
Bảng 3.8. Các đề nghị về dung dịch và thời gian tiếp xúc để khử độc một số thuốc trừ
sâu .............................................................................................................................69
Bảng 3.9. So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp ......................................74
Bảng 3.10. So sánh đặc điểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình khử trùng...78
Bảng 3.11. Các liều lượng chlorine thường dùng cho các mục đích khác nhau trong
quá trình xử lý nước thải............................................................................................79
Bảng 4.1. Vi sinh vật sinh axit hữu cơ........................................................................87

Bảng 4.2. Vi khuẩn sinh metan ..................................................................................88
Bảng 4.3. Các phản ứng sinh metan ...........................................................................88
Bảng 4.4. sự phân huỷ sinh học các thành phần hữu cơ trong nước thải .....................89
Bảng 4.5. Đặc điểm của một số loài quan trọng trong giống thiobacillus được tóm tắt
như sau ......................................................................................................................93
Bảng 4.6. Giá trị K và k tiêu biểu cho một số loại nước thải ......................................97
Bảng 4.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý nước thải hiếu
khí ...........................................................................................................................102
Bảng 4.8. Thành phần của khí Biogas ......................................................................103
Bảng 4.9. Hiện tượng cộng hưởng và đối kháng của các cation đối với quá trình lên
men yếm khí............................................................................................................106
Bảng 4.10. Một số hệ số động cho việc xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể bùn hoạt tính
................................................................................................................................110
Bảng 4.11. Các sự cố thường gặp trong quá trình vận hành bể bùn hoạt tính và nguyên
nhân.........................................................................................................................112
Bảng 4.12. Cách hiệu chỉnh các sự cố ......................................................................113
Bảng 4.13. Mô tả các thiết bị thường được sử dụng để cung cấp khí cho các bể xử lý
................................................................................................................................114
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

6


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Bảng 4.14. Các thiết bị cung cấp khí cho bể xử lý thông dụng ................................115
Bảng 4.15. Các giá trị tham khảo về hiệu suất cung cấp khí của các thiết bị cơ khí
khuấy đảo ................................................................................................................115
Bảng 4.16. Một số giá trị tham khảo để thiết kế bể lọc sinh học nhỏ giọt .................118

Bảng 4.17. Một số giá trị DR tham khảo ..................................................................119
Bảng 4.18. Một số đặc tính lý học của các loại nguyên liệu lọc................................119
Bảng 4.19. Các giá trị tham khảo để thiết kế hệ thống xử lý bằng đĩa lọc sinh học...122
Bảng 4.20. Các giá trị của k và n..............................................................................132
Bảng 4.21. Một sô loài thực vật thủy sinh tiêu biểu..................................................136
Bảng 4.22. Nhiệm vụ của thực vật thuỷ sinh trong các hệ thống xử lý .....................137
Bảng 4.23. Một số giá trị tham khảo để thiết kế ao sử dụng Lục bình để xử lý nước thải
................................................................................................................................138

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

7


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Danh mục hình
Trang

Hình 1.1. Mối quan hệ giữa các thành phần chất rắn trong nước và nước thải............20
Hình 1.2. Tái sử dụng nước cho nông nghiệp.............................................................35
Hình 2.1. Mở rộng kênh nơi đặt song chắn rác...........................................................42
Hình 2.3. Diện tích cần thiết cho bể lắng cát có trọng lượng riêng 2,65 (oF - 32 = oC) .47
Hình 2.4. Sơ đồ bể lắng cát có sục khí và dòng chảy trong bể ....................................50
Hình 2.5. Một số thiết bị khuấy thường dùng.............................................................53
Hình 2.6. Quá trình tạo bông cặn ...............................................................................57
Hình 2.7. Sơ đồ kết tủa bông cặn ...............................................................................57
Hình 2.8. Sơ đồ bể tuyển nổi kết hợp với cô bùn........................................................58

Hình 2.9 Các chất rắn được đưa lên mặt bể tuyển nổi ................................................58
Hình 2.11. Một bể tuyển nổi điển hình.......................................................................59
Hình 2.12. Sơ đồ một số bể lọc điển hình...................................................................62
Hình 3.1. Quá trình khử phospho bằng phương pháp hóa học ....................................66
Hình 3.2. Khả năng hòa tan của một số hydroxide kim loại vào sulfide theo pH ........67
Hình 3.3. Xử lý dung dịch 10,6ppm KCN 0,01 M NaOH bằng phương pháp quang xúc
tác với 5% TiO2 .........................................................................................................72
Hình 3.4. Sơ đồ qui trình xử lý nước thải bằng phương pháp quang xúc tác...............72
Hình 3.5. Sơ đồ một bể tiếp xúc chlorine ...................................................................77
Hình 4.1. Chu trình cộng sinh vi khuẩn - tảo trong hệ thống xử lý nước thải..............90
Hình 4.2. Phân chia các vùng của dòng chảy theo khả năng tự làm sạch của nguồn
nước ..........................................................................................................................99
Hình 4.3. Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý .........101
Hình 4.4. Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật trong bể xử lý nước
thải ..........................................................................................................................102
Hình 4.5. Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí .............................................104
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

