Nghiên cứu, chế tạo thiết bị và áp dụng công nghệ xử lý nước thải trong các nhà máy bia

Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.......................................................................................................................... 7
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI TRONG ĐỜI SỐNG ............................... 9
1.1. Chất thải rắn ......................................................................................................... 9
1.1.1. Định nghĩa về chất thải rắn ........................................................................... 9
1.1.2. Phân loại chất thải rắn ................................................................................... 9
1.1.3. Tác hại của chất thải rắn ............................................................................. 10
1.1.4. Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn .......................................................... 10
1.2. Chất thải khí ....................................................................................................... 11
1.2.1. Định nghĩa về chất thải khí ......................................................................... 11
1.2.2. Phân loại chất thải khí ................................................................................. 11
1.2.3. Ảnh hƣởng của chất thải khí ....................................................................... 11
1.2.4. Công nghệ xử lý chất thải khí ở Việt Nam ................................................. 12
1.3. Chất thải lỏng ..................................................................................................... 13
1.3.1. Định nghĩa chất thải lỏng ............................................................................ 13
1.3.2. Phân loại chất thải lỏng ............................................................................... 13
1.3.3. Công nghệ xử lý chất thải lỏng trong công nghiệp ..................................... 13
1.3.4. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ............................................................... 17
Chƣơng 2 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƢỚC THẢI ................................ 21
TRONG CÁC NHÀ MÁY BIA ..................................................................................... 21
2.1. Phân loại và đặc tính của nƣớc thải .................................................................... 21
2.1.1. Nƣớc thải và phân loại nƣớc thải ................................................................. 21
2.2. Nƣớc thải của nghành công nghiệp Bia .............................................................. 22
2.2. Các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc thải ......................................................... 22
2.1.1. Phƣơng pháp kỵ khí (Anaerobic) ................................................................ 23
2.1.2. Phƣơng pháp thiếu khí (Anoxic)................................................................. 23
2.1.3. Phƣơng pháp hiếu khí (aerobic) .................................................................. 23

2.1.4. Sự sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý nƣớc thả…..24
2.1.5. Bùn hoạt tính ................................................................................................ 25
2.2. Các thiết bị sử dụng trong công nghệ xử lý nƣớc thải........................................ 26
2.2.1. Thiết bị lắng ................................................................................................ 26
2.2.2. Một số thiết bị dung trong quá trình khác .................................................... 30
Chƣơng 3 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƢỚC THẢI ................................ 31
TRONG NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – QUẢNG NGÃI ............................................... 31

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 1


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

3.1. Đánh giá và phân tích .......................................................................................... 31
3.1.1. Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải nhà máy bia SG - QN ................................. 31
3.1.1. Xác đh khả năng gây độc đối với vi sinh vật ............................................... 32
3.1.2. Xử lý nƣớc thải theo mô hình phòng thí nghiệm ......................................... 33
3.1. Tính toán, thiết kế bể Aeroten cho hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia Sài
Gòn – Quảng Ngãi ..................................................................................................... 40
3.1.1. Mô hình chung hệ thống xử lý nƣớc thải riêng bể Aeroten ........................ 40
3.1.2. Tính toán, thiết kế bể Aeroten cho hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy bia
Sài Gòn – Quảng Ngãi............................................................................................ 41
3.2. Công nghệ và thiết bị xử lý nƣớc thải áp dụng cho nhà máy bia SG - QN ........ 45
3.2.1. Quy trình xử lý – hình 18............................................................................ 45
3.2.2. Thuyết minh quy trình xử lý ....................................................................... 45
3.2.3. Thiết bị sử dụng và quy trình vận hành hệ thống ....................................... 58

3.2.4.Thao tác trên giao diện máy tính ........................................................................... 71
3.2.4.Kiểm soát chất lƣợng ............................................................................................ 79
Chƣơng 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 93
4.1. KẾT LUẬN ......................................................................................................... 93
4.2: KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 94

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 2


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Tải lƣợng của của chất ô nhiễm do sản xuất bia ........................................ 22
Bảng 2. Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính ... 25
Bảng 3: Các chỉ tiêu nƣớc thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi................. 31
Bảng 4: Số lượng vi sinh vật trong nước thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng
Ngãi ...................................................................................................................... 32
Bảng 5: Khả năng sinh trƣởng của vi sinh vật trên các môi trƣờng. ................... 32
Bảng 6: Kết quả quá trình xử lý nƣớc thải bia ở thí nghiệm 1............................. 33
Bảng 7. Kết quả xử lý nƣớc thải bia ở thí nghiệm 2 ............................................ 35
Bảng 8. . Kết quả xử lý nƣớc thải bia ở thí nghiệm 3 .......................................... 35
Bảng 9. Số lượng vi sinh vật trong bùn trước và sau khi hoạt hoá...................... 36
Bảng 10: Ảnh hƣởng của nồng độ bùn hoạt tính lên quá trình xử lý....................... 37
Bảng 11: Ảnh hƣởng của chế độ thông khí lên quá trình xử lý nƣớc thải. .......... 38

Bảng 12. Động thái quá trình xử lý nước thải nhà máy bia ................................ 39
Bảng 13: Hiệu suất quá trình xử lý yếm khí ........................................................... 50
Bảng 14: Một số giống chính trong quần thể vi khuẩn có trong bùn hoạt tính trong
quá trình xử lý hiếu khí (bể Aeroten): .................................................................... 51
Bảng 15 - Các sự cố và nguyên nhân sự cố ............................................................ 91
Bảng 16 - Cách hiệu chỉnh các sự cố ..................................................................... 92

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 3


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể hiếu khí ....................................................... 14
Hình 2 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể yếm khí ....................................................... 15
Hình 3: Sơ đồ lọc sinh học.................................................................................... 15
Hình 4: Sơ đồ khối của một hệ thống xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm ................ 17
Hình 5: Đƣờng cong biểu diễn sinh trƣởng của quần thể vi khuẩn trong nƣớc thải 24
Hình 6: Thiết bị lắng ngang ................................................................................... 26
Hình 7: Lắng vách nghiêng.................................................................................... 27
Hình 8: Bể lắng lớp cặn ......................................................................................... 27
Hình 9: Lắng đứng ................................................................................................ 28
Hình 10: Bể lắng + tạo bông vách nghiêng ............................................................ 28
Hình 12: Lắng tiếp xúc .......................................................................................... 29
Hình 13: Máy lọc rác tinh ...................................................................................... 30
Hình 14: Hệ thống phân phối khí ........................................................................... 30

