Bước đầu khảo sát, đánh giá và xử lý các hợp chất hữu cơ có trong nước thải bằng phương pháp keo tụ trên địa bàn tổ dân phố an đào c – trâu quỳ gia lâm – hà nội

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG
_____._____

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“BƯỚC ĐẦU KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ VÀ XỬ LÝ
CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ CÓ TRONG NƯỚC
THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠI TỔ
DÂN PHỐ ĐÀO NGUYÊN B - THỊ TRẤN
TRÂU QUỲ - GIA LÂM - HÀ NỘI.”

Người thực hiện

: NGUYỄN THỊ THU YẾN

Lớp

: MTD

Khóa

: 57

Chuyên ngành

: Khoa học môi trường

Giáo viên hướng dẫn

: ThS. NGUYỄN NGỌC KIÊN

Địa điểm thực tập

: Bộ môn hóa – Khoa Môi Trường

Hà Nội – 2016
1


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Số liệu và kết quả
lưu trong khoa luận là hoàn toàn trung thựcvà chư từng đước sử dụng trong
bất cứ khóa luận nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đều
được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 05, tháng 05, năm 2016.
Sinh viên

NGUYỄN THỊ THU YẾN

2


LỜI CÁM ƠN
Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất, tôi xin gửi lời cảm ơn
tới thầy THS: Nguyễn Ngọc Kiên – Bộ môn Hóa – Khoa Môi trường –
Trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn tôi
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cán bộ của phòng thí

nghiệm Bộ môn Hóa – Trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều
kiện tốt nhất về trang thiết bị nghiên cứu cũng như nhiệt tình giúp đỡ tôi trong
quá trình thức tập.
Qua khóa luận này, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các
thầy giáo, cô giáo trong trường, đặc biệt là trong Khoa Môi trường đã dìu dắt,
dạy dỗ tôi trong suốt bốn năm học tại trường.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình thân yêu của tôi, gửi lời
tri ăn tới những người bạn, người thân trong suốt thời gian qua đã luôn ở bên
cạnh tôi, động viên, cổ vũ tinh thần giúp tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 01 tháng 05 năm 2015.
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Yến

3


MỤC LỤC

4


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
BOD

Tên đầy đủ
Biochemical Oxygen Demand ( Nhu cầu oxy sinh

hóa học)

BTNMT
COD
CT
QCVN
TSS
DO
VAT

Bộ Tài nguyên Môi trường
Chemical Oxygen Demand ( Nhu cầu oxy hóa học)
Công thức
Quy chuẩn Việt Nam
Tổng chất rắn lơ lửng
Oxy hòa tan
Thuế giá trị gia tăng

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt
Bảng 2.1: Các phương pháp phân tích
Bảng 3.1: Kết quả chất lượng nước thải ban đầu
5


Bảng 3.2: Hiện tượng thu được khi cho phèn nhôm vào nước thải
Bảng 3.3: Kết quả các thông số khi sử dụng phèn nhôm trong PTN
Bảng 3.4: Hiện tượng quan sát
Bảng 3.5: Kết quả các thông số khi sử dụng phèn trên thị trường
Bảng 3.6: Kết quả các thông số sau xử lý tại điểm tối ưu

Bảng 3. 7: Hiệu quả xử lý nước thải của muối nhôm

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1: keo tụ tạo bông.
Hình 1.2: Phèn nhôm
Hình 3.1: Dãy thí nghiệm sau xử lý.
6


Hình 3.2: Bình 2 – B2
Hình 3.3: Bình 3 – B3
Hình 3.4: Bình 3 –B3
Hình 3.5: Bình 4 – B4………………………………………………………..41
Hình 3.6: Bình 5 – B5
Hình 3.7: Đồ thị 3.1: Đồ thị biểu diễn mối tương quan nông độ giữa COD,
PH, DO khi sử dụng muối nhôm trong PTN.
Hình 3.8. Dãy bình thí nghiệm xử lý bằng phèn nhôm trên thị trường
Hình 3.9: Đồ thị 3.2: Sự biến thiên của DO, pH, COD khi khối lượng phèn
nhôm biến động
Hình 3.10: Đồ thị 3.3: Hiệu suất sau xử lý bằng muối nhôm tại điểm tối ưu.