8


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Hình 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ ........................104
Hình 4.7. Các vi sinh vật hình sợi tiêu biểu trong bể bùn hoạt tính...........................116
Hình 4.8. Chu trình lọc sinh học nhỏ giọt điển hình .................................................117
Hình 4.9. Các cách sắp xếp đĩa sinh học ..................................................................121
Hình 4.10. Cơ chế lý học trong cánh đồng lọc..........................................................126
Hình 4.11. Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm.......................128

Hình 4.12. Một số loài tảo tiêu biểu .........................................................................133
Hình 4.13. Sơ đồ của ao nuôi tảo thâm canh ............................................................134
Hình 4.14. Một số thuỷ sinh thực vật tiêu biểu.........................................................138
Hình 4.15. Sân phơi bùn ..........................................................................................139

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính

9


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

CHƯƠNG I
KHÁI NIỆM CHUNG
1.1. Ô nhiễm nước
1.1.2. Khái niệm chung về ô nhiễm nước
Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước, có hại cho
hoạt động sống bình thường của sinh vật và con người, bởi sự có mặt của một
hay nhiều hoá chất lạ vượt qua ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Hiến chương
châu Âu về nước đã định nghĩa về ô nhiễm nước: “Là sự biến đổi nói chung do
con người đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm cho con
người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, đối với động
vật nuôi và các loài hoang dại”.
Ô nhiễm nước có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo.
Nguồn gốc tự nhiên của ô nhiễm nước là do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt.
Các tác nhân trên đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và sinh
vật có hại, kể cả xác chết của chúng.
Nguồn gốc nhân tạo của ô nhiễm nước là sự thải các chất độc hại chủ yếu

dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vào môi trường nước.
Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm
nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hoá chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi
các tác nhân vật lý.
Vấn đề ở nhiều hay nhiễm bẩn nước sẽ được đề cập lại trong các chương
sau.
1.1.2. Ô nhiễm và suy thoái nước ngầm
Nước là một dạng nước dưới đất, tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích bỏ
rời như cát, sạn, cát bột kết, trong các khe nứt, hang caxtơ dưới bề mặt trái đất,
có thể khai thác cho các hoạt động sống của con người. Theo độ sâu phân bố, có
thể chia nước ngầm thành: nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu. Đặc
điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các lớp đất xốp,
tạo thành dòng chảy ngầm theo địa hình. Nước ngầm tầng mặt thường không có
lớp ngăn cách với địa hình bề mặt. Do vậy, thành phần và mực nước biến đổi
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 10


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

nhiều, phụ thuộc vào trạng thái của nước mặt. Loại nước ngầm tầng mặt rất dễ
bị ô nhiễm. Nước ngầm tầng sâu thường nằm trong lớp đất đá xốp được ngăn
cách bên trên và phía dưới bởi các lớp không thấm nước. Theo không gian phân
bố, một lớp nước ngầm tầng sâu thường có ba vùng chức năng:
- Vùng thu nhận nước.
- Vùng chuyển tải nước.
- Vùng khai thác nước có áp.
Khoảng cách giữa vùng thu nhận và vùng khai thác nước thường khá xa, từ

vài chục đến vài trăm km. Các lỗ khoan nước ở vùng khai thác thường có áp
lực. Đây là loại nước ngầm có chất lượng tốt và lưu lượng ổn định lớn.
Trong các khu vực phát triển đá cacbonat thường tồn tại loại nước ngầm
caxtơ di chuyển theo các khe nứt caxtơ. Trong các dải cồn cát vùng ven biển
thường có các thấu kính nước ngọt nằm trên mực nước biển.
Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và
vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô nhiễm và
suy thoái nước ngầm bao gồm:
- Các tác nhân tự nhiên như nhiễm mặn, nhiễm phèn, hàm lượng Fe, Mn và
một số kim loại cao.
- Các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, hàm lượng NO3-,
NO2-, NH4+, PO43-,… vượt tiêu chuẩn cho phép, ô nhiễm bởi vi sinh vật.
- Suy thoái trữ lượng nước ngầm biểu hiện bởi giảm công suất khai thác, hạ
thấp mực nước ngầm, lún đất.
Ngày nay, tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang phổ biến ở các
khu vực đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Nước ngầm ở một số nhà máy
nước ngầm của thành phố Hà Nội như Pháp Vân, Mai Động đang bị ô nhiễm.
Nước ngầm khu vực thành phố Hồ Chí Minh đang bị nhiễm mặn do khai thác
quá công suất cho phép. Nước ngầm trong các thấu kính cát vùng ven biển đang
bị ô nhiễm và nhiễm mặn.
Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm cần phải tiến hành
đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 11


