Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc xử lý nước thải tại nhà máy đạt tiêu chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------------------------

ĐẶNG THỊ MINH HƢƠNG
Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG VIỆC XỬ LÝ NƢỚC
THẢI TẠI NHÀ MÁY ĐẠT TIÊU CHUẨN GMP WHO CỦA CÔNG TY
CỔ PHẦN THUỐC THÚ Y ĐỨC HẠNH MARPHAVET
ơ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Khóa học

: Chính qui
: Khoa học môi trƣờng
: Môi trƣờng
: 2013 - 2017

Thái Nguyên – năm 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------------------------

ĐẶNG THỊ MINH HƢƠNG
Tên đề tài:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG VIỆC XỬ LÝ NƢỚC
THẢI TẠI NHÀ MÁY ĐẠT TIÊU CHUẨN GMP WHO CỦA CÔNG TY
CỔ PHẦN THUỐC THÚ Y ĐỨC HẠNH MARPHAVET
ơ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
Chuyên ngành
Khoa
Lớp
Khóa học
Giảng viên hƣớng dẫn

: Chính qui
: Khoa học môi trƣờng
: Môi trƣờng
: K45 – KHMT – N02
: 2013 - 2017
: TS. Trần Thị Phả

Thái Nguyên – năm 2017


i

LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng giúp sinh viên trau dồi,
củng cố, bổ sung kiến thức đã học tập ở trƣờng. Đồng thời cũng giúp sinh
viên tiếp xúc với thực tế đem những kiến thức đã học áp dụng vào thực tiễn
sản xuất. Qua đó giúp sinh viên học hỏi và rút ra kinh nghiệm từ thực tế để

khi ra trƣờng trở thành một cán bộ có năng lực tốt, trình độ lý luận cao,
chuyên môn giỏi, đáp ứng nhu cầu cấp thiết của xã hội. Xuất phát từ những cơ
sở trên, đƣợc sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trƣờng, ban chủ nhiệm khoa
Môi trƣờng, trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, tôi đã tiến hành thực
tập tốt nghiệp với đề tài mang tên “Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc
xử lý nước thải tại nhà máy đạt tiêu chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ
phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet”.
Để hoàn thành đƣợc bài khóa luận tốt nghiệp tôi đã nhận đƣợc rất nhiều
sự giúp đỡ từ mọi ngƣời. Qua đây, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới: cô
giáo TS.Trần Thị Phả ngƣời hƣớng dẫn tôi trong suốt quá trình thực tập, cũng
nhƣ quá trình hoàn thành khóa luận này.
Toàn thể ban lãnh đạo tập đoàn BMG GROUP đã tạo điều kiện và giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập.
Do thời gian thực tập ngắn, trình độ chuyên môn của bản thân còn hạn
chế, bản thân còn thiếu nhiều kinh nghiệm. Nên khoá luận không thể tránh
khỏi những sai sót. Tôi rất mong đƣợc sự đóng góp quý báu của thầy, cô giáo
và bạn bè để khoá luận đƣợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày 20 tháng 2 năm 2017
Sinh viên
Đặng Thị Minh Hƣơng


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Vi khuẩn tồn tại trong quá trình bùn hoạt tính ............................... 18
Bảng 4.1: Các công trình chính phục vụ sản xuất........................................... 25
Bảng 4.2: Nguồn nƣớc thải phát sinh và các chất ô nhiễm chỉ thị khi nhà máy
hoạt động ......................................................................................................... 26

Bảng 4.3: Tính toán lƣợng nƣớc mƣa chảy tràn tại khu vực nhà máy ........... 28
Bảng 4.4: Tính toán lƣợng chất bẩn tích tụ khi nhà máy hoạt động ............... 28
Bảng 4.5: Ƣớc tính tải lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm chính trong nƣớc
thải sinh hoạt ................................................................................................... 30
Bảng 4.6: Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải .................................................... 31
Bảng 4.7: Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải .................................................... 42


