Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR cải tiến ứng dụng tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cty dụ đức, tỉnh tiền giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG
CÔNG NGHỆ SBR CẢI TIẾN - ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY
DỤ ĐỨC, TỈNH TIỀN GIANG

Ngành:

MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Sinh viên thực hiện
MSSV: 0851080017

: Nguyễn Duy Hải
Lớp: 08DMT1

TP. Hồ Chí Minh, 2012


LỜI CAM ĐOAN

Người thực hiện đề tài xin cam đoan nội dung đồ án là kết quả thực hiện của
riêng người thực hiện. Những kết quả trong đồ án là trung thực, được thực hiện trên
cơ sở nghiên cứu lý thuyết, vận hành mô hình thí nghiệm, khảo sát, làm việc với

một số công trình thực tế và dưới sự hướng dẫn của Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn.
Nội dung đồ án có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên
các tác phẩm và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của đồ án.


LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học tập tại trường, nhờ được thầy cô chỉ bảo, truyền đạt những
kiến thức hữu ích, cuối cùng em cũng hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình.
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến các thầy cô Khoa
Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.
HCM đã dạy dỗ và hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lâm Vĩnh Sơn, người thầy đã tận tình
hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời
cảm ơn chân thành đến anh Huỳnh Tấn Đạt, giám đốc Công ty TNHH MTV Công
Nghệ Môi Trường Lê Huỳnh đã hỗ trợ thiết bị, vật tư giúp đỡ em trong suốt quá
trình làm đồ án.
Cảm ơn gia đình đã nuôi dạy con khôn lớn thành người, tạo điều kiện tốt nhất
cho con học tập.
Trong đồ án chắc không thể không tránh khỏi thiếu xót, kính mong thầy cô
thông cảm và đóng góp ý kiến để em rút kinh nghiệm và chỉnh sửa. Một lần nữa
em xin chân thành cảm ơn.
Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 07 năm 2012
Sinh viên thực hiện


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................ 1
2. Mục tiêu đề tài ................................................................................................................ 2
3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 2
5. Ý nghĩa đề tài ................................................................................................................... 3
6. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................................... 4
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT - CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt .............................................................................. 5
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải...................................................................... 5
1.1.2. Thành phần nước thải ..................................................................................... 6
1.1.2.1. Thành phần vật lý ............................................................................. 6
1.1.2.2. Thành phần hoá học......................................................................... 6
1.1.2.3. Thành phần sinh học........................................................................ 7
1.1.3. Tính chất của nước thải sinh hoạt ................................................................. 8
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý ....................................................................... 8
1.2.1. Phương pháp cơ học ....................................................................................... 8
1.2.2. Phương pháp hoá lý ...................................................................................... 11
1.2.3. Phương pháp sinh học .................................................................................. 12
CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH SBR CẢI TIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SINH HOẠT
2.1. Chuẩn bị mô hình thí nghiệm ................................................................................... 23

i


Đồ án tốt nghiệp

2.1.1. Vật tư, dụng cụ, máy móc ............................................................................. 23
2.1.2. Thiết bị đo ....................................................................................................... 24
2.1.3. Nước thải đầu vào.......................................................................................... 25
2.2. Mô hình SBR cải tiến ................................................................................................ 25
2.2.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình ....................................................................... 25
2.2.2. Mô tả mô hình thí nghiệm ............................................................................. 26
2.2.3. Cách thức phân tích mẫu .............................................................................. 28
2.3. Kết quả mô hình thí nghiệm ..................................................................................... 29
2.3.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu giai đoạn thích nghi.................................. 29
2.3.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu mô hình SBR cải tiến ................................ 31
2.4. Kết luận chung............................................................................................................ 41
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN CÔNG TY DỤ ĐỨC
3.1. Giới thiệu chung về công ty...................................................................................... 42
3.1.1. Thông tin về công ty Dụ Đức........................................................................ 42
3.1.2. Công nghệ và dây chuyền sản xuất ............................................................. 42
3.2. Các nguồn phát sinh chất thải ................................................................................... 44
3.2.1. Chất thải rắn .................................................................................................. 44
3.2.2. Khí thải............................................................................................................ 44
3.2.3. Nước thải ........................................................................................................ 44
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CÔNG TY DỤ ĐỨC
4.1. Nghiên cứu đề xuất phương án ................................................................................ 45
4.1.1. Các quy định chung ...................................................................................... .45
4.1.2. Thiết kế trạm xử lý ......................................................................................... 45
4.1.3. Thành phần tính chất nước thải đầu vào tại Công ty Dụ Đức ................. 46
4.1.4. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải.................................................................. 47
4.2. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị .................................................................. 50

