Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc hiếu khí sử dụng giá thể sơ dừa kết hợp hồ thủy sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SINH HOẠT BẰNG BỂ LỌC HIẾU KHÍ SỬ DỤNG
GIÁ THỂ XƠ DỪA KẾT HỢP HỒ THỦY SINH

NGÀNH HỌC : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ NGÀNH: 111

GVHD : Th.S Lâm Vĩnh Sơn
SVTH

: Đặng Thị Lê Phương

Lớp

: 06DSH

MSSV : 106111024

TP.Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2010
i


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

1

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài
1.2 Phạm vi nghiên cứu
1.3 Mục tiêu đề tài
1.4 Nội dung nghiên cứu
1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

2

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

2.1 Nước thải sinh hoạt
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

3

TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC
HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC TÍNH THỰC VẬT
THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 Tổng quan về quá trình sinh học hiếu khí
3.2 Tổng quan về quá trình lọc sinh học
3.3 Tổng quan về đặc tính của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
3.4 Vi sinh vật trong xử lý nước thải

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

4

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

4.1 Giá thể làm từ xơ dừa
4.2 Đặc tính của thực vật thủy sinh (bèo Lục Bình)
4.3 Hệ thống mô hình xử lý

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

5

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

5.1 Kết quả chạy mô hình lọc sinh học sử dụng giá thể xơ dừa
5.2 Kết quả chạy mô hình hồ thủy sinh

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương

6

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1 Kết luận
6.2 Kiến nghị và đề xuất quy trình xử lý nước thải sinh hoạt

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

MSSV: 106111024


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
 oOo
KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên : ĐẶNG THỊ LÊ PHƯƠNG

MSSV: 106111024

Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Lớp: 06DSH

1. Tên đề tài Đồ án tốt nghiệp:
“Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc hiếu khí sử dụng giá
thể xơ dừa kết hợp hồ thủy sinh”
2. Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp:
-

Tổng quan về ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt và các phương pháp

xử lý.
-

Tổng quan về các quá trình sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải.

-

Lấy mẫu phân tích các chỉ số: pH, COD, SS, P tổng, N tổng.

-

Chạy mô hình bể lọc lọc hiếu khí và mô hình hồ thủy sinh.

-

Xác định hiệu quả xử lý hai mô hình thông qua các chỉ tiêu phân tích.

-

Đề xuất công nghệ xử lý

3. Ngày giao Đồ án tốt nghiệp: 05/04/2010
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

28/06/2010

5. Họ tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Phần hướng dẫn: Toàn bộ

Nội dung và yêu cầu Đồ án tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

Ngày tháng năm 2010
CHỦ NHIỆM KHOA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

PHẦN DÀNH CHO KHOA

Người duyệt ( chấm sơ bộ ):.....................................
Đơn vị: ......................................................................
Ngày bảo vệ: .............................................................
Điểm tổng kết: ..........................................................
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: ..................................
ii


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ................................................................................... ..ii
Lời cảm ơn............................................................................................................ .iii
Mục lục ................................................................................................................. .iv
Danh mục chữ viết tắt .......................................................................................... .ix
Danh mục các bảng ............................................................................................ …x
Danh mục các hình vẽ ........................................................................................ ..xii
Chương 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ ..1
1.1 Lý do chọn đề tài ............................................................................................ ..1
1.2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ ..1
1.3 Mục tiêu đề tài................................................................................................ ..2
1.4 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... ..2
1.5 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ ..3
1.5.1 Phương pháp luận .................................................................................. ..3
1.5.2 Phương pháp cụ thể................................................................................ ..3
1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ............................................................ ..4
1.6.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................... ..4
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn.................................................................................... ..4

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ ....................................................................................................... ..5
2.1 Nước thải sinh hoạt......................................................................................... ..5
2.1.1 Nguồn gốc.............................................................................................. ..5
2.1.2 Thành phần tính chất nước thải .............................................................. ..6
2.1.3 Tác hại đến môi trường .......................................................................... ..7
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt .................................................... ..8
2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học...................................................................... ..8
2.2.1.1

Song chắn rác ............................................................................... ..9