7


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Nước là một thành phần cơ bản không thể thiếu của sự sống và nó còn
có vai trò quan trọng trong các hoạt động kinh tế, xã hội. Tuy nhiên, nước lại
là nguồn tài nguyên có hạn trong khi phần lớn lượng nước đang ngày càng bị
ô nhiễm bởi các hoạt động của con người.

Trong quá trình phát triển không ngừng của xã hội, chúng ta đã đạt
được nhiều thành tựu to lớn trong các lĩnh vực kinh tế, xã hội với một trình độ
khoa học kỹ thuật hiện đại, nhưng đồng thời cũng gây ra nhiều hậu quả
nghiêm trọng cho môi trường, đặc biệt là môi trường nước. Cùng với việc bảo
vệ và cung cấp nguồn nước sạch việc thải và xử lý nước bị ô nhiễm trước khi
đổ vào nguồn ngày càng trở lên cấp thiết, nó không giới hạn trong một quốc
gia, một khu vực mà còn là một vấn đề nóng bỏng của toàn nhân loại.
Ở nước ta, mỗi ngày có hàng triệu m3 nước thải sinh hoạt được đưa vào
môi trường do sự phát triển của đô thị hóa, dân số ngày càng gia tăng. Nước
thải sinh hoạt xả thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến
nguồn nước mặt như: Làm gia tăng mức độ phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận
do các chất hữu cơ và phosphat có trong nước thải. Khi quá trình phú dưỡng
xảy ra sẽ làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước gây hiện tượng phân hủy
yếm khí các hợp chất hữu cơ và sinh ra khí độc hại như H 2S, mercaptanes...
gây các mùi hôi và làm cho nước nguồn tiếp nhận có màu đen. Bên cạnh đó,
các chất dầu mỡ gây ảnh hưởng đến quá trình tải nạp oxy từ không khí và một
số chất ô nhiễm đặc biệt như hóa chất, chất tẩy rửa gây tác động tiêu cực đến
hệ thủy sinh và qua dây chuyền thực phẩm sẽ gây tác hại cho người sử dụng
do khả năng tich tụ sinh học cao của chúng.
Từ những tác động trên, chính phủ ngày càng coi trọng vấn đề bảo vệ
môi trường mà cụ thể là yêu cầu các chất thải cần được xử lý trước khi xả ra
môi trường. Để phát triển mà không làm suy thoái môi trường đặc biệt là môi
trường nước thì việc xử lý nước thải trước khi xả thải ra môi trường là việc vô
cùng cấp thiết.
8


Trước thực trạng đó tôi thực hiện đề tài ’’Bước đầu khảo sát, đánh giá
và xử lý các hợp chất hữu cơ có trong nước thải bằng phương pháp keo
tụ trên địa bàn Tổ Dân Phố An Đào C – Trâu Quỳ - Gia Lâm – Hà Nội.”

Mặc dù đây là hướng xử lý chưa giải quyết được triệt để sự ô nhiễm,
nhưng sẽ cải thiện đáng kể chất lượng nước thải, như mùi hôi của nước,màu
nước…và đặc biệt nó có tính khả thi khi xử lý các nguồn nước thải ở nơi bị tù
đọng, không có khu gom nước.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu.
- Khảo sát, đánh giá các thông số vật lý và hóa học của nước thải sinh
hoạt tại Tổ Dân Phố Đào Nguyên B - Thị Trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội.
- Nghiên cứu đưa ra được biện pháp xử lí nước thải sinh hoạt bằng
phương pháp keo tụ.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp keo tụ.
Yêu cầu nghiên cứu của đề tài:
Tìm hiểu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu.
Khảo sát nước thải sinh hoạt tại địa điểm nghiên cứu.
Đánh giá nước thải sinh hoạt tại địa điểm nghiên cứu.
Phân tích, xử lý một số chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt bằng
phương pháp keo tụ.

9


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nước thải sinh hoạt
1.1.1. Khái niệm
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục
đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…
Chúng thường được thải ra từ các căn hộ,cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ,
và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân
cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống

thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào
khả năng cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện
có. (Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nước thải)
Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các
vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính trên một
đầu người có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở
các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông
rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do thường không có hệ thống
thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc
thoát bằng biện pháp tự thấm.
1.1.2. Nguồn gốc
Nước thải sinh hoạt được thu gom từ các hộ gia đình, cơ quan, trường
học, bệnh viện, cơ sở kinh doanh …
Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các nguồn thải sau:
- Khu dân cư: Nước thải ở khu vực này có thể tính bằng con số theo đầu
người sử dụng, số lượng nước khoảng 80 – 300 lít trong một ngày. Trong thực
tế mức độ ô nhiễm của nước thải tùy thuộc vào điều kiện sống của từng khu
vực, chất lượng bữa ăn và chất lượng sống cũng như hệ thống nước thải của
từng khu vực.
- Khu thương mại: gồm có chợ (chợ tập trung, chợ xanh, chợ cóc, ...) các
cửa hàng, bến xe, trụ sở kinh doanh, trung tâm mua bán của khu vực. Lượng
10


nước thải của khu vực này được tính bằng số m 3/ngày dựa trên số lượng nước
cấp đầu vào, trung bình 7,5 – 14 m3/ha/ngày.
- Khu vui chơi giải trí: gồm các quán cà phê, câu lạc bộ, bể bơi… Ở đây
lượng nước thải thay đổi rõ rệt theo mùa trong năm.
- Khu vực cơ quan: gồm cơ quan, công sở, trường học, bệnh viện, nhà tù,
nhà nghỉ, nhà ăn…

1.1.3. Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt
+ Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
- Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ
sinh.
- Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các
chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
- Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học,
chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học, chất hữu cơ có tính độc, chất vô cơ, các
kim loại nặng, các chất rắn, chất màu, mùi và sinh vật trong nước thải.
Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bao gồn các hợp chất hydrat
cacbon, protein, chất béo, lignin, pectin … có từ tế bào và các tổ chức của
động vật, thực vật. Trong nước thải sinh hoạt có khoảng 25 – 50% là hydrat
cacbon, 40 – 60% protein và 10% chất béo. Các chất này tiêu thụ oxy hòa tan
trong nước. Các chất này tiêu thụ oxy hòa tan trong nước. Chúng làm suy
giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước,là ảnh hưởng xấu đến tài nguyên.
Các chất hữu cơ khó bị phân hủy gồm các hợp chất hữu cơ vòng thơm, các
hợp chất đâ vòng ngưng tụ, các clo hữu cơ.
+ Thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt chia làm 2 nhóm chính:
Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất bẩn có trong nước thải ở các kích
thước khác nhau được chia thành 3 nhóm:
Nhóm 1: Gồm các chất không tan chứa trong nước thải dạng thô (vải,
giấy, lá cây, cát, da, lông…) ở dạng lơ lửng ( δ > 10-1 mm) và ở dạng huyền
phù, nhũ tương (δ = 10-1 – 10-4 mm).
Nhóm 2: Gồm các chất bẩn dạng keo (δ = 10-4 – 10-6 mm)
11


Nhóm 3: Gồm các chất bẩn ở dạng hòa tan có δ < 10-6 mm, chúng có thể
ở dạng ion hay phân tử.
Thành phần hóa học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có các tính

chất hóa học khác nhau, được chia làm 3 nhóm:
Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axit vô cơ, các ion muối phân ly… (chiếm
khoảng 42% đối với NTSH).
Thành phần hóa học: các chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật, thực
vật cặn bã bài tiết…(chiếm khoảng 58%)
Các chất chứa nitơ.
Các hợp chất nhóm hyđrocacbon: mỡ, xà phòng, cellulese…
Các hợp chất chứa phốtpho, lưu huỳnh.
Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…
1.1.4. Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến môi trường
Nước thải sẽ làm tăng BOD trong sinh thái môi trường đất. Những đo
đạc cho biết, có khi BOD lên đến 10.000ppm trong khi ngưỡng của BOD
trong dung dịch là 20ppm. Đồng thới với nó là hàng loạt các vi sinh vật gây
thối nồng nặc xuất hiện làm hại môi trường sinh thái.
COD, BOD: Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn
và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái
môi trường nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành.
Trong quá trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H 2S, NH3,
CH4,..làm cho nước mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.
SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không gây ảnh hưởng
đến đời sống của thủy sinh vật nước.
Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu
chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…
Ammoniac, photpho: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu
nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển
bùng phát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban
12