ii

Đồ án tốt nghiệp

4.2.1. Song chắn rác................................................................................................. 52
4.2.2. Hố thu gom ..................................................................................................... 54
4.2.3. Bể điều hoà ..................................................................................................... 57
4.2.4. Bể điều chỉnh pH............................................................................................ 63
4.2.5. Bể SBR cải tiến............................................................................................... 66
4.2.6. Bể trung gian .................................................................................................. 77
4.2.7. Bồn lọc áp lực ................................................................................................ 78
4.2.8. Bể khử trùng ................................................................................................... 88
4.2.9. Bể chứa nước sạch ........................................................................................ 91
4.2.10. Bể nén bùn .................................................................................................... 91
4.2.11. Máy ép bùn .................................................................................................. 94
4.3. Tính toán kinh tế ........................................................................................................ 95
4.3.1. Chi phí xây dựng, máy móc, thiết bị ............................................................ 95
4.3.2. Chi phí vận hành .......................................................................................... 102
4.3.2.1. Chi phí nhân công .......................................................................... 102
4.3.2.2. Chi phí khấu hao............................................................................. 102
4.3.2.3. Chi phí điện năng ........................................................................... 105
4.3.2.4. Chi phí hoá chất .............................................................................. 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận ........................................................................................................................ 103
2. Kiến nghị ...................................................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 105
PHỤ LỤC

iii

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu oxi sinh hoá (hay sinh học)

COD

Nhu cầu oxi hoá học

DO

Oxy hoà tan

KCN

Khu công nghiệp

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

MLSS

Sinh khối lơ lửng

MLVSS

Sinh khối bay hơi hỗn hợp

TCXN

Tiêu chuẩn xây dựng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SBR

Bể sinh học theo mẻ

SCR

Song chắn rác

iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Thông số nước thải đầu vào ........................................................................... 25
Bảng 2.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu giai đoạn thích nghi ........................................... 29
Bảng 2.3. Sự thay đổi pH trong thí nghiệm.................................................................... 30
Bảng 2.4. Sự thay đổi nhiệt độ trong thí nghiệm........................................................... 31
Bảng 2.5. Kết quả phân tích chỉ tiêu BOD5 chu kỳ 10 h .............................................. 31

Bảng 2.6. Kết quả phân tích chỉ tiêu amoni chu kỳ 10 h .............................................. 32
Bảng 2.7. Kết quả phân tích chỉ tiêu nitrat chu kỳ 10 h ............................................... 33
Bảng 2.8. Kết quả phân tích chỉ tiêu phosphate chu kỳ 10 h ....................................... 34
Bảng 2.9. Kết quả phân tích chỉ tiêu BOD5 chu kỳ 8 h ................................................ 34
Bảng 2.10. Kết quả phân tích chỉ tiêu amoni chu kỳ 8 h .............................................. 35
Bảng 2.11. Kết quả phân tích chỉ tiêu nitrat chu kỳ 8 h ............................................... 36
Bảng 2.12. Kết quả phân tích chỉ tiêu phosphate chu kỳ 8 h ....................................... 37
Bảng 2.13. Kết quả so sánh hiệu suất xử lý giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu BOD 5 .......... 37
Bảng 2.14. Kết quả so sánh hiệu suất xử lý giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu amoni .......... 38
Bảng 2.15. Kết quả so sánh hiệu suất xử lý giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu nitrat............ 39
Bảng 2.16. Kết quả so sánh hiệu suất xử lý giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu phosphate ... 40
Bảng 2.17. Kết quả phân tích các chỉ tiêu không qua xử lý sinh học ......................... 40
Bảng 4.1. Kết quả phân tích mẫu nước công ty Dụ Đức khi chưa xử lý .................... 46
Bảng 4.2. Các thông số thuỷ lực của mương dẫn nước thải đến song chắn rác ........ 51
Bảng 4.3. Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác ....................................... 54
Bảng 4.4. Hệ số an toàn công suất................................................................................... 56
Bảng 4.5. Các thông số xây dựng hố thu gom ............................................................... 57
Bảng 4.6. Các dạng khuấy trộn bể điều hoà................................................................... 58
Bảng 4.7. Các thông số xây dựng bể điều hoà ............................................................... 62
Bảng 4.8. Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng................................................................. 64
Bảng 4.9. Các thông số xây dựng bể điều chỉnh pH ..................................................... 65
Bảng 4.10. Hệ số động học bùn hoạt tính ở 20 o C ........................................................ 70
v