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặn, quan trắc thường
xuyên trữ lượng và chất lượng nước ngầm.
1.1.3. Ô nhiễm biển
Biển là nơi tiếp nhận phần lớn các chất thải từ lục địa theo các dòng chảy
sông suối, các chất thải từ hoạt động của con người trên biển như khai thác
khoáng sản, giao thông vận tải biển. Trong nhiều năm, biển sâu còn là nơi đổ
các chất thải độ hại như chất thải phóng xạ của nhiều quốc gia trên thế giới. Các
biểu hiện của sự ô nhiễm biển khá đa dạng, có thể chia ra thành một số dạng
như sau:
- Gia tăng nồng độ của các chất ô nhiễm trong nước biển như dầu, kim loại
nặng, các hoá chất độc hại.
- Gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm tích tụ trong trầm tích biển vùng ven
bờ.
- Suy thoái các hệ sinh thái biển như hệ sinh thái san hô, hệ sinh thái rừng
ngập mặn, cỏ biển,…
- Suy giảm trữ lượng các loài sinh vật biển và giảm tính đa dạng sinh học
biển.
- Xuất hiện các hiện tượng như thuỷ triều đỏ, tích tụ các chất ô nhiễm trong
các thực phẩm lấy từ biển.
Theo Công ước luật biển năm 1982, có 5 nguồn có thể gây ra ô nhiễm biển:
các hoạt động trên đất liền, việc thăm dò và khai thác tài nguyên trên thềm lục
địa và đáy đại dương, việc thải các chất độc hại ra biển, vận chuyển hàng hoá
trên biển, ô nhiễm không khí. Cả 5 nguồn này đang có xu thế gia tăng, đe doạ
tới chất lượng môi trường biển.
Các nguồn ô nhiễm từ lục địa theo sông ngòi mang ra biển như dầu và sản
phẩm dầu, nước thải, phân bón nông nghiệp, thuốc trừ sâu, chất thải công
nghiệp, chất thải phóng xạ và nhiều chất ô nhiễm khác. Theo tính toán, vào các
năm 50 của thế kỷ 20 lượng chất thải rắn đổ ra biển hàng năm khoảng 50 triệu
tấn, gồm đất, cát, rác thải, phế liệu xây dựng, chất phóng xạ. Một số chất thải
loại này sẽ lắng tại vùng biển ven bờ. Một số chất khác bị phân huỷ và lan

truyền trong toàn khối nước biển.
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 12


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Nước biển là kho hoá chất vô tận của con người. Đáy biển và đại dương
tiềm ẩn nhiều loại khoáng sản quan trọng đối với loài người, như dầu khí, kết
hạch Fe và Mn, các loại sa khoáng như thiếc, vàng, than, quặng Fe, quặng Cu,
quặng photphorit,… Hiện nay, một số loại khoáng sản trên đang được khai thác
ở nhiều vùng biển trên thế giới. Trong tương lai, do khan hiếm nguồn trên lục
địa, sản lượng khai thác khoáng sản đáy biển sẽ gia tăng đáng kể. Trong số đó,
việc khai thác dầu khí trên biển có tác động mạnh mẽ nhất đến môi trường biển.
Hiện tượng rò rỉ dầu từ giàn khoan, các phương tiện vận chuyển dầu khí và sự
cố tràn dầu có xu hướng gia tăng cùng với sản lượng khai thác dầu khí trên
biển. Vết dầu loang trên nước ngăn cản quá trình hoà tan oxy từ không khí. Cặn
dầu lắng xuống đáy làm ô nhiễm trầm tích đáy biển. Nồng độ dầu cao trong
nước có tác động xấu tới tình trạng hoạt động của các loài sinh vật biển.
Loài người đã và đang thải ra biển rất nhiều chất thải độc hại một cách có ý
thức và không có ý thức. Loại hoá chất bền vững như DDT có mặt ở khắp các
đại dương. Theo tính toán của một số nhà khoa học, 2/3 lượng DDT (khoảng 1
triệu tấn) do loài người sản xuất, hiện đang còn tồn tại trong nước biển. Một
lượng lớn các chất thải phóng xạ của các quốc gia trên thế giới được bí mật đổ
ra biển. Riêng Mỹ năm 1961 có 4.087 và 1962 có 6.120 thùng phóng xạ được
đổ chôn xuống biển. Việc nhấn chìm các loại đạn dược, bom mìn, nhiên liệu tên
lửa của Mỹ đã được tiến hành từ hơn 50 năm nay. Riêng năm 1963 có 40.000
tấn thuốc nổ và dụng cụ chiến tranh được hải quân Mỹ đổ ra biển.
Hoạt động vận tải trên biển là một trong các nguyên nhân quan trọng gây ô