Hình 15: Khả năng sinh trƣởng của vi sinh vật trên các môi trƣờng. ...................... 33
Hình 16. Động thái xử lý nƣớc thải bia với các BOD ban đầu khác nhau. .............. 39
Hình 17 - Mô hình xử lý nƣớc thải cho Nhà máy bia SG – .................................... 40
QN riêng bể aeroten .............................................................................................. 40
Hình 18: Quy trình xử lý nƣớc thải Bia Sài Gòn – Quảng Ngãi ............................. 45
Hình 19 - Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ ..................... 50
Hình 20 - Một đồ thị điển hình về sự tăng trƣởng của vi khuẩn.............................. 53
trong bể xử lý ........................................................................................................ 53
Hình 21 - Đồ thị về sự tăng trƣởng tƣơng đối của các vi sinh vật trong bể xử lý
nƣớc thải ............................................................................................................... 54
Hình 22: Hệ thống đốt khí ..................................................................................... 63
Hình 23: Màn hình tổng quan hệ thống điều khiển................................................. 72
Hình 24: Màn hình Xử lý bể cân bằng ................................................................... 73
Hình 25: Màn hình xử lý bể yếm khí ..................................................................... 74
Hình 26: Màn hình xử lý bể nén bùn ..................................................................... 75
Hình 27: Màn hình xử lý bể hiếu khí hay “Aeroten” ............................................. 76
Hình 28: Màn hình “Setting Auto” ........................................................................ 77

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 4


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực
sự của cá nhân, đƣợc thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển,

tham gia chế tạo, lắp đặt, vận hành hệ thống và dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của
PGS.TS: Tôn Thất Minh.
Các bảng số liệu, đồ thị và những kết quả đạt đƣợc trong luận văn là trung
thực, chƣa từng đƣợc công bố dƣới bất cứ hình thức nào trƣớc khi trình, bảo vệ và
công nhận bởi “ Hội Đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học”.
Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam đoan trên.
Học viên

Hồ Đình Liên

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 5


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

LỜI CẢM ƠN
Luận văn đƣợc hoàn thành tại Công trình nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi
Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới PGS.
TS, Tôn Thất Minh ngƣời đã định hƣớng, hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ thuộc Tập Đoàn POLYCO, cũng
nhƣ nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi đã tận tình chỉ bảo và tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian tôi công tác và hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Quá trình thiết bị công
nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm đã truyền dạy cho em những kiến thức quý
báu làm nền tảng cho việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Cuối cùng tôi xin đƣợc gửi tới cha mẹ, ngƣời thân và bạn bè lòng biết ơn sâu
sắc - những ngƣời đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi về tinh thần cũng nhƣ vật chất trong suốt
quá trình thực hiện luận văn.
Học viên

Hồ Đình Liên

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 6


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

MỞ ĐẦU
Công nghiệp thực phẩm là một trong số những ngành công nghiệp phổ biến,
nó phát triển gắn liền với nhu cầu và đời sống của con ngƣời.
Trong nhiều năm gần đây, ngành này phát triển với tốc độ lớn, đặc biệt là
ngành sản xuất rƣợu bia.
Bia có hƣơng vị đặc trƣng riêng và là loại nƣớc giải khát có nồng độ cồn
thấp, có vị đắng dễ chịu nên đƣợc ƣa chuộng và vì bia không những chứa thành
phần dinh dƣỡng cao mà còn có tác dụng giải khát rất hữu hiệu do có chứa CO2 bão
hoà. Nhờ đó mà bia đƣợc sử dụng rộng rãỉ ở hầu hết các nƣớc trên thế giới và sản
lƣợng hàng năm của nó ngày càng tăng.
Mặc dù lƣợng bia sản xuất tại Việt Nam mỗi năm một tăng nhƣng do nhu
cầu tiêu thụ của nhân dân đặc biệt là tại các thành phố lớn nhƣ Thành phố Sài Gòn,
Hà Nội. Nên một vài năm trở lại đây hàng loạt các nhà máy sản xuất bia của Sài
Gòn đƣợc xây dựng nhƣ Sài Gòn – Sông Lam; Sài Gòn – Quảng Ngãi; Sài Gòn –

Phủ Lý; Sài Gòn – Hà Tĩnh; Sài Gòn – Phƣơng Nam, Sài Gòn – Củ Chi…..
Việc phát triển công nghiệp, một mặt góp phần tăng sản phẩm cho xã hội,
mặt khác sẽ gây ra tác hại vì nó tạo ra các chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng.
Vấn đề bảo vệ môi trƣờng ngày càng trở nên cấp thiết và mang tính chất toàn
cầu vì môi trƣờng ảnh hƣởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến mọi hoạt động sống của
con ngƣời. Do đó, hiện nay các cơ sở sản xuất bia đều bắt buộc phải xử lý nƣớc thải
sơ bộ hoặc triệt để trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Cũng nhƣ nhiều hãng Bia khác hay
các doanh nghiệp sản xuất khác, các nhà máy Bia Sài Gòn xây dựng nhƣng năm gần
đây rất chú trọng về vấn đề xử lý nƣớc thải trƣớc khi đƣa ra môi trƣờng. Có rất
nhiều phƣơng pháp để xử lý nƣớc thải bia, mỗi phƣơng pháp đều có đặc trƣng và
phạm vi ứng dụng riêng.
Đặc điểm nổi bật là nƣớc thải bia chứa nhiều protein, axit hữu cơ Pectin tan
hoặc không tan… với nƣớc thải có đặc tính nhƣ vậy sẽ là cơ sở để lựa chọn nhiều