2.2.1.2

Thiết bị nghiền rác........................................................................ ..9

2.2.1.3

Bể lắng cát.................................................................................... ..9

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

iv

MSSV:106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

2.2.1.4

Bể lắng ......................................................................................... 10

2.2.1.5

Bể tách dầu mỡ............................................................................. 11

2.2.1.6

Bể điều hòa .................................................................................. 11

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học .................................................................... 12
2.2.2.1

Keo tụ ( Đông tụ - Tủa bông) ....................................................... 12

2.2.2.2

Trung hòa ..................................................................................... 13

2.2.2.3

Hấp phụ........................................................................................ 13

2.2.2.4

Tuyển nổi ..................................................................................... 14

2.2.2.5

Oxy hóa khử................................................................................. 14

2.2.2.6

Trao đổi ion.................................................................................. 15

2.2.3 Phương pháp sinh học ............................................................................ 16
2.2.3.1

Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên ....................... 16

a.

Cánh đồng tưới và bãi lọc............................................................. 17

b.

Hồ sinh học .................................................................................. 17

2.2.3.2

Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo....................... 18

a.

Bể lọc sinh học ............................................................................. 18

b.

Bể Aeroten ................................................................................... 19

c.

Bể sinh học theo mẻ SBR ............................................................. 20

d.

Tổ hợp đĩa quay sinh học (RBC) .................................................. 21

e.

Bể UASB ..................................................................................... 21

2.2.4 Phương pháp xử lý bùn cặn .................................................................... 22
2.2.4.1

Sân phơi bùn ................................................................................ 22

2.2.4.2

Máy lọc cặn chân không ............................................................... 23

2.2.4.3

Máy lọc ép băng tải ...................................................................... 23

2.2.4.4

Máy ép cặn chân không ................................................................ 24

2.2.5 Phương pháp khử trùng .......................................................................... 24
Chương 3: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC
TÍNH THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI..................... 26
3.1 Tổng quan về quá trình sinh học hiếu khí........................................................ 26
3.1.1 Định nghĩa ............................................................................................. 26
3.1.2 Phân loại ................................................................................................ 26
SVTH: Đặng Thị Lê Phương

v

MSSV:106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

3.1.3 Các quá trình sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải............................. 27
3.1.3.1. Sinh trưởng lơ lửng – bùn hoạt tính .............................................. 27
3.1.3.2. Sinh trưởng bám dính – màng sinh học......................................... 28
3.2 Tổng quan về quá trình lọc sinh học ............................................................... 29
3.2.1 Định nghĩa ............................................................................................ 29
3.2.2 Phân loại ................................................................................................ 30
3.2.3 Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật............................................. 30
3.2.3.1

Cấu tạo màng vi sinh vật .............................................................. 30

3.2.3.2

Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước ...................................... 32

3.2.3.3

Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng VSV....... 34

3.2.4 Động học của quá trình lọc sinh học hiếu khí ......................................... 35
3.2.4.1

Động học phản ứng trong màng vi sinh vật................................... 35

3.2.4.2

Phương trình động học thực nghiệm của Eckenfelder ................... 36

3.3 Tổng quan về thực vật thủy sinh ..................................................................... 38
3.3.1 Các loại thực vật thủy sinh chính............................................................ 38
3.3.2 Quá trình chuyển hóa của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ........ 39
3.3.3 Phương pháp ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ............ 40
3.4 Vi sinh vật trong xử lý nước thải..................................................................... 41
3.4.1 Khái niệm .............................................................................................. 41
3.4.2 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 42
3.4.2.1

Vi khuẩn........................................................................................43

3.4.2.2

Nấm men...................................................................................... 45

3.4.2.3

Tảo ............................................................................................... 45

3.4.2.4

Một số nguyên sinh động vật (Protozoa)....................................... 46

3.4.3 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí ... 49
3.4.4 Các dạng trao đổi chất của vi sinh vật .................................................... 53
3.4.5 Sự tăng trưởng của vi sinh vật ................................................................ 54
3.4.5.1. Sự tăng trưởng của vi sinh vật về số lượng ................................... 54
3.4.5.2. Sự tăng trưởng của vi sinh vật về khối lượng (sinh khối) .............. 55
3.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng............................................................................. 56