Đồ án tốt nghiệp

Bảng 4.11. Các thông số xây dựng bể SBR cải tiến...................................................... 76
Bảng 4.12. Các thông số xây dựng bể trung gian .......................................................... 78
Bảng 4.13. Các thông số kích thước bồn lọc ................................................................. 87

Bảng 4.14. Các thông số xây dựng khử trùng................................................................ 90
Bảng 4.15. Các thông số xây dựng bể chứa nước sạch ................................................ 91
Bảng 4.16. Các thông số xây dựng bể nén bùn.............................................................. 94
Bảng 4.17. Chi phí xây dựng, máy móc thiết bị ............................................................ 95

vi


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại .................................................................................. 14
Hình 1.2. Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí ........ 18
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF ..................................................... 21
Hình 2.1. Vật tư cho mô hình........................................................................................... 23
Hình 2.2. Dụng cụ cho mô hình....................................................................................... 24
Hình 2.3. Máy móc cho mô hình ..................................................................................... 24
Hình 2.4. Máy móc phụ trợ cho mô hình ....................................................................... 24
Hình 2.5. Thiết bị đo ......................................................................................................... 25
Hình 2.6. Sơ đồ mô hình SBR cải tiến............................................................................ 27
Hình 2.7. Cách bố trí máy khuấy ..................................................................................... 27
Hình 2.8. Biểu đồ sự thay đổi pH quá trình thí nghiệm................................................ 30
Hình 2.9. Biểu đồ sự thay đổi nhiệt độ quá trình thí nghiệm ....................................... 31
Hình 2.10. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu BOD5 trong thí nghiệm................................. 32
Hình 2.11. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu amoni trong thí nghiệm ................................ 33
Hình 2.12. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu nitrat trong thí nghiệm .................................. 33
Hình 2.13. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu phosphate trong thí nghiệm.......................... 34
Hình 2.14. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu BOD5 trong thí nghiệm................................. 35
Hình 2.15. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu amoni trong t hí nghiệm ................................ 36

Hình 2.16. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu nitrat ................................................................ 36
Hình 2.17. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu phosphate trong thí nghiệm .......................... 37
Hình 2.18. Biểu đồ so sánh hiệu suất giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu BOD 5 ..................... 38
Hình 2.19. Biểu đồ so sánh hiệu suất giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu amoni..................... 39
Hình 2.20. Biểu đồ so sánh hiệu suất giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu nitrat ...................... 39
Hình 2.21. Biểu đồ so sánh hiệu suất giữa 2 chu kỳ với chỉ tiêu phosphate .............. 40
Hình 3.1. Quy trình may mũ giày .................................................................................... 42
Hình 3.2. Quy trình lắp ráp giày thành phẩm................................................................. 43
Hình 4.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ .......................................................................... 46
vii


Đồ án tốt nghiệp

viii



Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Môi trường, một vấn đề nóng bỏng, đang được cả thế giới quan tâm.
Nằm trong khung cảnh của thế giới, đặc biệt là khu vực Châu Á - Thái Bình
Dương, môi trường Việt Nam cũng đang xuống cấp cục bộ, có nơi bị hủy hoại
nghiêm trọng gây nên nguy cơ mất sinh thái cân bằng nghiêm trọng, sự cạn kiệt các
nguồn tài nguyên, làm ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống và sự phát triển bền
vững của đất nước.
Do vậy, việc “Bảo vệ môi trường” không chỉ là nhiệm vụ của một quốc gia nào
đó, mà đó là nghĩa vụ - nhiệm vụ của mỗi người nói riêng và toàn cầu nói chung.

Ngày nay với tốc độ phát triển kinh tế nhanh thì cùng với đó là một lượng thải
lớn nước thải mang nhiều chất độc hại thải ra từ các hoạt động sinh hoạt, ăn uống,
tắm giặt, sản xuất…thải trực tiếp vào nguồn nước. Trong đó nước thải sinh hoạt
chiếm tỷ lệ cao vì được thải ra từ các khách sạn, nhà nghỉ, trụ sở cơ quan, văn
phòng, trường học, cơ sở nghiên cứu, cửa hàng bách hóa, siêu thị, chợ, nhà hàng ăn
uống, cửa hàng thực phẩm, cơ sở sản xuất, doanh trại lực lượng vũ trang, khu chung
cư, khu dân cư,…
Lượng nước thải sinh hoạt này chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học,
hàm lượng COD, BOD cao... Đây là môi trường bền vững cho vi sinh vật gây bệnh
phát triển. Đặc biệt nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn hàm lượng các nguyên
tố dinh dưỡng như: nitơ, phốt pho - Đây là một trong các nguyên nhân gây nên hiện
tượng “phú dưỡng” nguồn nước tại các sông, hồ.
Trước tình hình trên cần phải có các biện pháp quản lý, sử dụng, xử lý kịp thời và
đúng đắn nhất đối với nguồn tài nguyên nước để đảm bảo cùng sự phát triển kinh tế
- xã hội và bảo vệ môi trường xanh - sạch - đẹp.
Việc tìm hiểu, nghiên cứu những công nghệ mới xử lý nước thải tốt hơn, hiệu
quả hơn đang là vấn đề đặt ra đối với nhu cầu hiện nay.
Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật theo từng mẻ liên tục (SBR
- Sequential Batch Reactor) được nghiên cứu mạnh và triển khai nhiều trong thực tế