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 7


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

phƣơng pháp xử lý khác nhau: phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hoá học,
phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hoá lý….
Phƣơng pháp sinh học có ƣu điểm là xử lý triệt để nhƣng cần có thời gian
tiếp xúc, mặt bằng rộng, phù hợp với các cơ sở sản xuất lớn.
Phƣơng pháp hoá lý (lắng-lọc kết hợp) xử lý không triệt để nhƣ phƣơng pháp
sinh học nhƣng chúng lại có ƣu điểm là thời gian tiếp xúc ít, tốn ít diện tích.
Phƣơng pháp hoá học cần sử dụng nhiều hoá chất, tạo bùn “bẩn” nên không

thể thải trực tiếp ra môi trƣờng.
Từ những ƣu, nhƣợc điểm của từng phƣơng pháp, dựa vào khả năng đầu tƣ,
vào diện tích sản xuất cũng nhƣ đƣợc trực tiếp tham gia nghiên cứu, thiết kế, xây
dựng và hƣớng dẫn vận hành tại nhà Máy Bia Sài Gòn – Quảng Ngãi…
Em chọn đề tài :"Nghiên cứu,chế tạo thiết bị và áp dụng công nghệ xử lý
nước thải trong các nhà máy bia" cho luận văn của mình với các nội dung nghiên
cứu sau:
- Điều tra tình hình nƣớc thải của nhà máy bia Sài Gòn – Quảng Ngãi nói
riêng và các nhà máy bia nói chung.
- Phân tích các chỉ số nƣớc đầu ra trƣớc khi xử lý.
- Nghiên cứu xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học.
- Thiết kế, tính toán, xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải từ các kết quả thực
nghiệm thu đƣợc.
- Vận hành hệ thống xử lý nƣớc thải cho đến khi đạt tiêu chuẩn đầu ra theo
tiêu chuẩn của các cơ quan kiểm định nhà nƣớc.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 8


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Chƣơng 1 - TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI TRONG ĐỜI SỐNG
1.1.

Chất thải rắn

1.1.1. Định nghĩa về chất thải rắn
Chất thải rắn đƣợc hiểu là những vật ở dạng rắn do hoạt động của con ngƣời
(sinh hoạt, sản xuất, tiêu dùng…) và động vật gây ra. Đó là những vật đã bỏ đi,
thƣờng ít đƣợc sử dụng hoặc ít có ích và không có lợi cho con ngƣời.
1.1.2. Phân loại chất thải rắn
a. Theo quan điểm thông thƣờng
- Rác thực phẩm: bao gồm phần thừa thãi, không ăn đƣợc sinh ra trong khâu
chuẩn bị, dự trữ, nấu ăn…
- Rác bỏ đ i: bao gồm các chất thải cháy và không cháy sinh ra từ các hộ gia
đình, công sở, hoạt động thƣơng mại…
- Tro, xỉ: vật chất còn lại trong quá trình đốt than, củi, rơm rạ, lá…ở các gia
đình, nhà hàng, công sở, nhà máy, xí nghiệp…
- Chất thải xây dựng: rác từ các nhà đổ vỡ, hƣ hỏng gọi là rác đổ vỡ, còn rác
từ các công trình xây dựng, sửa chữa nhà cửa…là rác xây dựng.
- Chất thải đặc biệt: liệt vào loại rác này có rác quét phố, rác từ các thùng rác
công cộng, xác động vật, vôi gạch đổ nát…
- Chất thải từ các nhà máy xử lý ô nhiễm: có rác từ hệ thống xử lý nƣớc,
nƣớc thải, nhà máy xử lý chất thải công nghiệp.
- Chất thải nông nghiệp: vật chất loại bỏ từ các hoạt động nông nghiệp nhƣ
gốc rơm rạ, cây trồng, chăn nuôi…
- Chất thải nguy hiểm: chất thải hoá chất, sinh học, dễ cháy, dễ nổ hoặc mang
tính phóng xạ theo thời gian có ảnh hƣởng đến đời sống con ngƣời, động thực vật.
b. Theo công nghệ quản lý, xử lý
Ngày nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trong từng lĩnh vực thực tế đã
góp phần giảm thiểu chi phí cho các công đoạn thừa trong các quá trình xử lý. Việc
phân chia rác thải rắn theo công nghệ quản lý xử lý là một bƣớc tiến quan trọng,
giúp hiệu quả của quy trình xử lý tăng lên, giảm thiểu lƣợng ô nhiễm.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 9


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

1.1.3. Tác hại của chất thải rắn
a. Tác hại của chất thải rắn đối với sức khỏe cộng đồng
Theo đánh giá của chuyên gia, chất thải rắn đã ảnh hƣởng rất lớn đến sức
khoẻ cộng đồng; nghiêm trọng nhất là đối với dân cƣ khu vực làng nghề, khu công
nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nông thôn ô nhiễm chất thải rắn đến mức báo
động.
Nhiều bệnh nhƣ đau mắt, bệnh đƣờng hô hấp, bệnh ngoài da, tiêu chảy, dịch
tả, thƣơng hàn…do chất thải rắn gây ra.
b. Chất thải rắn làm giảm mỹ quan đô thị
Nếu việc thu gom và vận chuyển rác thải không hết sẽ dẫn đến tình trạng tồn
đọng chất thải trong các đô thị, làm mất mỹ quan, gây cảm giác khó chịu cho cả dân
cƣ trong đô thị.
Không thu hồi và tái chế đƣợc các thành phần có ích trong chất thải, gây ra
sự lãng phí về của cải, vật chất cho xã hội.
c. Chất thải rắn làm ô nhiễm môi trƣờng
Chất thải rắn đổ bừa bãi xuống cống rãnh, ao, hồ, kênh, rạch…làm quá tải
thêm hệ thống thoát nƣớc đô thị, là nguồn gây ô nhiễm cho nguồn nƣớc mặt và
nƣớc ngầm. Khi có mƣa lớn sẽ gây ô nhiễm trên diện rộng đối với các đƣờng phố bị
ngập.
Các bãi rác không hợp vệ sinh là các nguồn gây ô nhiễm nặng cho cả đất,
nƣớc, không khí.
1.1.4. Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn
Có 4 phƣơng pháp chính thƣờng đƣợc ứng dụng kết hợp trong các mô hình

xử lý chất thải rắn hiện nay.
a.

Phân loại và xử lý cơ học

b.

Công nghệ thiêu đốt

c.

Công nghệ xử lý hoá-lý

d.

Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 10


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

1.2.