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

vi

MSSV:106111024


cm

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương 4 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THÍ
NGHIỆM .............................................................................................................. 58
4.1

Giá thể làm từ xơ dừa .................................................................................. 58
4.1.1 Đặc tính của giá thể................................................................................ 58
4.1.2 Quy trình tiến hành tạo giá thể từ xơ dừa................................................ 59

4.2 Đặc tính của thực vật thủy sinh (bèo Lục Bình) .............................................. 59
4.3 Hệ thống mô hình xử lý .................................................................................. 60
4.3.1 Mô hình lọc sinh học.............................................................................. 61
4.3.1.1

Mục đích ...................................................................................... 61

4.3.1.2

Cấu tạo của bể lọc sinh học .......................................................... 61

4.3.1.3

Vận hành mô hình ....................................................................... 63

a.

Giai đoạn chuẩn bị........................................................................ 63

b.

Vận hành mô hình thí nghiệm....................................................... 64

c.

Cách xác định các thông số động học ........................................... 65

4.3.2 Mô hình hồ thủy sinh ............................................................................. 68
Chương 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 70
5.1 Kết quả chạy mô hình lọc sinh học sử dụng giá thể xơ dừa ............................. 70
5.1.1 Giai đoạn chạy thích nghi....................................................................... 70
5.1.2 Giai đoạn chạy xử lý .............................................................................. 72
5.1.2.1

Tải trọng 24h................................................................................ 72

5.1.2.2

Tải trọng 12h................................................................................ 74

5.1.2.3

Tải trọng 8h.................................................................................. 76

5.1.2.4

Tải trọng 6h.................................................................................. 77

5.1.2.5

Tải trọng 4h.................................................................................. 79

5.1.2.6

Tải trọng 2h.................................................................................. 80

5.1.2.7

So sánh hiệu quả xử lý COD với các tải trọng khác nhau............. 82

5.1.3 Xác định các thông số động học ............................................................. 83
5.1.4 Ứng dụng các thông số thực nghiệm ...................................................... 86
5.2 Kết quả chạy mô hình hồ thủy sinh................................................................. 89
5.2.1 Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu nước thải đầu ra hồ thủy sinh ................... 89
5.2.2 Giá trị pH qua các lần xử lý.................................................................... 90
SVTH: Đặng Thị Lê Phương

vii

MSSV:106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

5.2.3 Hiệu quả xử lý COD .............................................................................. 90
5.2.4 Hiệu quả xử lý Nitơ tổng........................................................................ 92
5.2.5 Hiệu quả xử lý Phốtpho tổng.................................................................. 93
5.2.6 Giá trị SS qua các lần xử lý .................................................................... 95
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 97
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 97

6.2 Kiến nghị và đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt .............................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... xiv
PHỤ LỤC ............................................................................................................. xv

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

viii

MSSV:106111024


LỜI CẢM ƠN
----------Em xin chia sẻ niềm vui to lớn này với Ba - Mẹ, Anh - Chị trong gia đình, cảm
ơn gia đình mình đã dành cho con tình yêu thương và nguồn động viên to lớn. Con
luôn khắc ghi trong lòng!
Em xin gởi lời cảm ơn đầu tiên đến quý Thầy, Cô trong Khoa Môi Trường &
Công Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỷ Thuật Công Nghệ TP. HCM đã tận
tình trao dồi những kiến thức bổ ích trong suốt quá trình học tập cũng như động viên
góp ý giúp cho em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn Th.S Lâm Vĩnh Sơn, thầy hướng dẫn cho em vì sự
hướng dẫn hết lòng tận tâm và những kiến thức quý báu của Thầy mà em may mắn
nhận được. Em chân thành ghi tâm!
Trong suốt thời gian thực hiện đồ án ở phòng thí nghiệm Khoa Môi trường &
Công Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỷ Thuật Công Nghệ Tp HCM, em luôn
tạo mọi điều kiện thuân lợi bên cạnh những hổ trợ nhiệt tình từ phía các Thầy Cô phụ
trách phòng thí nghiệm giúp em đạt được những kết quả tốt nhất. Em xin chân thành
cảm ơn!
Em xin chân thành cảm ơn đến sự giúp đỡ bạn bè, những người luôn giúp cho
em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Vì thời gian có hạn và còn hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm thực tiển,