1


Đồ án tốt nghiệp

thay thế công nghệ sử dụng bể Aerotank truyền thống. Đây là phương pháp được
phát triển trên cơ sở xử lý bằng bùn hoạt tính, vận hành theo từng mẻ liên tục và dễ
dàng kiểm soát được theo thời gian, có cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử
được các chất dinh dưỡng nitơ, phốt pho, dễ vận hành. Để nâng cao hiệu xuất xử lý,
người thực hiện đề tài thực hiện việc nghiên cứu tìm giải pháp để cải tiến công nghệ

SBR.
Do đó đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ SBR cải
tiến - Ứng dụng tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Dụ Đức, tỉnh
Tiền Giang” đã được lựa chọn để làm trong đồ án tốt nghiệp.
2. Mục tiêu đề tài
- Xác định hiệu quả xử lý nước thải của công nghệ SBR cải tiến so với công nghệ
SBR thông thường, tìm ra chu ky thích hợp để vận hành hệ thống.
- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) sinh hoạt công ty Dụ
Đức, tỉnh Tiền Giang theo QCVN 14:2008/BTNMT loại A (tái sử dụng nước)
trước khi xả thải vào nguồn tiếp nhận.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Nước thải sinh hoạt
- Mô hình thí nghiệm SBR cải tiến
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp luận:
Nước thải sinh hoạt là loại nước thải phổ biến nhất hiện nay, việc tìm hiểu và áp
dụng những công nghệ mới xử lý là một vấn đề cần thiết. Như vậy, với mục tiêu đã
đề ra, trong đồ án này người thực hiện đề tài sẽ tập trung nghiên cứu, phân tích một
số chỉ tiêu quan trọng để xem xét hiệu quả xử lý của công nghệ SBR cải tiến so với
SBR thông thường và tìm ra chu kỳ thích hợp để vận hành hệ thống, từ đó đề xuất
dây chuyền công nghệ xử lý nước thải áp dụng cho công ty Dụ Đức.
Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp thực tế: Với việc đi làm thực tế tại một số công trình có xây dựng
bể SBR, người thực hiện đề tài nhận thấy có thể nâng cao hiệu xuất xử lý nước

2


Đồ án tốt nghiệp

thải của SBR, kết hợp với tài liệu có được từ phía công ty Dụ Đức được sử dụng
phục vụ cho đề tài.
- Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các mô hình
nghiên cứu về SBR và các công trình thực tế của công ty Chiline Việt Nam.
- Phương pháp phân tích: Lấy mẫu và gửi phân tích các chỉ tiêu BOD5, amoni,
nitrat, phosphate tại Trung tâm tư vấn công nghệ môi trường và an toàn vệ sinh
lao động.
- Phương pháp tính toán: Tính toán thiết kế HTXLNT sinh hoạt tại công ty Dụ
Đức đạt quy chuẩn quy định.
- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ SBR cải tiến với
SBR thông thường.
- Phương pháp toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình
đơn vị trong hệ thống xử lý, dự tính chi phí xây dựng và vận hành trạm xử lý
- Phương pháp phần mềm: Sử dụng phần mềm Excel để tính, biểu diễn biểu đồ,
Autocad để mô tả các công trình xây dựng
- Phương pháp tham khảo ý kiến: Hỏi ý kiến giáo viên hướng dẫn.
5. Ý nghĩa đề tài
Về mặt khoa học:
Là cơ sở cho các đề tài nghiên cứu sau, cung c ấp thông tin, số liệu thống kê về
nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt
Về mặt kinh tế:
- Góp phần xây dựng công trình xử lý nước thải đạt quy chuẩn cho phép với chi
phí thấp nhất cho những công ty, khu dân cư, đô thị chưa có hệ thống xử lý.
- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng nghĩa với việc bảo vệ nguồn tài nguyên
thiên nhiên
Về mặt xã hội:
- Giảm thiểu tác động xấu đến môi trường
- Việc xây dựng HTXLNT là chủ trương đúng đắn theo quy định hướng phát triển
bền vững của Đảng và Nhà Nước.