Hồ Đình Liên

Chất thải khí

1.2.1. Định nghĩa về chất thải khí
"Ô nhiễm không khí là sự có mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan
trọng trong thành phần không khí, làm cho không khí không sạch hoặc gây ra sự
toả mùi, có mùi khó chịu, giảm tầm nhìn xa (do bụi)".
1.2.2. Phân loại chất thải khí
a. Nguồn tự nhiên
+ Núi lửa
+ Cháy rừng
+ Bão bụi gây nên do gió mạnh và bão, mƣa bào mòn đất sa mạc, đất trồng
và gió thổi tung lên thành bụi. Nƣớc biển bốc hơi và cùng với sóng biển tung bọt
mang theo bụi muối lan truyền vào không khí.
+ Các quá trình phân huỷ, thối rữa xác động, thực vật tự nhiên cũng phát thải
nhiều chất khí, các phản ứng hoá học giữa những khí tự nhiên hình thành các khí
sunfua, nitrit, các loại muối v.v... Các loại bụi, khí này đều gây ô nhiễm không khí.
b. Nguồn nhân tạo
+ Quá trình đốt nhiên liệu thải ra rất nhiều khí độc đi qua các ống khói của
các nhà máy vào không khí.
+ Do bốc hơi, rò rỉ, thất thoát trên dây chuyền sản xuất sản phẩm và trên các
đƣờng ống dẫn tải. Nguồn thải của quá trình sản xuất này cũng có thể đƣợc hút và
thổi ra ngoài bằng hệ thống thông gió.
+ Các ngành công nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm: nhiệt
điện; vật liệu xây dựng; hoá chất và phân bón; dệt và giấy; luyện kim; thực phẩm;
Các xí nghiệp cơ khí; Các nhà máy thuộc ngành công nghiệp nhẹ; Giao thông vận
tải; bên cạnh đó phải kể đến sinh hoạt của con ngƣời.
1.2.3. Ảnh hƣởng của chất thải khí
+ Khói thải lò hơi
+ Tác hại của khí SO2
+ Tác hại của NO2

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 11


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

+ Tác hại của mồ hóng và bụi
+ Tác hại của CO
1.2.4. Công nghệ xử lý chất thải khí ở Việt Nam
a. Công nghiệp chế biến gỗ
Các nhà máy chế biến gỗ tập trung nhiều nhất ở các khu công nghiệp thuộc
tỉnh Bình Dƣơng, Đồng Nai, nhƣng chỉ ở một số ít nhà máy có hệ thống xử lý bụi 2
cấp: xiclon và bộ lọc túi vải nhƣ công ty gỗ Việt Giai, xí nghiệp chế biến gỗ xuất
khẩu An Bình...
b. Công nghiệp xi măng và vật liệu xây dựng
Đây là ngành công nghiệp với chất ô nhiễm chủ yếu là bụi vô cơ kích thƣớc
nhỏ. Các nhà máy xi măng mới xây dựng hoặc nhà máy lớn đều đƣợc trang bị hệ
thống lọc bụi hiện đại, hiệu suất cao (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) nhƣ Nhà máy xi
măng Sao Mai. Phần lớn các nhà máy gạch men, sứ vệ sinh mới xây dựng đều sử
dụng thiết bị lọc bụi túi vải có bộ giũ bụi bằng khí nén để thu hồi bụi. Hiệu suất thu
hồi cao (>90%).
c. Công nghiệp mạ kim loại
Đây là một ngành công nghiệp đang có xu hƣớng phát triển nhanh tại khu
vực với các chất ô nhiễm không khí điển hình là hơi axit (HCl), khí NH3, bụi. Công
nghệ xử lý khí thải cho ngành công nghiệp này là sử dụng phƣơng pháp hấp thụ với
thiết bị hấp thụ 2 cấp đạt hiệu quả cao, đã đƣợc sử dụng tại các công ty tôn Phƣơng
Nam, Posvina, lƣới thép Bình Tây, tôn Phƣớc Khanh, công ty Vingal...
d. Các ngành công nghiệp khác

Trong một số ngành công nghiệp khác, các nhà máy cũng đã tiến hành lắp
đặt các hệ thống xử lý ô nhiễm không khí chủ yếu là bụi nhƣ các nhà máy sản xuất
giày, may mặc, cơ khí, thuốc bảo vệ thực vật ... Công nghệ chủ yếu đƣợc các nhà
máy sử dụng để lọc bụi thƣờng là dùng xyclon, thiết bị lọc túi vải hoặc tháp rửa khí
(scrubber).

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 12


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

1.3.

Hồ Đình Liên

Chất thải lỏng

1.3.1. Định nghĩa chất thải lỏng
"Chất thải lỏng là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng
nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông
nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, cho động vật nuôi và các loài hoang dã".
1.3.2. Phân loại chất thải lỏng
a. Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc tự nhiên
Do mƣa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đƣa vào môi trƣờng nƣớc chất thải bẩn, các
sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng.
b. Ô nhiễm nƣớc có nguồn gốc nhân tạo
Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dƣới dạng lỏng nhƣ các chất thải sinh
hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trƣờng nƣớc.

1.3.3. Công nghệ xử lý chất thải lỏng trong công nghiệp
a. Công nghiệp thực phẩm
Công nghệ thực phẩm bao gồm rất nhiều phân ngành:


Sữa và các sản phẩm từ sữa



Rƣợu - bia - nƣớc giải khát



Dầu thực vật



Bánh kẹo



Chế biến thực phẩm ăn nhanh



Chế biến thịt thuỷ hải sản



Đƣờng và các sản phẩm từ đƣờng



Chế biến đồ hộp

Nƣớc thải thƣờng có đặc tính chung:
Chủ yếu chứa các chất hữu cơ ít độc có nguồn gốc thực vật hoặc động vật.
Chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật đa phần là các bon - hydrat chứa ít chất
béo và protein nên dễ dàng bị phân huỷ bởi vi sinh, trong khi đó chất thải có nguồn
gốc động vật có thành phần chủ yếu là protein và chất béo khó bị phân huỷ bởi vi
sinh vật hơn. Vì vậy các thông số chính gây ô nhiễm cần xử lý là: Dầu mỡ béo, chắn

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 13


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

rắn lơ lửng, BOD, COD, vi khuẩn gây tai hại. Đáng lƣu ý tại các cơ sở chế biến
thực phầm thƣờng gây ô nhiễm mùi và nƣớc thải trong nhiều trƣờng hợp cũng góp
phần quan trọng gây ô nhiễm mùi. Vì vậy khi tiến hành xây dựng hệ thống xử lý
nƣớc thải cần lƣu ý đến vấn đề này.
Dƣới đây là giới thiệu một vài công nghệ hay đƣợc sử dụng trong ngành chế
biến thực phẩm.