đồ án còn thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp và phê bình của quý Thầy Cô cho
đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chúc toàn thể quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè luôn luôn
mạnh khỏe, hạnh phúc và thành đạt.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Tp. HCM, Tháng 07 năm 2010

iii


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
Việt Nam đang chuyển mình hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, do đó quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa không ngừng phát triển, và kết quả là kéo theo đô thị
hóa. Dân số tăng nhanh nên các khu dân cư tập trung dần được quy hoạch và hình
thành. Nước thải sinh hoạt là sản phẩm trong quá trình sinh hoạt của con người. Ô
nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt đang là vấn đề bức xúc hiện
nay. Bên cạnh đó vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra sông rạch chưa được áp
dụng rộng rãi và hiệu quả. Hậu quả là nguồn nước mặt bị ô nhiễm và nguồn nước
ngầm cũng dần ô nhiễm theo, tình trạng ngập nước trên các tuyến đường, nước thải
chảy tràn lan qua hệ thống sông ngòi, kênh rạch…ảnh hưởng đến cảnh quan môi
trường và cuộc sống của chúng ta. Việc bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước để
cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, đáp ứng nhu cầu hiện tại và thỏa
mãn nhu cầu của tương lai.
Hiện nay, việc quản lý nước thải trong đó có nước thải sinh hoạt là một vấn đề

cấp thiết của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và Việt Nam nói
riêng. Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện
môi trường và phát triển theo hướng bền vững.
Với mong muốn môi trường sống ngày càng được nâng cao, vần đề quản lý nước
thải sinh hoạt ngày càng chặt chẽ hơn phù hợp với sự phát triển tất yếu của xã hội và
cải thiện được nguồn nước đang bị suy thoái nên đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả xử lý
nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể kết
hợp hồ thủy sinh” được hình thành
1.2 Phạm vi nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu: từ ngày 05/04/2010 đến ngày 28/06/2010.
Tìm hiểu thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt để từ đó đưa ra phương
pháp xử lý hiệu quả nhất.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

1

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Nghiên cứu tính chất của giá thể xơ dừa và đặc tính của một số loại thực vật
thủy sinh có khả năng xử lý nước thải.
1.3 Mục tiêu đề tài
Đồ án được thực hiện nhằm tìm hiểu mức độ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước
thải sinh hoạt mà cụ thể là lấy chỉ số SS, COD là chỉ số khảo sát hiệu quả xử lý nước
thải qua bể lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể. Bên cạnh đó đồ án cũng khảo sát

hiệu quả xử lý nước thải qua hồ thủy sinh thông qua các chỉ tiêu COD, N tổng, P
tổng. Ngoài ra, đồ án còn khảo sát các chỉ số phụ pH, SS, coliform tổng làm cơ sở
để điều chỉnh và vận hành mô hình xử lý theo cách tốt nhất.
1.4 Nội dung nghiên cứu
Đồ án bao gồm các nội dung nghiên cứu chính sau:
 Tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt.
 Tìm hiểu tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt: phương
pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học.
 Tìm hiểu các thông tin khoa học về VSV trong xử lý nước thải theo công nghệ
hiếu khí bao gồm: chủng loại VSV, quá trình sinh trưởng và phát triển, các điều kiện
cần thiết cho sự phát triển của chúng.
 Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp sinh trưởng kết bám
hiếu khí.
 Thu thập các thông tin liên quan đến xơ dừa và một số loại thực vật có các đặc
tính phù hợp với kỷ thuật xử lý nước thải
 Xây dựng mô hình thí nghiệm: vật liệu, kích thước, chi tiết cấu tạo và sơ đồ
hệ thống thí nghiệm.
 Các bước tiến hành thí nghiệm, ghi nhận các thông số khảo sát.
 Thống kê kết quả, tính toán hiệu suất xử lý và nhận xét khả năng xử lý qua bể
lọc sinh học và hồ thủy sinh.
 Kết luận và đưa ra quan điểm về đồ án.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