đêm gây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng
độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra).
Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt lớn và gây thiếu
hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường
nước. Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá
trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H 2S, NH3, CH4,…làm cho
nước có mùi hôi thối.
1.2. Một số chỉ tiêu cơ bản về chất lượng nước thải sinh hoạt
1.2.1. Các chỉ tiêu lý học
Đặc tính lí học quan trọng nhất của nước thải gồm: Tổng chất rắn (TS),
mùi, nhiệt độ, màu, độ đục.
1.2.1.1. Chất 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 103ºC – 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. Trong nước thải
sinh hoạt có khoảng 40 – 60% chất rắn nằm ở trạng thái lơ lửng.
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).
Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng cách lọc một thể tích
xác định mẫu nước thải qua giấy lọc và sấy giấy lọc ở 105ºC đến khối lượng
không đổi. Độ chênh lệch giữa khối lượng giấy lọc trước và sau khi lọc mẫu
trong cùng một điều kiện cân chính là lượng chất rắn lơ lửng có trong một thể
tích mẫu đã được xác định, phần cặn trên giấy lọc được đốt cháy thì các chất
rắn dễ bị bay hơi bị cháy hoàn toàn. Các chất rắn bị bay hơi được xem như là
phần vật chất hữu cơ.
1.2.1.2. Mùi
Việc xác định mùi của nước thải ngày càng trở lên quan trong. Đặc biệt
là các phản ứng gay gắt của dân chúng đối với công trình xử lý nước thải

13


không được vận hành tốt. Mùi của nước thải còn mới thường không gây cảm
giác khó chịu, nhưng một loạt các hợp chất gây mùi khó chịu sẽ tỏa ra khi bị
phân hủy sinh học dưới các điều kiện yếm khí. Hợp chất gây mùi đặc trưng
nhất là hydrosunlfua (H2S – mùi trứng thối). Hợp chất khác như: Indol, skatol,
cadaverin… được tạo dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó
chịu hơn H2S.
1.2.1.3. Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nhiệt độ của nước cấp do
việc xả ra các dòng nước nóng hoặc ấm từ các hoạt động sinh hoạt, thương
mại … và nhiệt độ của nước thải thường thấp hơn nhiệt độ của không khí.
Nhiệt độ của nước thải là một trong những thông số quan trọng bởi vì phần
lớn các sơ đồ xử lý nước đều ứng dụng quá trình xử lý sinh học mà quá trình
đó thường bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ. Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng
tới đời sống thủy sinh vật, sự hòa tan oxy trong nước.
1.2.1.4. Độ đục
Độ màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt có mặt trong nước
gây lên. Nó có thể cản trở khả năng khuếch tán của ánh sáng vào nguồn nước
gây ảnh hưởng đến khả năng quang hợp của thủy sinh thực vật. Nó cong làm
mất vẻ mỹ quan của nguồn nước.
1.2.2. Các chỉ tiêu hoa học và sinh học
1.2.2.1. pH
pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các
công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH
nằm trong giới hạn từ 7 – 7,6. Như chúng ta đã biết môi trường thuận lợi nhất
để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác
nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển
thuận lợi nhất pH từ 4,8 -8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 – 9,3. Vi

khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 – 4. Ngoài ra pH
còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của bể lắng bằng cách tạo bông cặn
bằng phèn nhôm. Nước thải sinh hoạt pH dao động khoảng 6,9 -7,8.
14


1.2.2.2. Hàm lượng oxy hòa tan (DO)
Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá
trình xử lý sinh học hiếu khí. Lượng oxy hòa tan trong nước thải ban đầu dẫn
vào trạm xử lý thường bằng không hoặc rất nhỏ. Trong khi đó, trong các công
trình xử lý sinh học hiếu khí thì lượng oxi hòa tan cần thiết không nhỏ hơn 2
mg/l.
1.2.2.3. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)
BOD ( Biochemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần cung cấp để
oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bởi sinh vật. BOD 5 là một chỉ số và đồng
thời là một thủ tục được sử dụng để xác định xem các sinh vật sử dụng hết
oxy trong nước nhanh hay chậm như thế nào. Nó được sử dụng trong quản lý
và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môi
trường. Để oxy hóa hết chất hữu cơ trong nước thì phải mất 20 ngày ở 20ºC.
Để đơn giản người ta chỉ lấy chỉ số BOD 5 sau khi oxy hóa 5 ngày (BOD5).
Sau 5 ngày khoảng 80% chất hữu cơ đã bị oxy hóa. BOD 5 là tiêu chuẩn đánh
giá hiệu quả của các nhà máy hay phương pháp xử lý nước thải. BOD phản
ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải.
Phương trình tổng quát:
Chất hữu cơ + O2

CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định .