nhiễm biển. Rò rỉ dầu, sự cố tràn dầu của các tàu thuyền trên biển thường chiếm
50% nguồn ô nhiễm dầu trên biển. Các tai nạn đắm tàu thuyền đưa vào biển
nhiều hàng hoá, phương tiện và hoá chất độc hại. Các khu vực biển gần với
đường giao thông trên biển hoặc các cảng là nơi nước biển có nguy cơ dễ bị ô
nhiễm.
Ô nhiễm không khí có tác động mạnh mẽ tới ô nhiễm biển. Nồng độ CO2
cao trong không khí sẽ làm cho lượng CO2 hòa tan trong nước biển tăng. Nhiều
các chất độc hại và bụi kim loại nặng được không khí mang ra biển. Sự gia tăng
nhiệt độ của khí quyển trái đất do hiệu ứng nhà kính sẽ kéo theo sự dâng cao
mực nước biển và thay đổi môi trường sinh thái biển.
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 13


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Bên cạnh các nguồn ô nhiễm nhân tạo trên, biển có thể bị ô nhiễm bởi các
quá trình tự nhiên như núi lửa phun, tai biến bão lụt, sự cố rò rỉ dầu tự nhiên, …
Bảo vệ môi trường biển là một trong những nội dung quan trọng của các
chương trình bảo vệ môi trường của Liên Hợp Quốc và các quốc gia trên thế
giới Công ước luật biển năm 1982, công ước Marpol 73/78 chống ô nhiễm biển,
công ước quốc tế 1990 về việc sẵn sàng đối phó và hợp tác quốc tế chống ô
nhiễm dầu là các ví dụ về sự quan tâm của quốc tế đối với vấn đề ô nhiễm biển.
1.2. Thành phần và tính chất nước thải
1.2.1. Thành phần nước thải
Trên bình diện toàn cầu, nước là một tài nguyên vô cùng phong phú nhưng
nước chỉ hữu dụng với con người khi nó ở đúng nơi, đúng chỗ, đúng dạng và
đạt chất lượng theo yêu cầu. Hơn 99% trữ lượng nước trên thế giới nằm ở dạng
không hữu dụng đối với đa số các mục đích của con người do độ mặn (nước

biển), địa điểm, dạng (băng hà).
Bảng 1.1. Phân bố và dạng của nước trên trái đất
Địa điểm

Diện tích (km2)

Tổng thể tích
nước (km3)

% tổng
lượng nước

Các đại dương và biển
(nước mặn)

361.000.000

1.230.000.000

97.2000

Khí quyển (hơi nước)

510.000.000

12.700

0,0010

?

1.200

0,0001

130.000.000

4.000.000

0,3100

855.000

123.000

0,0090

28.200.000

28.600.000

2.1500

Sông, rạch
Nước ngầm (đến độ sâu
0,8 km)
Hồ nước ngọt
Tảng băng và băng hà

Nguồn: US Geological Survey

Con người khai thác các nguồn nước tự nhiên để cung cấp nước cho các
nhu cầu sinh hoạt và sản xuất. Sau khi sử dụng nước bị nhiễm bẩn do chứa
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 14


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

nhiều vi trùng và các chất thải khác. Nếu không được xử lý trước khi thải vào
các nguồn nước công cộng, chúng sẽ làm ô nhiễm môi trường. V́ vậy nước thải
trước khi thải vào sông, hồ (nguồn nước) cần phải được xử lư thích đáng. Mức
độ xử lý phụ thuộc vào nồng độ bẩn của nước thải; khả năng pha loăng giữa
nước thải với nước nguồn và các yêu cầu về mặt vệ sinh, khả năng "tự làm sạch
của nguồn nước".
Theo các qui định về bảo vệ môi trường của Việt Nam, ô nhiễm nước là
việc đưa vào các nguồn nước các tác nhân lư, hóa, sinh học và nhiệt không đặc
trưng về thành phần hoặc hàm lượng đối với môi trường ban đầu đến mức có
khả năng gây ảnh hưởng xấu đến sự phát triển b́nh thường của một loại sinh vật
nào đó hoặc thay đổi tính chất trong lành của môi trường ban đầu.
Theo một định nghĩa khác "Ô nhiễm nước mặt diễn ra khi đưa quá nhiều
các tạp chất, các chất không mong đợi, các tác nhân gây nguy hại vào các nguồn
nước, vượt khỏi khả năng tự làm sạch của các nguồn nước này".
Để thiết kế các công trình xử lý nước thải, trước tiên chúng ta phải biết đặc
điểm, thành phần của các chất gây ô nhiễm.
Bảng 1.2. Các đặc điểm lý học, hóa học và sinh học
của nước thải và nguồn sinh ra nó
Đặc điểm

Nguồn

Lý học
Màu

Nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, thường do sự phân hủy của
các chất thải hữu cơ.