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ phân loại các công nghệ xử lý hiếu khí ................................ 15
Hình 4.1: Sơ đồ tổ chức bộ máy của Công ty Marphavet ............................... 25
Hình 4.2: Sơ đồ nguồn gốc nƣớc thải sinh hoạt của nhà máy ........................ 29
Hình 4.3: Sơ đồ hệ thống thoát nƣớc mƣa chảy tràn của nhà máy ................. 34
Hình 4.4: Sơ đồ phƣơng án thoát thu gom nƣớc thải sản xuất ....................... 37
Hình 4.5: Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải cả nhà máy ................................. 38
Hình 4.6: Nồng độ pH trong nƣớc tại khu vực nhà máy ................................ 43
Hình 4.7: Nồng độ BOD5 tại khu vực nhà máy............................................... 43
Hình 4.8: Nồng độ COD tại khu vực nhà máy ................................................ 44
Hình 4.9: Nồng độ TSS tại khu vực nhà máy ................................................. 45
Hình 4.10: Hàm lƣợng As tại khu vực nhà máy.............................................. 45
Hình 4.11: Hàm lƣợng Pb tại khu vực nhà máy .............................................. 46
Hình 4.12: Hàm lƣợng Cd tại khu vực nhà máy ............................................. 46
Hình 4.13: Hàm lƣợng Mn tại khu vực nhà máy ............................................ 47
Hình 4.14: Hàm lƣợng Fe tại khu vực nhà máy .............................................. 47
Hình 4.15: Hàm lƣợng Nito tại khu vực nhà máy ........................................... 48
Hình 4.16: Hàm lƣợng Photpho tại khu vực nhà máy..................................... 48
Hình 4.17: Nồng độ Coliform tại khu vực nhà máy........................................ 49

iv

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu

Tên ký hiệu

1

BOD

Nhu cầu ôxy sinh hóa

2

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trƣờng

3

BVMT

Bảo vệ môi trƣờng

4

BXD

Bộ xây dựng

5

CBCNV

Cán bộ công nhân viên

6

CĐ

Cao đẳng

7

COD

Nhu cầu ôxy hóa học

8

CNSH

Công nghệ sinh học

9

CP

Chính Phủ

10

CT Marphavet

Công ty Cổ phần thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet

11

GMP

Hƣớng dẫn thực hành sản xuất tốt (Good
Manufacturing Pratices)

12

HĐQT

Hội đồng quản trị

13

KCS

Bộ phận kiểm tra chất lƣợng sản phẩm

14

NĐ

Nghị định

15

NTSH

Nƣớc thải sinh hoạt

16

XLNT

Xử lý nƣớc thải

17

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

18

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

19

TT

Thông tƣ

20

UBND

Uỷ ban nhân dân

21

VSV

Vi sinh vật

22

WHO

Tổ chức Y tế thế giới


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................iii

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT ..........................................................iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................... v
Phần 1: MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu của đề tài................................................................................................... 3
1.2.1. Mục tiêu tổng quát................................................................................................ 3
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................... 3
1.3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 3
Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................................................................. 5
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................................... 5
2.1.1. Cơ sở lý luận ......................................................................................................... 5
2.1.1.1. Một số khái niệm cơ bản................................................................................... 5
2.1.2. Cơ sở pháp lý ........................................................................................................ 6
2.2. Tình hình phát triển công nghệ sinh học trong nƣớc và ngoài nƣớc.................... 7
2.2.1. Trên thế giới.......................................................................................................... 7
2.2.2. Trong nƣớc............................................................................................................ 8
2.3. Giới thiệu chung về công nghệ sinh học (CNSH)...............................................10
2.3.1. Khái quát về Công nghệ sinh học......................................................................10
2.3.2. Khái niệm công nghệ sinh học ..........................................................................11
2.3.3. Vi sinh vật trong xử lý nƣớc thải .......................................................................12
2.3.3.1. Khái niệm vi sinh vật và tầm quan trọng của vi sinh vật ..............................12
2.3.4. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí .....................................14
2.3.4.1. Định nghĩa .......................................................................................................14


vi

2.3.4.2. Phân loại...........................................................................................................15
2.3.4.3. Các điều kiện công nghệ .................................................................................20
Phần 3 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....21