Xử lý hiếu khí

Một sơ đồ công nghệ xử lý bùn hoạt tính hay đƣợc sử dụng trong xử lý nƣớc
thải thực phẩm
Hình 1 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể hiếu khí



Xử lý yếm khí

Xử lý yếm khí thƣờng đƣợc áp dụng đối với nƣớc thải có nồng độ chất hữu
cơ cao.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 14


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Hình 2 - Sơ đồ công nghệ sử dụng bể yếm khí

Chú giải: Influent – đầu vào; Anaerobic reactor – bể kỵ khí; Dynamic
state bioreactor – bể sinh học thể động; Membrane separation tank – bể lọc tách
bằng màng; KMS hollow fiber membrane – màng sợi rỗng KMS; OER (oxygen
exhausted reactor) – bể yếm khí; Suction pump (permeate) – bơm hút (nƣớc sau
xử lý); Effluent – đầu ra


Lọc sinh học

Lọc sinh học cũng khá phù hợp và hiện đang đƣợc sử dụng nhiều trong xử lý
nƣớc thải thực phẩm. Mô hình đƣợc thể hiện qua hình vẽ dƣới đây:
Hình 3: Sơ đồ lọc sinh học

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 15


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

b. Xử lý nƣớc thải công nghệ dệt may
Nƣớc thải của ngành này có những đặc tính đáng lƣu ý sau:
+ Ô nhiễm chất hữu cơ đƣợc đặc trƣng chủ yếu bởi trị số COD và BOD.
Đáng lƣu ý là trong nguyên liệu nếu dùng nhiều sợi tổng hợp càng nhiều thì khi xử
lý hoàn tất càng phải xử dụng các chất hữu cơ thuộc nhóm COD bấy nhiêu, có
nghĩa là hoá chất và thuốc nhuộm càng khó phân huỷ vi sinh bấy nhiêu. Thí dụ
nƣớc thải từ công đoạn sử dụng thuốc nhuộm hoạt tính (thí dụ Cibarcon Blue P-3R)
để in hoa có thể có BOD khoảng xấp xỉ 0, nhƣng COD đạt tới cỡ trên dƣới 900
mg/L. Tỷ lệ COD/BOD một mặt thể hiện đặc trƣng ô nhiễm hữu cơ của nƣớc thải
dệt nhuộm, đồng thời thể hiện tính khả thi của công nghệ vi sinh trong giai đoạn xử
lý sau này.
+ Đặc trƣng thứ hai của nƣớc thải dệt nhuộm là pH: nhìn chung do đặc trƣng
công nghệ, nƣớc thải dệt nhuộm có tính kiềm là chính (pH trong khoảng 9 - 11).
Tuy nhiên pH này không phù hợp với xử lý vi sinh.
+ Đặc trƣng thứ ba của nƣớc thải dệt nhuộm là ô nhiễm kim loại nặng chủ

yếu do sử dụng hoá chất tẩy và thuốc nhuộm dƣới dạng các hợp chất kim loại. Một
trong những nguồn ô nhiễm kim loại là pigment, mà hiện nay sử dụng phổ biến các
pigment hầu hết có gốc là các hợp chất cơ kim dạng halogen hoá (thí dụ: clorua phta
loxiamin đồng)
+ Độ dẫn điện cao hay tổng chất rắn hoà tan cao (TDS) cũng là đặc trƣng
nƣớc thải dệt nhuộm do sử dụng các muối tan khá lớn, thí dụ Na 2SO4, NaCl.
+ Đặc trƣng nữa của nƣớc thải dệt nhuộm, nhất là nhuộm và in là độ màu. Ô
nhiễm màu phụ thuộc vào mức độ gắn màu giữa thuốc nhuộm và sợi dệt. Mức độ
không gắn màu phụ thuộc vào mức độ gắn màu giữa thuốc nhuộm và sợi dệt. Mức
độ không gắn màu (%) thay đổi tuỳ theo thuốc nhuộm: lớn là hoạt tính (15-40%) và
trực tiếp (10-30%), nhỏ nhất là loại bazơ (1-5%). Nhƣ vậy nếu càng sử dụng nhiều
thuốc nhuộm hoạt tính thì nƣớc thải càng bị ô nhiễm màu. Ô nhiễm mầu còn phụ
thuộc phần nào vào thiết bị và trình độ vận hành công nghệ của từng cơ sở sản xuất.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 16


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Hình 4: Sơ đồ khối của một hệ thống xử lý nƣớc thải ngành dệt nhuộm

1.3.4. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
Nƣớc thải từ các hoạt động khác nhau của con ngƣời (sinh hoạt, công nghiệp,
nông nghiệp) không còn đƣợc thải thẳng ra môi trƣờng mà phải qua xử lý. Việc xử
lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa học và sinh học. Các quá trình này
nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý để có thể sử dụng

lại chúng hoặc thải ra môi trƣờng với các ảnh hƣởng nhỏ nhất.
Việc xử lý đƣợc tiến hành qua các công đoạn sau:


Điều lƣu và trung hòa



Keo tụ, tạo bông cặn và kết tủa



Tuyển nổi



Xử lý sinh học hiếu khí



Lắng



Xử lý cấp 3 (Lọc, hấp phụ, trao đổi ion)

a. Phƣơng pháp điều lƣu
Điều lƣu là quá trình giảm thiểu hoặc kiểm soát các biến động về đặc tính
của nƣớc thải nhằm tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình xử lý kế tiếp. Quá trình
điều lƣu đƣợc tiến hành bằng cách trữ nƣớc thải lại trong một bể lớn, sau đó bơm

định lƣợng chúng vào các bể xử lý kế tiếp.
Quá trình điều lƣu đƣợc sử dụng để:
 Điều chỉnh sự biến thiên về lƣu lƣợng của nƣớc thải theo từng giờ trong
ngày.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 17