3


Đồ án tốt nghiệp

6. Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu này được thực hiện đối với nước thải sinh hoạt
- Mô hình thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện bình thường
- Đánh giá khả năng xử lý BOD5, nitơ, phốt pho với 02 chu kỳ 10 h và 8 h
- Thời gian thực hiện đề tài: Từ 02/05/2012 đến 21/07/2012
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan về nước thải sinh hoạt - Các phương pháp xử lý
- Chương 2: Thí nghiệm mô hình SBR cải tiến xử lý nước thải sinh hoạt
- Chương 3: Tổng quan công ty Dụ Đức
- Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty Dụ Đức
- Kết luận - Kiến nghị

4


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT - CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải
Nước thải sinh hoạt đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm
rửa, vệ sinh nhà xưởng… của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ,
công ty. Như vậy nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của

con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường
học, nhà ăn cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như
nước thải sinh hoạt.
Lượng nước thải sinh hoạt của các khu dân cư được xác định trên cơ sở nước
cấp. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là 100 - 250
l/người.ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 - 500 l/người.ngày (đối
với các nước phát triển). Tiêu chuẩn cấp nước của các đô thị nước ta hiện nay dao
động từ 120 - 180 l, đối với khu vực nông thôn tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt từ 50
- 12 l tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Thông thường tiêu
chuẩn nước thải sinh ho ạt lấy bằng 80 - 100 % tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích
nào đó. Ngoài ra lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều
kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của
nhân dân.
Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng, công ty
phụ thuộc vào loại công trình chức năng số người tham gia, phục vụ trong đó.
Lượng nước thải tập trung của đô thị rất lớn. Lượng nước thải của thành phố
20.000 dân khoảng 40.000 - 60.000 m3 /ngày. Tổng lượng nước thành phố Hà Nội
năm 2006 gần 500.000 m3/ngày. Trong quá trình sinh ho ạt con người xả vào hệ
thống thoát nước một lượng lớn chất bẩn nhất định phần lớn là các loại cặn, chất
hữu cơ, các các chất dinh dưỡng.
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (50 - 55 %),
chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nước thải

5


Đồ án tốt nghiệp

còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hoá
chất bẩn trong nước. Trong nước thải đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển

tổng số coliform từ 10 6 - 109 MPN/100ml fecal coliform từ 104 - 10 7 MPN/100ml.
Như vậy nước thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ công
trình công cộng có khối lượng lớn, hàm lượng chất bẩn cao nhiều vi khuẩn gây
bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước.
1.1.2. Thành phần nước thải
1.1.2.1. Thành phần vật lý
Theo trạng thái vật lý, các chất bẩn trong nước thải được chia thành:
- Các chất không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10 -4 mm, có thể ở
dạng huyền phù, nhũ tương hoặc dạng sợi, giấy, vải.
- Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước hạt trong khoảng 10 -4 - 10 -6 mm.
- Các chất bẩn dạng hào tan có kích thước nhỏ hơn 10 -6 mm, có thể ở dạng phân tử
hoặc phân li thành ion.
1.1.2.2. Thành phần hoá học
Các chất hữu cơ trong nước thải chiếm khoảng 50 - 60 % tổng các chất. Các chất
hữu cơ này bao gồm chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và các
chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết của người. Các chất hữu cơ trong nước thải
theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40 - 60 %), hydratcacbon (25 50 %), các chất béo, dầu mỡ (10 %). Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nước
thải. Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD.
Bên cạnh các chất trên nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: các chất
hoạt động bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp (Alkyl bezen sunfonat - ABS)
rất khó xử lí bằng phương pháp sinh học và gây nên hiện tượng sủi bọt trong các
trạm xử lý nước thải và trên mặt nước nguồn - nơi tiếp nhận nước thải.
Các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 - 42 % gồm chủ yếu: cát, đất sét, các
axit, bazơ vô cơ,… Nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magie,