2

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp luận
Thành phần chính của nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn các chất hữu cơ
dễ bị phân hủy (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dưỡng
(phốtphat, nitơ), cùng với vi khuẩn (có thể cả VSV gây bệnh), trứng giun, sán.v.v…
Nếu không được xử lý trước khi thải bỏ thì khả năng gây ô nhiễm môi trường là rất
lớn.
1.5.2 Phương pháp cụ thể
Đề tài đã sử dụng những phương pháp sau:
 Phương pháp thực tế: Thu thập, xử lý và tổng hợp các tài liệu cần thiết có liên
quan đến đề tài.
 Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các đề tài có
liên quan đã thực hiện.
 Phương pháp khảo sát: tính chất, thành phần nước thải, đặc điểm lý, hoá, sinh
của nước thải đầu vào.
 Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng ở qui mô phòng thí nghiệm, vận
hành mô hình để xử lý nước thải.
 Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn
(APHA, AWWA, TCVN 2000 và Standard Methods). Các thông số đo và phương
pháp phân tích được trình bày trong bảng sau.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

3

MSSV: 106111024

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Bảng 1.1. Các thông số và phương pháp phân tích
Thông số

Phương pháp phân tích

pH

pH kế

COD

Phương pháp đun kín (K2Cr2O7 Closed flux)

BOD5

Phương pháp ủ 200C trong 5 ngày

SS

Lọc, sấy 1050C, cân phân tích

Nitơ tổng

Phương pháp chưng cất Kjieldahl

Photpho tổng

Phương pháp SnCl2 cho Orthophosphate, so màu bằng
máy quang phổ kế hấp thu ( Spetrophotometer)

Coliform

MPN

(MPN/100ml)
 Phương pháp xử lý số liệu.
1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài góp phần vào việc tìm hiểu quy trình xử lý nước thải sinh hoạt. Từ đó
góp phần vào công tác bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng
trong sạch hơn.
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn


Đề tài sẽ được nghiên cứu và bổ sung để phát triển cho vấn đề thu gom

và xử lý nước.


Hạn chế việc xả thải bừa bãi làm suy thoái và ô nhiễm tài nguyên nước.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

4

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ
CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
2.1 Nước thải sinh hoạt
2.1.1 Nguồn gốc
Nước thải sinh hoạt (NTSH) phát sinh từ các hoạt động sống hàng ngày của con
người như tắm rửa, bài tiết, chế biến thức ăn… Ở Việt Nam lượng nước thải này
trung bình khoảng 120 - 260 lít/người/ngày. NTSH được thu gom từ các căn hộ, cơ
quan, trường học, bệnh viện, khu dân cư, cơ sở kinh doanh, chợ, các công trình công
cộng khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất. 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 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.
Khối lượng nước thải của một cộng đồng dân cư phụ thuộc vào:
-

Quy mô dân số

-

Tiêu chuẩn cấp nước

-

Khả năng và đặc điểm của hệ thống thoát nước

-

Loại hình sinh hoạt

Đặc tính chung của NTSH thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các
chất hữu cơ hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (nitơ
phospho), các vi trùng gây bệnh (Ecoli, coliform…).
Mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào:
-

Lưu lượng nước thải

-

Tải trọng chất bẩn tính theo đầu người

Mà tải trọng chất bẩn tính theo đầu người phụ thuộc vào:
-

Mức sống, điều kiện sống và tập quán sống

-

Điều kiện khí hậu

2.1.2 Thành phần tính chất nước thải
SVTH: Đặng Thị Lê Phương

5

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Mức độ cần thiết xử lý nước thải phụ thuộc:
-

Nồng độ bẩn của nước thải

-

Khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận

-

Yêu cầu về mặt vệ sinh môi trường

Để lựa chọn công nghệ xử lý và tính toán thiết kế các công trình đơn xử lý nước
thải trước tiên cần phải biết thành phần tính chất của nước thải.
Thành phần tính chất của nước thải chia làm hai nhóm chính:
-