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

 Tránh sự biến động về hàm lƣợng chất hữu cơ làm ảnh hƣởng đến hoạt
động của vi khuẩn trong các bể xử lý sinh học.
 Kiểm soát pH của nƣớc thải để tạo điều kiện tối ƣu cho các quá trình sinh
học, hóa học sau đó.
b. Phƣơng pháp trung hoà
Nƣớc thải thƣờng có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học
hoặc thải ra môi trƣờng, do đó nó cần phải đƣợc trung hòa. Có nhiều cách để tiến
hành quá trình trung hòa:
 Trộn lẫn nƣớc thải có pH acid và nƣớc thải có pH bazơ. Bằng cách trộn
lẫn hai loại nƣớc thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt đƣợc mục đích trung
hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều lƣu đủ lớn để chứa nƣớc thải.
 Trung hòa nƣớc thải acid: ngƣời ta thƣờng cho nƣớc thải có pH acid chảy
qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nƣớc thải, sau đó vôi
đƣợc tách ra bằng quá trình lắng.
 Trung hòa nƣớc thải kiềm: bằng các acid mạnh (lƣu ý đến tính kinh tế).
CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nƣớc thải kiềm, khi sục CO2 vào nƣớc thải, nó

tạo thành acid carbonic và trung hòa với nƣớc thải.
c. Phƣơng pháp keo tụ và bông cặn
Hai quá trình hóa học này kết tụ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo để tạo
nên những hạt có kích thƣớc lớn hơn. Nƣớc thải có chứa các hạt keo có mang điện
tích (thƣờng là điện tích âm). Chính điện tích của nó ngăn cản không cho nó va
chạm và kết hợp lại với nhau làm cho dung dịch đƣợc giữ ở trạng thái ổn định. Việc
cho thêm vào nƣớc thải một số hóa chất (phèn, ferrous chloride...) làm cho dung
dịch mất tính ổn định và gia tăng sự kết hợp giữa các hạt để tạo thành những bông
cặn đủ lớn để có thể loại bỏ bằng quá trình lọc hay lắng cặn.
Các chất keo tụ thƣờng đƣợc sử dụng là muối sắt hay nhôm có hóa trị 3.
Các chất tạo bông cặn thƣờng đƣợc sử dụng là các chất hữu cơ cao phân tử nhƣ
polyacrilamid. Việc kết hợp sử dụng các chất hữu cơ cao phân tử với các muối vô
cơ cải thiện đáng kể khả năng tạo bông cặn
Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 18


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

d. Phƣơng pháp kết tủa
Kết tủa là phƣơng pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi
nƣớc thải. Thƣờng các kim loại nặng đƣợc kết tủa dƣới dạng hydroxide. Do đó, để
hoàn thành quá trình này ngƣời ta thƣờng cho thêm các base vào nƣớc thải để cho
nƣớc thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan
thấp nhất. Thƣờng trƣớc quá trình kết tủa, ngƣời ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm
khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa. Quá trình kết tủa cũng đƣợc dùng để
khử phosphate trong nƣớc thải.

e. Phƣơng pháp tuyển nổi
Quá trình này dùng để loại bỏ các chất có khả năng nổi trên mặt nƣớc thải
nhƣ dầu, mỡ, chất rắn lơ lửng. Trong bể tuyển nổi ngƣời ta còn kết hợp để cô đặc và
loại bỏ bùn.
Đầu tiên nƣớc thải, hay một phần của nƣớc thải đƣợc tạo áp suất với sự hiện
diện của một lƣợng không khí đủ lớn. Khi nƣớc thải này đƣợc trả về áp suất tự
nhiên của khí quyển, nó sẽ tạo nên những bọt khí. Các hạt dầu, mỡ và các chất rắn
lơ lửng sẽ kết dính với các bọt khí và với nhau để nổi lên trên và bị một thanh gạt
tách chúng ra khỏi nƣớc thải
f. Phƣơng pháp lắng
Quá trình lắng áp dụng sự khác nhau về tỉ trọng của nƣớc, chất rắn lơ lửng và
các chất ô nhiễm khác trong nƣớc thải để loại chúng ra khỏi nƣớc thải. Đây là một
phƣơng pháp quan trọng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Bể lắng thƣờng có dạng
chữ nhật hoặc hình tròn.
Đối với dạng bể lắng hình chữ nhật ở đáy bể có thiết kế thanh gạt bùn theo
chiều ngang của bể, thanh gạt này chuyển động về phía đầu vào của nƣớc thải và
gom bùn về một hố nhỏ ở đây, sau đó bùn đƣợc thải ra ngoài. Có hai loại bể lắng
hình tròn:
 Loại 1 nƣớc thải đƣợc đƣa vào bể ở tâm của bể và lấy ra ở thành bể
 Loại 2 nƣớc thải đƣợc đƣa vào ở thành bể và lấy ra ở tâm bể.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 19


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Loại bể lắng hình tròn có hiệu suất cao hơn loại bể lắng hình chử nhật.
Quá trình lắng còn có thể kết hợp với quá trình tạo bông cặn hay đƣa thêm vào một
số hóa chất để cải thiện rõ nét hiệu suất lắng.
g. Phƣơng pháp xử lý sinh học hiếu khí
Phần lớn các chất hữu cơ trong nƣớc thải bị phân hủy bởi quá trình sinh học.
Trong quá trình xử lý sinh học các vi sinh vật sẽ sử dụng oxy để phân hủy chất hữu
cơ và quá trình sinh trƣởng của chúng tăng nhanh. Ngoài chất hữu cơ (hiện diện
trong nƣớc thải), oxygen (do ta cung cấp) quá trình sinh học còn bị hạn chế bởi một
số chất dinh dƣỡng khác. Ngoại trừ nitơ và phospho, các chất khác hiện diện trong
chất thải với hàm lƣợng đủ cho quá trình xử lý sinh học. Nƣớc thải sinh hoạt chứa
các chất này với một tỉ lệ thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Một số loại nƣớc
thải công nghiệp nhƣ nƣớc thải nhà máy giấy có hàm lƣợng carbon cao nhƣng lại
thiếu phospho và nitơ, do đó cần bổ sung hai nguồn này để vi khuẩn hoạt động có
hiệu quả. Những yếu tố khác ảnh hƣởng đến quá trình xử lý sinh học là nhiệt độ, pH
và các độc tố.
h. Phƣơng pháp sục khí
Quá trình sục khí không những cung cấp oxy cho vi khuẩn hoạt động để
phân hủy chất hữu cơ, nó còn giúp cho việc việc khử sắt, magnesium, kích thích quá
trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ khó phân hủy bằng con đƣờng sinh học và
tạo lƣợng DO đạt yêu cầu để thải ra môi trƣờng. Có nhiều cách để hoàn thành quá
trình sục khí: bằng con đƣờng khuếch tán khí hoặc khuấy đảo.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 20