6


Đồ án tốt nghiệp

canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh ho ạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác
như: cát, sét, dầu mỡ. Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần dần trở
nên có tính axit vì thối rữa.
1.1.2.3. Thành phần sinh học
Trong nước thải còn có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong
tảo, trứng giun sán. Trong số các dạng vi sinh vật đó, có thể có cả các vi trùng gây
bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn, có khả năng gây thành dịch bệnh. Về thành phần hóa
học thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ.
Khi xét đến các quá trình xử lí nước thải, bên cạnh các thành phần vô cơ, hữu cơ,
vi sinh vật như đã nói trên thì quá trình xử lí còn phụ thuộc rất nhiều trạng thái hóa
lí của các chất đó và trạng thái này được xác định bằng độ phân tán của các hạt.
Theo đó, các chất chứa trong nước thải được chia thành 4 nhóm phụ thuộc vào kích
thước hạt của chúng.
Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán thô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương,
bọt. Kích thước hạt của nhóm 1 nằm trong khoảng 10 -1 - 10-4 mm. Chúng cũng có
thể là chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật và hợp cùng với nước thải thành hệ dị thể
không bền và trong điều kiện xác định, chúng có thể lắng xuống dưới dạng cặn lắng
hoặc nổi lên trên mặt nước hoặc tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong khoảng thời gian
nào đó. Do đó, các chất chứa trong nhóm này có thể dễ dàng tách ra khỏi nước thải
bằng phương pháp trọng lực.
Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước hạt của nhóm này nằm
trong khoảng 10 -4 - 10 -6 mm. Chúng gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo kị nước.
- Keo ưa nước được đặc trưng bằng khả năng liên kết giữa các hạt phân tán với
nước. Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn:
hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protit (anbumin, hemoglobin).
- Keo kị nước (đất sét, hydroxyt s ắt, nhôm, silic) không có khả năng liên kết như
keo ưa nước.

7

Đồ án tốt nghiệp

Thành phần các chất keo có trong nước thải chiếm 35 - 40 % lượng các chất lơ
lửng. Do kích thước nhỏ bé nên khả năng tự lắng của các hạt keo là khó khăn. Vì
vậy, để các hạt keo có thể lắng được, cần phá vỡ độ bền của chúng bằng phương
pháp keo tụ hóa học hoặc sinh học.
Nhóm 3: Gồm các chất hòa tan có kích thước hạt phân tử nhỏ hơn 10 -7 mm.
Chúng tạo thành hệ một pha còn gọi là dung dịch thật. Các chất trong nhóm 3 rất
khác nhau về thành phần. Một số chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất nước thải: độ màu,
mùi, BOD, COD,… được xác định thông qua sự có mặt các chất thuộc nhóm này và
để xử lí chúng thường sử dụng biện pháp hóa lí và sinh học.
Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt nhỏ hơn hoặc bằng 10 -8
mm (phân tán ion). Các chất này chủ yếu là axit, bazơ và các muối của chúng. Một
trong số đó như các muối amonia, phosphat được hình thành trong quá trình xử lí
sinh học.
1.1.3. Tính chất của nước thải sinh hoạt
Tính chất nước thải giữ vai trò quan trọng trong thiết kế, vận hành hệ thống xử lý
và quản lý chất lượng môi trường, sự dao động về lưu lượng và tính chất nước thải
quyết định tải trọng thiết kế cho các công trình đơn vị.
Thành phần và tính chất nhiễm bẩn của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tập
quán sinh hoạt, mức sống của người trong công ty, mức độ hoàn thiện của thiết bị,
trạng thái làm việc của thiết bị thu gom nước thải. Lưu lượng nước thải thay đổi tuỳ
theo điều kiện tiện nghi cuộc sống, tập quán dùng nước của từng dân tộc, điều kiện
tự nhiên và lượng nước cấp. Còn nồng độ bẩn của nước thải sinh hoạt được xác
định theo tải lượng chất bẩn tính cho một người trong ngày đêm
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý
1.2.1. Phương pháp cơ học
Xử lý cơ học gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua quá trình đó sẽ không
thay đổi tính chất hóa học và sinh học của nó. Xử lý cơ học nhằm tách các chất lơ