Thành phần vật lý

-

Thành phần hoá học

 Thành phần vật lý: Biểu thị dạng các chất bẩn có trong nước thải ở các
kích thước khác nhau được chia thành ba 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 (  > 10-1mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương
(  = 10-1 – 10-4mm)
 Nhóm 2: Gồm các chất bẩn dạng keo (  = 10-4 – 10-6mm)
 Nhóm 3: Gồm các chất bẩn ở dạng hoà tan có  < 10-6mm, chúng có thể ở
dạng ion hay phân tử.
 Thành phần hoá học: Biểu thị dạng các chất bẩn trong nước thải có các
tính chất hoá học khác nhau, được chia làm ba nhóm:
 Thành phần vô cơ: cát, sét, xỉ, axít vô cơ, các ion muối phân ly… (chiếm
khoảng 42% đối với NTSH)
 Thành phần hữu cơ: các chất có nguồn gốc từ động 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 có chứa phospho, lưu huỳnh
 Thành phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn…

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

6

MSSV: 106111024

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

Bảng 2.1: Thể hiện thành phần tương đối của NTSH trước và sau xử lý. BOD và
chất rắn lơ lửng là hai thông số quan trọng nhất được sử dụng để xác định đặc tính
của NTSH. Quá trình xử lý lắng đọng ban đầu có thể giảm được khoảng 50% chất
rắn lơ lửng và 35% BOD.
Bảng 2.1: Thành phần tương đối của nước thải sinh hoạt bình thường
Trước khi

Sau khi

Sau khi xử lý

lắng đọng

lắng đọng

sinh học

Tổng chất rắn lơ lửng

800

680

530

Chất rắn không ổn định

440

340

220

Chất rắn lơ lửng

240

120

30

Chất rắn lơ lửng không ổn định

180

100

20

BOD

200

130

30

Amoniac

15

15

24

Tổng nitơ

35

30

26

Photpho hoà tan

7

7

7

Tổng photpho

10

9

8

Thành phần chất thải

(Nguồn: wastewater engineering treatment, disposal.Metcalf và Eddy, 1991)
Chất hữu cơ trong NTSH đặc trưng có thể phân huỷ sinh học có thành phần 50%
hydrocacbon, 40% protein và 10% chất béo. Độ pH dao động trong khoảng 6,5 – 8,0
trong nước thải có khoảng 20% - 40% vật chất hữu cơ không phân huỷ sinh học.
(Theo:Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Tính toán và thiết kế công trình – Lâm
Minh Triết)
2.1.3 Tác hại đến môi trường
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong
nước thải gây ra.
 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

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

7

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

trình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,… làm cho nước có

mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.
 SS: lắng đọng ở nguồn tếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến
đời sống của thuỷ 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,…
 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ
trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùng phát của
các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban 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 ).
 Màu: mất mỹ quan.
 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
Các phương pháp sử dụng để xử lý nước thải phụ thuộc vào các tính chất vật lý,
hóa học và sinh học của nước thải, do đó về bản chất kỹ thuật xử lý nước thải được
chia làm ba nhóm chính: lý học (cơ học), hóa học, sinh học.
2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học là giai đoạn không thể thiếu trong các hệ thống xử lý nước thải.
Phương pháp cơ học là nhằm loại bỏ các hợp chất không tan ra khỏi nước thải. Nó là
bước ban đầu nhằm chuẩn bị cho các giai đoạn xử lý sau đó diễn ra thuận lợi và ổn
định hơn. Trong giai đoạn này thường có các công trình đơn vị như: song chắn rác
hoặc lưới chắn rác, máy nghiền rác, bể lắng, bể điều hòa…
Xử lý cơ học nhằm mục đích:
 Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh
cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ…ra khỏi nước thải.
 Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát…
 Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

8

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

 Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lí tiếp theo.
2.2.1.1

Song chắn rác

Song chắn rác dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn như: giấy, rác,
rau, cỏ… được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ sau
đó được chuyển tới để phân hủy cặn (bể mêtan). Tuy nhiên, hiện nay người ta sử
dụng phổ biến loại song chắn rác, vừa kết hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác.
Song chắn rác là công trình xử lý sơ bộ chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý
nước thải sau đó. Trường hợp ở trạm bơm chính đã được đặt song chắn rác với kích
thước 16 mm thì không nhất thiết phải đặt nó ở trạm xử lý nữa (đối với trạm xử lý
công suất nhỏ).