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Chƣơng 2 - CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ NƢỚC THẢI
TRONG CÁC NHÀ MÁY BIA
2.1. Phân loại và đặc tính của nƣớc thải
2.1.1. Nƣớc thải và phân loại nƣớc thải
a. Nƣớc thải công nghiệp:
Nƣớc thải công nghiệp là nƣớc thải của các cơ sở công nghiệp, tiểu thủ công
nghiệp, giao thông vận tải. Nƣớc thải công nghiệp có đặc điểm phụ thuộc vào từng
ngành sản xuất: nƣớc thải của xí nghiệp thuộc da ngoài chất hữu cơ còn có kim loại
nặng, sunfua; nƣớc thải của xí nghiệp ắc quy có nồng độ axit, chì cao; nƣớc thải của
các xí nghiệp chế biến thực phẩm chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ...
Một đặc điểm chung của nƣớc thải công nghiệp là lƣu lƣợng ổn định, tập
trung nên dễ thu gom xử lý. Tuy nhiên, nếu các nhà máy không xử lý trƣớc khi thải
ra môi trƣờng, nó có thể gây ô nhiễm ở diện rộng. Nƣớc thải nhà máy bia nằm trong
nƣớc thải công nghiệp thực phẩm.
b. Nƣớc thải sinh hoạt:
Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc thải của các khu dân cƣ, thƣơng mại, khu vực cơ
quan, bệnh viện, khu vui chơi giải trí... lƣu lƣợng không ổn định, phân bố không tập
trung. Nƣớc thải này giàu chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất tạo keo, hàm lƣợng
NH4+, PO43- cao, ô nhiễm vi sinh vật lớn, trong đó có thể có cả vi sinh vật gây
bệnh... vì vậy việc xử lý gặp nhiều khó khăn.
c. Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá độ ô nhiễm nƣớc thải
Nƣớc thải bao gồm nƣớc và một tập hợp nhất định các yếu tố vật lý, hoá học
và sinh học. Vì thế, xem xét và đánh giá độ ô nhiễm của nó chính là xem xét và
đánh giá bản chất và nồng độ của các hợp chất chứa trong nó. Các chỉ tiêu thƣờng
đƣợc dùng là:
 Chỉ tiêu cảm quan: màu, mùi, độ đục.

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 21


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

 Chỉ tiêu hoá lý: pH, to, oxy hoà tan, nồng độ các chất lơ lửng (SS), nồng độ
chất hoà tan (TS), lƣợng cacbon tổng số (TS).
 Chỉ tiêu sinh hoá: nhu cầu oxy hoá học (COD), nhu cầu oxy sinh hoá
(BOD), nồng độ chất ức chế 50% vi sinh vật(IC50), nồng độ gây chết 50% sinh vật
thử (LC50), thành phần vi sinh vật...

2.2. Nƣớc thải của nghành công nghiệp Bia
Sản xuất bia là công nghệ phức tạp có nhiều công đoạn kế tiếp nhau, lƣợng
nƣớc sử dụng cho từng công đoạn cũng khác nhau do đó lƣu lƣợng của dòng thải và
tính chất của dòng thải biến đổi theo các giai đoạn. Mặt khác sản xuất bia ở các tỉnh
phụ thuộc vào mùa vụ (tập trung chủ yếu vào mùa hè) nên lƣu lƣợng thải cũng thay
đổi theo thời gian (theo mùa, theo tháng và thậm chí theo ngày). Trong nƣớc thải
của công nghiệp bia gồm: protein, axit- amin, tinh bột, đƣờng tan, pectin, xác nấm
men, cặn... loại ra khi hoàn thiện sản phẩm.
Sơ đồ dòng thải của quá trình sản xuất bia tại một cơ sở sản xuất lớn đƣợc
mô tả ở hình 1. Tải lƣợng ô nhiễm của nhà máy bia đƣợc trình bày ở bảng 1.
Bảng 1: Tải lƣợng của của chất ô nhiễm do sản xuất bia

Chỉ tiêu

Hệ số ô nhiễm (kg/1000 lít bia)

COD

Tổng tải lƣợng (tấn/năm)

17,6190

8809,5

BOD5

12,1335

6066,75

SS

3,4474

1725,7

N tổng số

0,1577

78,85

P(PO43-)

0,7701

385,05

2.2. Các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc thải
Bản chất của phƣơng pháp này là dựa trên hoạt động sống của các vi sinh vật
có khả năng phân giải các chất hữu cơ hoặc vô cơ trong nƣớc thải thành nguồn năng
lƣợng và nguồn cacbon để thực hiện các quá trình trao đổi chất, sinh trƣởng và phát
triển. Ngoài ra ở một số trƣờng hợp có sự tham gia của nấm (chủ yếu là nấm mốc),