Mùi

Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của nước thải

Chất rắn

Nước cấp, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, xói ṃòn đất.

Nhiệt

Nước thải sinh hoạt, công nghiệp

Hóa học
Carbohydrate

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 15


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Dầu, mỡ

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Thuốc trừ sâu

Nước thải nông nghiệp

Phenols

Nước thải công nghiệp

Protein

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Chất hữu cơ
bay hơi

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Các chất
nguy hiểm

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Các chất khác

Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong nước thải trong tự nhiên

Tính kiềm

Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầm

Chlorides

Nước cấp, nước ngầm

Kim loại nặng

Nước thải công nghiệp

Nitrogen

Nước thải sinh hoạt, công nghiệp

pH

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Phosphorus

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa trôi

Sulfur

Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước cấp

Hydrogen

Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

sulfide
Methane

Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt

Oxygen

Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc không khí - nước

Sinh học
Động vật

Các ḍòng chảy hở và hệ thống xử lý

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 16


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Thực vật

Các ḍòng chảy hở và hệ thống xử lý

Eubacteria

Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Archaebacteria Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý
Viruses

Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Bảng 1.3. Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong
quá trình xử lý nước thải
Chất gây ô nhiễm
Các chất rắn lơ lửng

Nguyên nhân được xem là quan trọng
Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải
chưa xử lý được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn
vị mg/L.

Các chất hữu cơ có thể Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo.
phân hủy bằng con đường Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải
sinh học
thẳng vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ
làm suy kiệt oxy ḥòa tan của nguồn nước.
Các mầm bệnh

Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh
vật gây bệnh trong nước thải. Thông số quản lý là MPN
(Most Probable Number).

Các dưỡng chất

N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi

được thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự
phát triển của các loài không mong đợi. Khi thải ra với
số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô nhiễm nước
ngầm.

Các chất ô nhiễm nguy
hại

Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung
thư, biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính.

Các chất hữu cơ khó phân Không thể xử lý được bằng các biện pháp thông
hủy
thường. Ví dụ các nông dược, phenols...

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 17


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Kim loại nặng

Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần
loại bỏ khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại
ức chế các quá trrình xử lý sinh học

Chất vô cơ ḥòa tan

Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nông,

công nghiệp

Nhiệt năng

Làm giảm khả năng bão hòa oxy trong nước và thúc
đẩy sự phát triển của thủy sinh vật

Ion hydrogen

Có khả năng gây nguy hại cho động thực vật thủy sinh

Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989
Ở các thành phố có nhiều nhà máy, khu công nghiệp, nước thải công
nghiệp ảnh hưởng rất lớn đến thành phần nước thải chung của thành phố, thị
trấn vì nó chứa nhiều các chất gây ô nhiễm ở nồng độ cao và tùy theo từng nhà
máy thành phần chất gây ô nhiễm rất phức tạp. Do đó để giảm thiểu chi phí cho
việc quản lý và xử lý, mỗi nhà máy cần phải có các hệ thống xử lý riêng để
nước thải thải vào các nguồn nước công cộng phải đạt đến một tiêu chuẩn cho
phép nào đó.
1.2.2. Chất thải rắn trong nước thải
Chất rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn có khả năng
lắng, các hạt keo và chất rắn hòa tan. Tổng các chất rắn (Total solid, TS) trong
nước thải là phần còn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ
từ 103  105oC. Các chất bay hơi ở nhiệt độ này không được coi là chất rắn.
Tổng các chất rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L.
Tổng các chất rắn có thể chia ra làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (có thể
lọc được) và chất rắn hòa tan (không lọc được).
Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải. Khi
vận tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần
lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt không lắng được sẽ

tạo thành độ đục (turbidity) của nước. Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy
để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước. Các cặn lắng sẽ làm đầy các bể
chứa làm giảm thể tích hữu dụng của các bể này.
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 18


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Để xác định hàm lượng các chất rắn lơ lửng phải tiến hành phân tích chúng
bằng cách lọc qua giấy lọc của Whatmann 934AH và 948H (Whatmann GF/C)
có kích thước các lỗ khoảng 1,2 micrometter (μm) hoặc của Đức loại A/E. Lưu
ý là các giấy lọc cấu tạo bằng Polycarbonate cũng có thể sử dụng được, tuy
nhiên các số liệu có thể chênh lệch do cấu trúc lỗ lọc của các loại giấy này khác
nhau. Các chất rắn lơ lửng bị giữ lại ở giấy lọc. Đem giấy lọc này sấy khô tuyệt
đối ở nhiệt độ 105oC. Hàm lượng chất rắn lơ lửng sẽ được tính bằng công thức:

Trong đó
TSS: tổng các chất rắn lơ lửng (mg/L)
A: trọng lượng của giấy lọc và các chất rắn lơ lửng sau khi sấy khô tuyệt
đối (mg)
B: trọng lượng ban đầu của giấy lọc (mg)
V: thể tích mẫu nước thải qua lọc (L)
Hàm lượng chất rắn lơ lửng phụ thuộc chủ yếu vào lượng nước sử dụng
hàng ngày của một người. Lượng nước tiêu thụ càng lớn thì hàm lượng các chất
rắn lơ lửng nói riêng và các chất gây ô nhiễm nói chung càng nhỏ và ngược lại.
Tùy theo kích thước hạt, trọng lượng riêng của chúng, tốc độ dòng chảy và các
tác nhân hóa học mà các chất lơ lửng có thể lắng xuống đáy, nổi lên mặt nước
hoặc ở trạng thái lơ lửng.

Để xác định hàm lượng các chất rắn có khả năng lắng (settable solid) người
ta dùng một dụng cụ thủy tinh gọi là nón Imhoff có chia vạch thể tích. Cho 1 lít
nước thải vào nón Imhoff để cho lắng tự nhiên trong vòng 45 phút, sau đó
khuấy nhẹ sát thành nón rồi để cho lắng tiếp trong vòng 15 phút. Sau đó đọc thể
tích chất lơ lửng lắng được bằng các vạch chia bên ngoài. Hàm lượng chất rắn
lơ lửng lắng được biểu thị bằng đơn vị mL/L. Chỉ tiêu chất rắn có khả năng lắng
biểu diễn gần đúng lượng bùn có thể loại bỏ được bằng bể lắng sơ cấp.
Ngoài các chất lắng được, trong nước thải còn chứa các tạp chất nổi
(floating solid) có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng nước. Khi lắng
các chất này nổi lên bề mặt công trình.
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 19


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Các chất rắn hòa tan (không lọc được bao gồm các hạt keo và các chất hòa
tan. Các hạt keo có kích thước từ 0,001  1 mm, các hạt keo này không thể loại
bỏ bằng phương pháp lắng cơ học. Các chất hòa tan có thể là phân tử hoặc ion
của chất hữu cơ hay vô cơ.
Để xác định hàm lượng hữu cơ của các chất rắn lơ lửng người ta sử dụng
chỉ tiêu VSS (volatile suspended solid) bằng cách đem hóa tro các chất rắn ở
550  50oC trong 1 giờ. Phần bay hơi là các chất hữu cơ (VSS), phần còn lại sau
khi hóa tro là các chất vô cơ FSS (Fixed suspended solid). Lưu ý hầu hết các
muối vô cơ đều không bị phân hủy ở nhiệt độ dưới 825 oC, chỉ trừ magnesium
carbonate bị phân hủy thành MgO và CO2 ở nhiệt độ 350 oC. Chỉ tiêu VSS của
nước thải thường được xác định để biết rõ khả năng phân hủy sinh học của nó.

Hình 1.1. Mối quan hệ giữa các thành phần chất rắn trong

nước và nước thải
(Nguồn: Wastewater Engineering: Treatment, Diposal, Reuse, 1989)
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 20


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

1.2.3. Vi sinh vật trong nước thải
Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm,
tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao.
Các vi khuẩn trong nước thải có thể chia làm 4 nhóm lớn: nhóm hình cầu
(cocci) có đường kính khoảng 1  3 m; nhóm hình que (bacilli) có chiều rộng
khoảng 0,3  1,5 m chiều dài khoảng 1  10,0 m (điển hình cho nhóm này là
vi khuẩn E. coli có chiều rộng 0,5m chiều dài 2 m); nhóm vi khuẩn hình que
cong và xoắn ốc, vi khuẩn hình que cong có chiều rộng khoảng 0,6  1,0 m và
chiều dài khoảng 2  6 m; trong khi vi khuẩn hình xoắn ốc có chiều dài có thể
lên đến 50 m; nhóm vi khuẩn hình sợi có chiều dài khoảng 100 m hoặc dài
hơn. Các vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong tự nhiên
cũng như trong các bể xử lý. Do đó đặc điểm, chức năng của nó phải được tìm
hiểu kỹ. Ngoài ra các vi khuẩn còn có khả năng gây bệnh và được sử dụng làm
thông số chỉ thị cho việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân. Điều này sẽ bàn kỹ
trong phần sau.
Nấm có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài
hóa dị dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng
với vi khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước
thải. Về mặt sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát
triển trong điều kiện ẩm độ thấp và pH. Không có sự hiện diện của nấm, chu
trình carbon sẽ chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.