(dưới sự tác động của vi khuẩn).
Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản

chất của chất hữu cơ, các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước, cũng
như một số chất có độc tính ở trong nước. Bình thường 70% nhu cầu oxy
được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và 99% ở ngày
thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
Để xác định chỉ số BOD 5 người ta lấy một mẫu nhất định cho vào
chai sẫm màu, pha loãng bằng một thể tích dung dịch pha loãng (nước cất bổ
sung một vài nguyên tố dinh dưỡng N, P, K....bão hoà oxy theo tỉ lệ tính toán

15


sẵn, sao cho đảm bảo dư lượng oxy hoà tan cho quá trình phân huỷ sinh học),
nếu mẫu nước thiếu vi sinh vật có thể thêm một ít nước chứa vi sinh vật vào.
Xác định nồng độ oxy hoà tan D1 sau đó đem ủ mẫu trong buồng
tối ở 20ºC, sau 5 ngày đem xác định lại nồng độ oxy hoà tan D5.
BOD = (D1 –D5)/P (mg O2/l).
P: Tỷ lệ pha loãng.
P = Thể tích mẫu nước đem phân tích / (Thể tích mẫu nước đem
phân tích + Thể tích dịch pha loãng).
BOD càng lớn thì nước thải bị ô nhiễm càng cao và ngược lại.
1.2.2.4. Nhu cầu oxy hóa học (COD)
COD (Chemical Oxygen Demand – nhu cầu oxy hóa học) là lượng
oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học bao gồm cả vô cơ và hữu cơ.
Như vậy hàm lượng COD là lượng oxy cần để oxy hóa hết các chất hóa học
trong nước. Toàn bộ lượng oxy sử dụng cho các phản ứng trên được lấy từ
oxy hòa tan trong nước (DO). Đây là các chỉ số được dùng rộng rãi để biểu thị
hàm lượng chất hữu cơ có trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên.
COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá bằng con đường hoá
học. Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ
không bị oxy hoá bằng vi sinh vật.

Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang với
lượng dư dung dịch K2Cr2O7 – là chất oxy hoá mạnh để oxy hoá các chất hữu
cơ trong môi trường axit với xúc tác là Ag2SO4.
Cr2O72- + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O + CO2.
Hoặc O2 + 4H+ + 4e → 2H2O.
Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp chuẩn độ. Theo
phương pháp này lượng Cr2O72- dư được chuẩn bằng dung dịch muối Mohr
(FeSO(NH4)2SO4.6H2O) với chỉ thị là dung dịch diphenylanin. Điểm tương
đương được xác định khi dịch chuyển từ màu tím sang màu xanh rêu.

16


1.2.2.5. Vi khuẩn và sinh vật khác trong nước thải
Các sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm vi khuẩn, vi rút, nấm,
tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao.
Bảng 1.1: Loại và số lượng các vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt
Vi sinh vật
Số lượng cá thể / ml
Tổng coliform
103 - 106
Fecal coliform
104 - 105
Fecal streptococci
103- 104
Enterococci
102 - 103
Shigella
Hiện diện
Salmonella

100- 102
Pseudomonos aeruginosa
101- 102
Clostridium perfingens
101- 103
Mycobacterruum tuberculosis
Hiện diện
Cyst của Giardia
10-1 - 102
Cyst của Cryptosporium
10-1 -101
Trứng kí sinh trùng
10-2 - 101
Vi rút đường ruột
101- 102
Cyst nguyên sinh động vật
101 - 103
Nguồn: Feachem et al. q983, trích bởi Chongrak 1989
1.3. Các phương pháp thường sử dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc 1) nhằm mục đích loại bỏ các
tạp chất không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra
khỏi nước thải, điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước
thải.
1.3.1.1. Song chắn rác, lưới lọc
Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức
năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo cho
máy bơm các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song
và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song. Các tấm lưới đan
bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay

khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay
17


chắn rác tinh. Theo phương thức làm sạch có thể chia làm 2 loại: loại làm
sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới. (Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý
nước thải).
1.3.1.2. Thiết bị nghiền rác
Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh
nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm.
Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác đã gây nhiều khó khăn
cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn lên như làm tác nghẽn hệ
thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể (đĩa, lỗ phân phối
khí và dính bám vào các tuabin… Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng. (Lâm
Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nước thải).
1.3.1.3. Bể điều hòa
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu
lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý sau, đảm
bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Có 2 loại bể điều hòa:
Bể điều hòa lưu lượng
Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng
Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điêu hòa trên dòng thải hay
ngoài dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm
đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn
phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động
đó. (Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nước thải).
1.3.1.4. Bể lắng cát
Bể lắng cát tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng
riêng lớn (như xỉ than, cát…). Chúng không có lợi đối với quá trình làm

trong, xử lý sinh hóa nước thải và xử lý cặn bã cũng như không có lợi đối với
các công trình thiết bị công nghệ trên trạm xử lý. Cát từ bể lắng cát đưa đi
phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho những mục
đích xây dựng. (Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nước thải).
18