Hình 2.1: Song chắn rác
2.2.1.2

Thiết bị nghiền rác

Có thể được dùng thay cho song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt rác thành

các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, ngăn cho rác không bám chặt lại, không
cần tách rác ra khỏi dòng thải. Rác vụn này sẽ được giữ lại ở các công trình phía sau
như bể lắng cát, bể lắng đợt một.
2.2.1.3

Bể lắng cát

Trên công trình xử lý nước thải, việc cát lắng lại trong bể lắng gây khó khăn
cho công tác lấy cặn. Ngoài ra trong cặn có cát thì có thể làm cho các ống dẫn bùn

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

9

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

của các bể lắng không hoạt động được, máy bơm chóng hỏng. Đối với bể mêtan và
bể lắng hai vỏ thì cát là một chất thừa, do đó xây dựng các bể lắng cát trên các trạm
xử lý khi lưu lượng nước thải lớn hơn 100 m3/ngày đêm thì cần thiết. Trong bể lắng
cát thường giữ các hạt có độ lớn thủy lực U> 24,2 mm/s chiếm gần 60% tổng số. Có
ba loại bể lắng cát.
+

Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng hoặc vòng.

+

Bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên.

+

Bể lắng cát nước chảy xoắn ốc.

Lượng cát giữ lại ở bể lắng cát phụ thuộc vào các yếu tố: loại hệ thống thoát
nước, tổng chiều dài mạng lưới, điều kiện sử dụng, tốc độ nước chảy, thành phần và
tính chất nước thải… đối với bể lắng cát ngang và tiếp tuyến lấy bằng
0,02l/người/ngày đêm; độ ẩm trung bình 60%, khối lượng riêng 1,5 tấn/m3 (đối với
hệ thống thoát nước riêng rẽ).
1

Nước thải

2

3
Nước sau lắng

4
Bùn lắng

Hình 2.2: Bế lắng cát ngang
Cấu tạo bể lắng ngang: 1. Đường dẫn nước thải vào; 2. Buồng lắng; 3. Đường
dẫn nước thải ra; 4. Hố tập trung bùn.
2.2.1.4

Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng
lượng riêng của nước. Các chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ
lửng nhẹ hơn sẽ tiếp tục theo dòng nước đến các công trình xử lý tiếp theo. Có thể
dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất lắng và nổi tới công trình xử lý
cặn.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

10

MSSV: 106111024


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn

 Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt
một đặt trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt hai sau công trình xử lý sinh
học.
 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng
hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục.
 Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đứng, bể lắng li
tâm…
Số lượng cặn tách ra khỏi nước thải trong các bể lắng phụ thuộc vào nồng độ
ô nhiễm bẩn ban đầu, đặc tính riêng của cặn (hình dạng, kích thước, trọng lượng
riêng, vận tốc rơi…) và thời gian lưu nước trong bể.
2.2.1.5

Bể tách dầu mỡ

Trong nhiều loại nước thải có chứa dầu mỡ (kể cả dầu khoáng vô cơ). Đó là
những chất nổi chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến các công trình thoát nước (mạng
lưới và các công trình xử lý) và nguồn tiếp nhận nước thải.
Vì vậy người ta phải thu hồi những chất này trước khi thải vào hệ thống thoát
nước sinh hoạt và sản xuất. Chất mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong
bể sinh học, cánh đồng tưới, cách đồng lọc. Chúng sẽ phá huỷ cấu trúc bùn hoạt tính
trong bể aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men…
2.2.1.6

Bể điều hòa

Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý
ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu
lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể
điều hòa có thể được phân loại như sau:


Bể điều hòa lưu lượng



Bể điều hòa nồng độ



Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ

Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải không cao lắm và các
điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trò chính trong trạm xử lý.

SVTH: Đặng Thị Lê Phương

11

MSSV: 106111024