Tảo gây ảnh hưởng bất lợi cho các nguồn nước mặt vì ở điều kiện thích hợp
nó sẽ phát triển nhanh bao phủ bề mặt ao hồ và các dòng nước gây nên hiện
tượng "tảo nở hoa". Sự hiện diện của tảo làm giảm giá trị của nguồn nước sử
dụng cho mục đích cấp nước bởi vì chúng tạo nên mùi và vị.
Nguyên sinh động vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hầu hết sống hiếu khí
hoặc yếm khí không bắt buộc chỉ có một số loài sống yếm khí. Các nguyên sinh
động vật quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bao gồm các loài Amoeba,
Flagellate và Ciliate. Các nguyên sinh động vật này ăn các vi khuẩn và các vi
sinh vật khác do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng hệ vi sinh
vật trong các hệ thống xử lý sinh học. Một số nguyên sinh động vật gây bệnh
cho người như Giardalamblia và Cryptosporium.

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 21


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

Động vật và thực vật thủy sinh: bao gồm các loài có kích thước nhỏ như
rotifer đến các loài giáp xác có kích thước lớn. Các kiến thức về các loài này rất
hữu ích trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các nguồn nước cũng như độc
tính của các loại nước thải.
Vi rút là các loài ký sinh bắt buộc, các loại vi rút phóng thích ra trong phân
người có khả năng lây truyền bệnh rất cao. Một số loài có khả năng sống đến 41
ngày trong nước và nước thải ở 20oC và 6 ngày trong nước sông bình thường.
Nước thải có chứa một lượng khá lớn các sinh vật gây bệnh bao gồm vi
khuẩn, vi rút, nguyên sinh động vật và các loại trùng. Nguồn gốc chủ yếu là
trong phân người và gia súc.
N ăm 1986, Shuval và các cộng sự viên đã xếp loại các nhóm vi sinh vật này

theo mức độ gây nguy hiểm của nó đối với con người. Ông cũng đưa ra nhận
xét là các tác hại lên sức khỏe con người chỉ xảy ra đáng kể khi sử dụng hoặc
phân tươi hoặc phân lắng chưa kỹ, và các biện pháp xử lý thích đáng sẽ góp
phần đáng kể trong việc bảo vệ sức khỏe con người.
Các vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm nguồn nước
Coliforms và Fecal Coliforms: Coliforms là các vi khuẩn hình que gram
âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5oC, coliforms có
khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặt biệt trong môi
trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các giống như
Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms (trong
đó E.coli là loài thường dùng để chỉ định việc ô nhiễm nguồn nước bởi phân).
Chỉ tiêu tổng coliform không thích hợp để làm chỉ tiêu chỉ thị cho việc nhiễm
bẩn nguồn nước bởi phân. Tuy nhiên việc xác định số lượng Fecal coliform có
thể sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) có thể phát
triển ở nhiệt độ 44oC. Do đó số lượng E.coli được coi là một chỉ tiêu thích hợp
nhất cho việc quản lý nguồn nước.
Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống trong
đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S.equinus; một số loài có
phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật nhu S.
faecalis và S. faecium hoặc có 2 biotype (S. faecalis var liquefaciens và loại S.
faecalis có khả năng thủy phân tinh bột). Các loại biotype có khả năng xuất hiện
cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Việc đánh giá số lượng Faecal
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 22


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

streptococci trong nước thải được tiến hành thường xuyên; tuy nhiên nó có các

giới hạn như có thể lẫn lộn với các biotype sống tự nhiên; F. streptococci rất dễ
chết đối với sự thay đổi nhiệt độ. Các thử nghiệm về sau vẫn khuyến khích việc
sử dụng chỉ tiêu này, nhất là trong việc so sánh với khả năng sống sót của
Salmonella. Ở Mỹ, số lượng 200 F.coliform/100 mL là ngưỡng tới hạn trong
tiêu chuẩn quản lý các nguồn nước tự nhiên để bơi lội.
Clostridium perfringens: đây là loại vi khuẩn chỉ thị duy nhất tạo bào tử
trong môi trường yếm khí; do đó nó được sử dụng để chỉ thị các ô nhiễm theo
chu kỳ hoặc các ô nhiễm đã xảy ra trước thời điểm khảo sát do độ sống sót lâu
của các bào tử. Trong việc tái sử dụng nước thải chỉ tiêu này được đánh giá là
rất hiệu quả, do các bào tử của nó có khả năng sống sót tương đương với một số
loại vi rút và trứng ký sinh trùng.
Việc phát hiện, xác định từng loại vi sinh vật gây bệnh khác rất khó, tốn
kém thời gian và tiền bạc. Do đó để phát hiện nguồn nước bị ô nhiễm bởi phân
người ta dùng các chỉ định như là sự hiện diện của Fecal Coliforms, Fecal
Streptocci, Clostridium perfringens và Pseudomonas acruginosa. Cũng cần
phải nói thêm rằng mối quan hệ giữa sự chết đi của các vi sinh vật chỉ thị và vi
sinh vật gây bệnh chưa được thiết lập chính xác. Ví dụ khi người ta không còn
phát hiện được Fecal Coliform nữa thì không có nghĩa là tất cả các vi sinh vật
gây bệnh đều đã chết hết. Trong quá trình thiết kế các hệ thống xử lý các nhà
khoa học và kỹ thuật phải hạn chế tối đa các ảnh hưởng của chất thải tới sức
khoẻ cộng đồng. Mỗi nước, mỗi địa phương thường có những tiêu chuẩn riêng
để kiểm tra khống chế. Do kinh phí và điều kiện có giới hạn các Sở KHCN &
MT thường dùng chỉ tiêu E. coli hoặc tổng coliform để qui định chất lượng các
loại nước thải.
Bảng 1.4. Xếp loại các vi sinh vật có trong phân người và
gia súc theo mức độ nguy hiểm
Mức độ nguy hiểm cao