1.3.1.5. Bể lắng
Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng
lượng riêng của nước thải. Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các
chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt. Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học
thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn.
1.3.1.6. Bể vớt dầu mỡ
Bể vớt dầu mở thường áp dụng khi xử lý nước thải chứa dầu mở (nước
thải công nghiệp). Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không
cao thì việc vớt dầu mỡ thường thực hiện ngay ở bể lẳng nhờ thiết bị gạt nổi.
1.3.1.7. Bể lọc
Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ
bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này sử dụng chủ
yếu cho 1 số loại nước thải công nghiệp.
Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thê loại bỏ khỏi nước thải
được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD. Hiệu quả xử lý có thể đạt
tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 – 35% theo BOD bằng biện pháp
làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, thì
sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng
thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý
hóa học và sinh học.
1.3.2. Phương pháp xử lý hóa học
Là phương pháp sử dụng các tác nhân hóa học để loại bỏ hoặc chuyển
hóa (làm thay đổi bản chất) chất ô nhiễm trong nước thải. Công đoạn xử lý

hóa học thường gắn liền với công đoạn xử lý lý học hoặc sinh học.Đây là
phương pháp sử dụng thực tế tuy nhiên phương pháp này có hai bất lợi đó là:
hạn chế phạm vi ứng dụng (vì có thể tạo ra chất ô nhiễm thứ cấp) và giá thành
xử lý cao (hóa chất và năng lượng).
Các phương pháp xử lý hóa học bao gồm:

19


1.3.2.1. Phương pháp trung hòa
Dùng để đưa môt trường nước thải có chứa acid hoặc kiềm về trạng thái
trung tính hoặc pH = 6,5 – 8,5. Phương pháp trung hòa thường được dùng
trước công đoạn xử lý sinh học (vì ở độ pH trung tính thường là điều kiện tối
ưu cho các quá trình phân hủy chất ô nhiễm) hay công đoạn cuối cùng trước
khi xả thải vào nguồn tiếp nhận.
Mục tiêu của phương pháp trung hòa: dùng tác nhân hóa học để khử acid
(hoặc kiềm) của nước thải, đưa nước thải về khoảng trung tính (pH = 6,5 8,5).
Nguyên lý: Bản chất của phương pháp trung hòa là phản ứng hóa học
giữa acid và kiềm hoặc giữa muối với acid hoặc kiềm trong nước thải. Chất
được chọn để thực hiện phản ứng gọi là tác nhân trung hòa hóa học. Các tác
nhân trung hòa thường được dùng để xử lý chất thải:
+ Chất thải chứa acid: NaOH, KOH, Na 2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3,
xi măng, vôi..
+ Chất thải chứa kiềm: H2 SO4, HNO3, các muối acid.
+ Tách kim lọai nặng (Zn, Ni, Cu, Fe, Pb…): CaO, CaOH, Na 2CO3,
NaOH.
Phương pháp này có thể được thực hiện bằng nhiều cách: Trộn lẫn nước
thải chứa acid và chứa kiềm, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp
vật liệu lọc có tác dụng trung hòa, hấp thụ khí chứa acid bằng nước thải chứa
kiềm…

1.3.2.2. Phương pháp khử trùng
Quá trình khử trùng là quá trình tiêu hủy các vi sinh vật gây bệnh. Khác
với quá trình tiệt trùng là quá trình tiêu hủy toàn bộ vi sinh vật có trong nước
hoặc nước thải, quá trình khử trùng chỉ tiêu diệt một cách có chọn lọc những
vi sinh vật gây bệnh. Trong lĩnh vực xử lý nước thải, ba nhóm vi sinh vật gây
bệnh quan trọng nhất là vi khuẩn (bacteria), vi trùng (vius), và nang bào
(amoebic cyst). Những loại bệnh do vi khuẩn lan truyền qua môi trường nước
bao gồm bệnh thương hàn, bệnh dịch tả, bệnh phó thương hàn, bệnh kiết lị.
20