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 22


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

xạ khuẩn và động vật nguyên sinh (đóng vai trò ăn xác vi khuẩn chết, tạo màng
nhầy làm keo tụ bùn khi kết lắng). Các vi sinh vật thƣờng sử dụng trong xử lý nƣớc
thải chủ yếu là vi khuẩn (dị dƣỡng hoại sinh), nấm và nguyên sinh động vật.
Phƣơng pháp sinh học thích hợp với các loại nƣớc thải dễ phân huỷ sinh học
(BOD/COD nằm trong khoảng từ 0,5  1). Thông thƣờng các loại nƣớc thải đƣa vào
xử lý sinh học phù hợp nhất là có BOD5 dƣới 1000 mg/l.
2.1.1. Phƣơng pháp kỵ khí (Anaerobic)
Nguyên tắc của phƣơng pháp này là dùng các vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật
tuỳ nghi để phân huỷ các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy hoà tan trong
cặn hoặc trong nƣớc thải ở điều kiện nhiệt độ thích hợp cho sản phẩm là CH 4, CO2,
N2, H2... Quá trình phân huỷ kỵ khí diễn ra trong vòng từ 3  6 tháng ở điều kiện
thƣờng, khi nhiệt độ lên tới 40 - 550C thời gian phân huỷ sẽ rút ngắn…
2.1.2. Phƣơng pháp thiếu khí (Anoxic)
Trong điều kiện thiếu oxy (hàm lƣợng oxy hoà tan vào khoảng 0,5  1 mg/l),

các chất dinh dƣỡng nhƣ N, P có trong nƣớc thải sẽ bị phân huỷ. Phƣơng pháp này
chủ yếu dùng để khử nitrat hoá. Ta có thể biểu diễn dƣới dạng phƣơng trình sau:
Desulfovibrio

NO3-

N2 + O2 + Năng lƣợng

2.1.3. Phƣơng pháp hiếu khí (aerobic)
Nguyên lý của phƣơng pháp hiếu khí là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí dƣới
dạng bùn hoạt tính phân huỷ các chất hữu cơ trong nƣớc thải ở điều kiện có oxy hoà
tan liên tục cùng với nhiệt độ 20- 400C. Để có thể đạt hiệu quả cao trong xử lý nƣớc
thải bằng phƣơng pháp hiếu khí, ngƣời ta thƣờng sử dụng bể aeroten sục khí hoàn
chỉnh kết hợp với bùn hoạt tính hồi lƣu.
Quá trình xử lý nƣớc thải gồm 3 giai đoạn:
+ Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh
vật do khuếch tán đối lƣu và phân tử.
+ Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán
do sự chênh lệch nồng độ các chất trong và ngoài tế bào.
+ Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật cùng với sinh năng lƣợng và
quá trình tổng hợp các chất mới trong tế bào với sự hấp thu năng lƣợng.
Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 23


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Phƣơng trình tổng quát các phản ứng tổng của quá trình oxy hoá sinh hoá ở
điều kiện hiếu khí nhƣ sau:
- Phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lƣợng của tế bào.
Vi sinh vật

CxHyOzN + (x + y/4 - z/2 +3/4)O2

xCO2 + (y +3)/2H2O + NH3

- Phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào.
Vi sinh vật

CxHyOzN + NH3 + O2

C5H7NO2 + CO2

Lƣợng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nƣớc thải.
Trong phản ứng trên, CxHyOzN là chất hữu cơ còn C5H7NO2 là công thức
theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật.
Tiếp tục tiến hành oxy hoá, tới thời điểm không đủ dinh dƣỡng, sẽ xảy ra qúa
trình hô hấp nội bào hay oxy hoá các chất liệu tế bào (tự oxy hoá - tự phân).
5CO2 + NH3 + 2H2O + H

C5H7NO2 + 5O2

2.1.4. Sự sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý
nƣớc thải

Giai đoạn phát triển chậm

Sinh trưởng và phát triển của hệ VSV

Quá trình sinh trƣởng của vi khuẩn trong nƣớc thải đƣợc mô tả ở
Giai đoạn
Giai đoạn
tăng trưởng ổn định
theo quy luật
logarit

Giai đoạn vi khuẩn chết
theo logarit

Thời gian

Hình 5: Đƣờng cong biểu diễn sinh trƣởng của quần thể vi khuẩn trong
nƣớc thải

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 24


Trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội

Hồ Đình Liên

Quá trình sinh trƣởng của quần thể vi khuẩn trong nƣớc thải chia làm 4 pha:
- Pha làm quen: mới đầu vi khuẩn chƣa sinh sản ngay mà cần thời gian để
thích nghi với môi trƣờng. Thời gian này có thể là vài chục phút tới vài giờ.
- Pha phát triển logarit: sau khi thích nghi, vi khuẩn bắt đầu sinh sản bằng

cách phân đôi tế bào. Số lƣợng tế bào tăng theo cấp số nhân. Giai đoạn này sinh
trƣởng của vi khuẩn rất nhanh và đƣợc gọi là giai đoạn phát triển theo logarit. ở pha
này các chất dinh dƣỡng trong môi trƣờng còn phong phú và các tế bào giàu ARN
và các enzim đƣợc sản sinh ra phục vụ cho quá trình dị hoá chất hữu cơ và đồng hoá
xây dựng tế bào mới. Nói chung ở pha này các tế bào chết chƣa xuất hiện.
- Pha ổn định: sinh trƣởng ở cuối pha logarit chậm dần, chất dinh dƣỡng cạn
dần. Số lƣợng tế bào già chết đi bằng số tế bào sinh ra.
- Pha suy thoái: ở pha này dinh dƣỡng cạn kiệt, số lƣợng tế bào già chết đi
nhiều hơn số tế bào mới sinh ra. Nếu không bổ sung dinh dƣỡng, toàn thể quần thể
vi khuẩn sẽ chết.
2.1.5. Bùn hoạt tính
a. Hệ vi sinh vật trong bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính là một tập hợp các vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn,
nguyên sinh động vật, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, vi rut... nhƣng chủ yếu là vi
khuẩn. Bùn tốt có bông màu vàng nâu, dễ lắng, có kích thƣớc từ 3 5 m, có khả
năng hấp thụ lên bề mặt của nó và oxy hoá các chất khi có mặt oxy làm sạch nƣớc
thải [1]. Thành phần vi sinh vật của bùn hoạt tính gồm một số lƣợng lớn các loài
nhƣ: Actinomyces, Bacillus, Corynebacterium, Escherichia, Pseudomonas, Sarcina.
Bảng 2. Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính

Vi khuẩn

Khả năng phân huỷ

Pseudomonas

Hyđrat-cacbon, Protein, Nitrat, chất
hữu cơ khác

Arthobacter

Hyđrat-cacbon

Bacillus

Hyđrat-cacbon, Protein

Cytophaga

Polysaccarit

Nitromonas

Nitrit

Luận văn thạc sĩ khoa học

Page 25