8


Đồ án tốt nghiệp

lửng, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải, cặn có kích thước lớn loại bỏ bằng song
chắn rác. Cặn vô cơ (cát, sạn, mảnh kim loại…) được tách ra khi qua bể lắng cát.
Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo và
là bước ban đầu cho xử lý sinh học. Đối với nhà máy sản xuất, trong xử lý này
thường có các thiết bị như: song chắn rác (SCR), bể vớt dầu, bể tuyển nổi, bể lắng
đợt một, bể lọc.
Song chắn rác, lưới lọc: thường được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung
nước thải chảy vào hầm bơm, nhằm bảo vệ bơm không bị rác làm nghẹt. SCR và
lưới chắn rác thường đặt vuông góc hoặc đặt nghiêng 45 - 90 o so với dòng chảy.
Vận tốc nước qua SCR giới hạn từ 0,6 - 1 m/s. Vận tốc cực đại dao động trong
khoảng 0,75 - 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc nhỏ nhất là 0,4
m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải. SCR và lưới chắn rác dùng để chắn giữ các
cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác và các loại khác
được gọi chung là rác. Rác được lấy bằng thủ công, hay bằng các thiết bị tự động
hoặc bán tự động. Rác sau khi thu gom thường được vận chuyển đến bãi chôn lấp.
Bể tách dầu mỡ: được sử dụng để vớt bọt giúp loại bỏ dầu, mỡ và các chất hoạt
động bề mặt gây cản trở cho quá trình oxy hóa và khử màu…
Bể lắng cát: tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn
như xỉ than, đất, cát,… chủ yếu là cát. Trong trạm xử lý nước thải, nếu cát không
được tách khỏi nước thải, có thể ảnh hưởng lớn đến các công trình phía sau như cát
lắng lại trong các bể gây khó khăn cho công tác lấy cặn (lắng cặn trong ống,
mương,…), làm mài mòn thiết bị, rút ngắn thời gian làm việc của bể methane do
phải tháo rửa cặn ra khỏi bể. Với các trạm xử lý khi lưu lượng nước thải > 100
m3/ngày cần thiết phải có bể lắng cát. Theo hướng dòng chảy của nước thải ở trong

bể lắng cát, người ta phân loại: bể lắng cát ngang (đơn gi ản, dễ thi công), bể lắng
cát đứng (diện tích nhỏ, quá trình vận hành phức tạp), bể lắng cát sục khí. Trong
thực tế xây dựng thì bể lắng ngang được sử dụng rộng rãi nhất.
Bể lắng đợt 1: có chức năng:

9


Đồ án tốt nghiệp

- Loại bỏ các chất rắn lắng được mà các chất này có thể gây nên hiện tượng bùn
lắng trong nguồn tiếp nhận.
- Tách dầu, mỡ hoặc các chất nổi khác.
- Giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau. Bể lắng đợt 1 khi
vận hành tốt có thể loại bỏ 50 - 70 % SS, và 25 - 40 % BOD5.
Hai thông số thiết kế quan trọng cho bể lắng là tải trọng bề mặt (32 - 45
m3/m2 .ngày) và thời gian lưu nước (1,5 - 2,5 h).
Bể lắng thường có dạng hình chữ nhật (lắng ngang) hoặc hình tròn (lắng ly tâm).
Hệ thống thu gom bùn lắng và gạn chất nổi là bộ phận quan trọng của bể lắng
Bể lắng đợt 1 được đặt trước bể xử lý sinh học. Trước khi vào bể Aerotank ho ặc
bể lọc sinh học, hàm lượng chất lơ lửng trong nước không được quá 150 mg/l. Thời
gian lắng không dưới 1,5 h.
Bể lắng đợt 2: có nhiệm vụ lắng các bông cặn có khả năng liên kết và có nồng độ
lớn trên 1.000 mg/l. Tốc độ lắng của bể phụ thuộc vào nồng độ cặn. Thời gian lắng
và tải trọng bùn trên một đơn vị diện tích bề mặt là những thông số quyết định. Đó
là những thông số và đặc tính của bùn hoạt tính ở bể Aerotank dùng để thiết kế bể
lắng đợt 2.
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 một
số loại nước thải công nghiệp.

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể 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 các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Các loại bể lọc
giúp loại bỏ cặn lơ lửng làm cho nước trong trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Nếu

10


Đồ án tốt nghiệp

điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi qua bể lọc nước thải được khử trùng và xả
vào nguồn.
1.2.2. Phương pháp hoá lý
Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng
nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khác
dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường.
Xử lý hóa học nhằm nâng cao chất lượng của nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý
của các công đoạn sau đó.
Ví dụ:
- Dùng axit hay vôi để điều chỉnh pH
- Dùng than ho ạt tính, clo, ozon để khử các chất hữu cơ khó oxy hóa, khử màu,
mùi, khử trùng
- Dùng bể lọc trao đổi ion để khử kim loại nặng
Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Đối với nước thải sinh hoạt, xử lý hóa học thường chỉ dùng hóa chất để khử
trùng.
Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây
bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước
thải.