Những bệnh do vi trùng lan truyền qua môi trường nước bao gồm bại liệt,
viêm gan siêu vi.
Quá trình khử trùng được thực hiện bằng hầu hết các quá chất, tác nhân
vật lý, phương pháp cơ học và phương pháp bức xạ.
Đối với phương pháp hóa học, các tác nhân hóa học dùng làm chất khử
trùng bao gồm: Clo và các hợp chất của clo, Brom, Iot, Ozone.Phenol và các
hợp chất của phenol, rượu, các kim loại nặng và những hợp chất tương ứng,
xà phòng và chất tẩy rửa, các hợp chất ammonium, H 2O2, các hợp chất acid
và kiềm.
Trong những chất này những chất khử thông dụng nhất là các hợp chất
hóa học có tính oxy hóa và clo là một trong những tác nhân được sử dụng
nhiều nhất. Brom và iod cũng được sử dụng trong khử trùng nước thải. Ozone
là tác nhân có hiệu quả cao và ngày càng được sử dụng nhiều . Nước có độ
acid và độ kiềm cao cũng được sử dụng để tiêu hủy vi sinh vật gây bệnh vì
nước có PH lớn hơn 11 hoặc nhỏ hơn 3 thì độc đối với vi khuẩn.
1.3.2.3. Phương pháp oxi hóa khử
Là phương pháp sử dụng tác nhận hóa học để oxy hóa hoặc khử các chất
độc hòa tan trong nước thải, chuyển chúng thành dạng không độc và tách ra
khỏi nước.

Phương pháp này thường dùng để xử lý cyanua, các hợp chất có chứa
lưu huỳnh, các hợp chất hữu cơ, phenol, thuốc trừ sâu…trong nước thải.
Các chất oxi hóa thường được sử dụng là:
+ Các chất oxy hóa dạng khí: Cl2, O2, O3…
+ Các chất oxy hóa dạng lỏng: H2O2, KmnO4, NaClO…
1.3.2.4. Phương pháp kết tủa hóa học
Là phương pháp sử dụng hóa chất để biến đổi trạng thái vật lý của các
chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan sang trạng thái kết tủa để loại bỏ chúng ra
khỏi nước thải.

21


1.3.2.5 Phương pháp tuyển nổi hóa học
Tuyển nổi là loại bỏ các tạp chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo cho
chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước. Muốn vậy người ta cho vào nước chất
tuyển nổi hoặc tác nhân tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt
nước, sau đó loại bỏ hỗn hợp chất bẩn và chất tuyển nổi ra khỏi nước. Khi
tuyển nổi người ta thường dùng các bọt khí nhỏ li ti phân tán và bão hòa trong
nước. Những hạt chất bẩn chứa trong nước (dầu, sợi giấy, cellulozo, len …)
sẽ dính vào các bọt không khí và cùng các bọt không khí nổi lên mặt nước, rồi
loại khỏi nước. Tuyển nổi là quá trình tách các hạt lơ lửng ra khỏi chất lỏng
bằng cách sục vào chất lỏng dòng khí phân tán ở dạng bọt rất nhỏ, các hạt
không thấm ướt sẽ dính vào bọt và cùng với bọt nổi lên trên bề mặt chất lỏng
và được hớt ra ngoài.
Bọt khí có thể tạo ra bằng cách xục khí, bằng phản ứng hóa học và sinh
học sinh ra.
1.3.2.6. Phương pháp hấp phụ hóa học
Là các phương pháp sử dụng tác nhân hóa học hấp phụ để tách các chất
độc có nồng độ thấp trong nước thải sau khi xử lý sinh học hay xử lý cục bộ.

Các chất hấp phụ có thể là chất rắn, lỏng , khí, hoặc chất trung gian giữa các
trạng thái. Chúng có hàm lượng nhỏ trong nước thải và thường có độc tính
cao và khó xử lý sinh học.
Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, xỉ tro,…
1.3.2.7. Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn
trao đổi ion với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau.
Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan
trong nước.
Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là các
cationit. Những chất này mang tính chất acid. Những chất có khả năng hút các
ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ion nào đó trao
đổi cả cation và anion thì người ta gọi chúng là các ionit lưỡng tính.
22


Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hay hữu cơ có nguồn gốc tự
nhiên hay tổng hợp nhân tạo. NHóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm
có các zeolite, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau,…
- Các chất chứa nhôm silicat loại: Na2O.Al2O3.nH2O.mH2O.
- Các chất florua apatit (Ca5(PO4)3)F và hydroxut apatit (Ca5(PO4)3)OH
- Các chất có nguồn gốc từ các chất vô tổng hợp gồm silicagel, permutit,
(chất làm mềm nước),…
- Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic
của đất ( chất mùn) và than đá, chúng mang tính acid yếu.
- Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn,
chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi catiom sunfua
RSO3H, trong đó H+ - ion trái dấu và SO3- – ion nhận điện tử; hoặc cation
cacboxylic: R-COOH; cation phenol: R-OH; cation photpho: R-PO3-H.
1.3.2.8. Phương pháp tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một vai trò ngăn cách giữa các pha khác
nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở dung môi hoặc
thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc
vào độ ẩm của các hợp chất đó qua màng.
Thẩm thấu ngược
Thẩm thấu là sự di chuyển tự phát của dung môi từ một dung dịch loãng
vào một dung dịch đậm đặc qua màng bán thấm. Ở tại một áp suất nhất định,
sự cân bằng được thiết lập thì áp suất đó được gọi là áp suất thẩm thấu.
Người ta cho rằng nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ
bằng hay lớn hơn nửa đường kính mao quản của màng thì dưới tác dụng của
áp suất chỉ có nước sạch đi qua; mặt dầu kích thước của nhiều ion nhỏ hơn
kích thước của phân tử nước. Các màng hydrat của các ion này đã cản trở
không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích thước lớp màng hydrat của
các ion khác nhau sẽ khác nhau.
Siêu lọc
23


Giống như thẩm thấu ngược, quá trình siêu lọc cũng phụ thuộc vào áp
suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại
một số cấu tử khác. Điều khác biệt ở chỗ siêu lọc thường sử dụng để tách
dung dịch có khối lượng phân tử bột và có áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ các vi
khuẩn, tinh bột, đất sét,…). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để
khử các chất có khối lượng phân tử thấp và áp suất thẩm thấu cao.
Thẩm tách và điện thẩm tách
Phép thẩm tách là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng khuếch
tán không bằng nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán có liên quan đến gradien
nồng độ qua màng.
1.3.2.9. Phương pháp điện hóa học
Là phương pháp nhằm phá hủy tạp chất độc hại ở trong nước bằng cách

oxy hóa điện hóa trên cực anot hoặc dùng để phục hồi chất quý.
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: Oxy hóa ở anod và khử ở
catod. Xử lý bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước
thải có lưu lượng nhỏ và ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm
đặc.
1.3.2.10. Phương pháp quang xúc tác
Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa
bằng chất xúc tác.
Một số chất bán dẫn dược sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc
oxide ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các
chất cho hiệu quả cao. TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và
urea (Kogo et all, 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate
(Harada et al 1976). Cyanide có thể bị phân hủy nhanh chóng trong môi
trường có chứa 5% TiO2 và chiếu sang với nguồn sáng có bước song 350 nm.
Quá trình quang hóa xúc tác xảy ra với bức xạ nhỏ hơn 4200 tạo nên oxy
hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ thành CO 2 và H2O (Nemerow
và Dasgupta, 1991).
24


1.3.3. Phương pháp hóa lý
Phương pháp hóa lý được sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng
phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan. Trong dây truyền công nghệ xử
lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp dụng sau công đoạn xử lý cơ học.
Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm: phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích
ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược…
1.3.4. Phương pháp xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp này là dựa vào khả năng sống và hoạt động
của các vi sinh để phân hủy – oxy hóa các chất hữu cơ ở dạng keo và hòa tan
có trong nýớc thải.

Những công trình xử lý sinh học được phân thành 2 nhóm:
Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự
nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra
chậm.
Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân
tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do
các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn,
cường độ mạnh hơn.
Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được sử dụng để xử lý nước thải:
- Quá trình hiếu khí:
+ Tăng trưởng lơ lửng: quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, phân hủy
hiếu khí …
+ Tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, bể phản
ứng tầng vật liệu cố định…
+ Quá trình kết hợp tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính: lọc
nhỏ giọt kết hợp với bùn hoạt tính
-Quá trình thiếu khí:
+ Tăng trưởng lơ lửng: tăng trưởng lơ lửng khử nitrat
+ Tăng trưởng bám dính: tăng trưởng bám dính khử nitrat.
-Quá trình kị khí:
25