Ký sinh trùng (Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và
Taenia)

Mức độ nguy hiểm trung bình

Vi khuẩn đường ruột (Chloera vibrio, Sallmonella
typhosa, Shigella và một số loại khác)

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 23


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông
Mức độ nguy hiểm thấp

Các vi rút đường ruột

Số lượng coliform hay E. coli được biểu diễn bằng số khả hữu MPN (Most
Probable Number). Và sau khi có kết quả nuôi cấy ta có thể dùng công thức
Thomas để tính số MPN:

Trong đó
Np: số ống nghiệm phát hiện coliform (possitive)
Vn: thể tích mẫu trong các ống nghiệm không phát hiện coliform (negative)
Vt: tổng thể tích mẫu trong tất cả các ống nghiệm.
Phương pháp giấy lọc CFU/ml
Bài tập: Khi nuôi cấy để xác định số lượng coliform, người ta có các kết
quả sau

Thể tích mẫu

Ống dương

(mL)

Ống âm

tính

tính

10.0

4

1

1.0

4

1

0.1

2

3

0.01

0

5

Giải:
Số ống dương tính:
4 + 4 + 2 + 0 = 10
Thể tích mẫu trong các ống âm tính:
(1  10) + (1  1,0) + (3  0,1) + (5  0,01) = 11,35 mL
Thể tích mẫu trong tất cả các ống:
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 24


Khoa CNSH&MT – ĐHDL Phương Đông

(5  10) + (5  1,0) + (5  0,1) + (5  0,01) = 55,55 mL
Số coliform khả hữu/100mL mẫu

Việc xác định các vi sinh vật gây bệnh chủ yếu
Các loài này chỉ xác định được trong phòng thí nghiệm bởi những kỹ thuật
viên với trình độ thích hợp.
Salmonella spp.: một vài loài Salmonella có thể hiện hiện trong nước thải
đô thị, kể cả S. typhi (gây bệnh thương hàn). Doran et al, 1977 cho rằng số
lượng 700 Salmonella/L; khoảng chừng đó Shigellae và khoảng 1.000 Vibrio
cholera/L thường phát hiện trong nước thải đô thị của khu vực nhiệt đới.
Shigellae và Vibrio cholera nhanh chóng chết đi khi thải ra môi trường. Do đó
nếu chúng ta sử dụng một biện pháp xử lý nào đó để loại được Salmonella thì
cũng có thể bảo đảm là phần lớn các vi khuẩn kia đã bị tiêu diệt.

Enteroviruses: có thể gây các bệnh nguy hiểm như sởi, viêm màng não.
Rotaviruses: gây bệnh vùng vị trường. Số lượng của chúng tương đối thấp
hơn enteroviruses. Người ta đã chứng minh được rằng việc loại bỏ các loài vi
rút có quan hệ mật thiết với việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng.
Ký sinh trùng: thường thì các bệnh ký sinh trùng chủ yếu là do Ascaris
lumbricoides, trứng của loài ký sinh trùng này có kích thước lớn (45  70m 
35  50 m) và các phương pháp để xác định ký sinh trùng đã được thiết lập bởi
WHO, 1989.
Bảng 1.5. Các vi sinh vật chỉ thị dùng để quản lý cho các nguồn nước
có mục đích sử dụng khác nhau
Mục đích sử dụng của nguồn nước

Vi sinh vật chỉ thị

Nước uống

Coliform tổng số (Total coliform)

Nguồn nước ngọt cho các dịch vụ
giải trí

Fecal coliform
E. coli
Enterococci

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải

PGS.TS. Tăng Thị Chính 25