Trong điều kiện tự nhiên, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học cho hiệu
suất xử lý và khử trùng cao nhất, đạt tới 99,9 %, còn các công trình xử lý sinh học
trong điều kiện nhân tạo chỉ đạt được 91 - 98 %.
Khử trùng nước thải có nhiều phương pháp. Hiện nay những phương pháp hay
được sử dụng là:
- Dùng clo hơi qua thiết bị định lượng clo.
- Dùng hypoclorit - canxi dạng bột - hòa tan trong thùng dung dịch 3 - 5 % rồi

11


Đồ án tốt nghiệp

định lượng vào bể tiếp xúc.
- Dùng hypoclorit natri, nước javel
- Dùng clorua vôi, CaOCl 2.
- Dùng ozon thường được sản xuất từ không khí bằng máy tạo ozon đặt trong nhà
máy xử lý nước thải. Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc.
- Dùng tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra. Đèn phát tia c ực tím
đặt ngập trong dòng chảy nước thải.
Trong các phương pháp trên, khi khử trùng nước thải người ta hay dùng clo nước
tạo hơi và các hợp chất của clo vì clo là hóa chất được các ngành công nghiệp dùng
nhiều và có sẵn trên thị trường, giá thành chấp nhận được, hiệu quả khử trùng cao.
1.2.3. Phương pháp sinh học
Xử lý sinh học là phương pháp dùng vi sinh, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy
sinh hóa các hợp chất hữu cơ, biến các hợp chất có khả năng thối rữa thành các chất
ổn định với sản phẩm cuối cùng là cacbonic, nước và các chất vô cơ khác.
Phương pháp xử lý sinh học có thể chia ra làm hai lo ại: xử lý hiếu khí và xử lý
yếm khí trên cơ sở có oxy hòa tan và không có oxy hòa tan.
Những công trình xử lý sinh hóa phân thành 2 nhóm:

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên.
- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo.
Những công trình xử lý sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là: cánh đồng
tưới, bãi lọc, hồ sinh học… Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào ôxy và vi
sinh có ở trong đất và nước. Do đó, những công trình này đòi hỏi diện tích lớn và
thời gian xử lý dài.
Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: bể lọc sinh học
(Biophin), bể làm thoáng sinh học. Do các điều kiện nhân tạo, có sự tính toán và tác

12


Đồ án tốt nghiệp

động của con người và máy móc mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ
mạnh hơn, diện tích nhỏ hơn.
Đa phần nhà máy sản xuất được xây dựng tại các Khu Chế Xuất, KCN của các
thành phố lớn, diện tích cho hệ thống xử lý nước thải là hạn chế. Do đó, công trình
xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo thường được sử dụng nhiều hơn.
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử lý
sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90 - 95 % và không hoàn toàn với BOD
giảm tới 40 - 80 %.
Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng sau giai
đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng đợt 1. Còn bể được gọi là bể lắng đợt 2 là để chắn
giữ màng sinh học (sau bể Biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aerotank). Nước
thải sau khi được xử lý sinh học luôn được qua bể khử trùng trước khi xả vào nguồn
thải nhằm tiêu diệt triệt để các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh.
Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ cặn lơ lửng, các hợp chất hữu
cơ, các chất độc hại, vi khuẩn và vi rút gây bệnh đến nồng độ cho phép theo tiêu
chuẩn xả và nguồn tiếp nhận.

a) Bể tự hoại: Công trình XLNT bằng phương pháp sinh học kị khí
Bể tự hoại là công trình xử lý đồng thời làm hai chức năng: lắng nước thải và
phân hủy cặn lắng. Trong mỗi bể tự hoại đều có hai phần: phần trên là nước thải
lắng, phần dưới là cặn lắng. Cặn lắng giữ lại ở trong bể từ 3 - 6 tháng, dưới tác động
của các vi sinh vật kỵ khí các chất hữu cơ được phân hủy, một phần tạo thành các
khí (CH4, CO2, H2S…), phần khác tạo thành các chất vô cơ.
Nước thải lắng trong bể tự hoại với thời gian từ 1 - 3 ngày, do vận tốc bé nên
phần lớn cặn lơ lửng lắng lại. Vì vậy, đạt hiệu suất lắng cao, có thể đạt từ 40 - 60 %,
phụ thuộc vào nhiệt độ, chế độ quản lý và vận hành trong bể.
Bể tự hoại có thể có hình chữ nhật hoặc nhiều giếng tròn liên kết. Chúng được
xây dựng bằng gạch, đá, hay bê tông cốt thép. Bể có thể có một hay nhiều ngăn. Để

13