3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................21
3.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ........................................................................................21
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................21
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ........................................................................21
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu ..........................................................................................21
3.2.2. Thời gian nghiên cứu .........................................................................................21
3.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................21
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................21
3.4.1. Phƣơng pháp thu thập và kế thừa tài liệu..........................................................21
3.4.2. Phƣơng pháp so sánh, xử lý và phân tích số liệu..............................................22
3.4.3. Phƣơng pháp tham khảo ý kiến chuyên gia......................................................22
Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .........................................................................23
4.1. Khái quát về Công ty Cổ phần thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet ....................23
4.1.1 Cơ cấu tổ chức của Công ty Cổ phần thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet...25
4.1.2. Cơ sở vật chất, cơ sở hạ tầng của Công ty Cổ phần thuốc thú y Đức Hạnh
Marphavet .....................................................................................................................25
4.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải trƣớc khi xử lý bằng công nghệ sinh học của
Nhà máy đạt tiêu chuẩn GMP WHO ..........................................................................26
4.2.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc khu vực nhà máy ................................................26
4.2.2. Tình hình quản lý nƣớc thải tại trạm xử lý nƣớc thải của nhà máy đạt tiêu
chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet ........34
4.2.3. Dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải của nhà máy [2] ................................38
4.3. Hiệu quả ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lúy nƣớc thải tại nhà máy đạt
tiêu chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet .41


vii

PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................50
5.1. Kết luận ..................................................................................................................50

5.2. Kiến nghị ................................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................52


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Thế giới đang trên đà phát triển về kinh tế - xã hội, cùng với đó là sự
suy thoái ngày càng nhanh về chất lƣợng môi trƣờng sống và sản xuất. Môi
trƣờng nƣớc bị ô nhiễm bởi nƣớc thải của các nhà máy chƣa qua xử lý hoặc
xử lý chƣa đạt tiêu chuẩn đã xả ra môi trƣờng. Điều này không chỉ gây ô
nhiễm nƣớc mặt mà còn ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc ngầm.
Cùng với xu thế chung đó, chất lƣợng môi trƣờng thành phần trong đó
có môi trƣờng nƣớc ở Việt Nam cũng đang bị đe doạ nghiêm trọng. Xu thế
hội nhập thế giới, tăng tỷ trọng ngành công nghiệp và dịch vụ, giảm tỷ trọng
ngành nông nghiệp sẽ làm tăng nguy cơ suy thoái môi trƣờng nếu Nhà nƣớc
không có biện pháp ứng phó kịp thời. Do đó, việc hiểu và áp dụng các
phƣơng pháp xử lý nƣớc thải công nghiệp trong giai đoạn hiện nay cần đƣợc
quan tâm nhiều hơn.
Trong nhiều biện pháp xử lý ô nhiễm, biện pháp sinh học đƣợc mọi
ngƣời đặc biệt quan tâm sử dụng. So với các biện pháp vật lý, hoá học, biện
pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng về quy mô cũng nhƣ giá thành đâu tƣ,
do chi phí năng lƣợng cho một đơn vị khối lƣợng chất khử là ít nhất. Đặc biệt
xử lý bằng biện pháp sinh học sẽ không gây tái ô nhiễm môi trƣờng - một
nhƣợc điểm mà biện pháp hoá học hay mắc phải. Biện pháp sinh học sử dụng
một đặc điểm rất quý của vi sinh vật , đặc điểm đã thu hút sự chú ý của các
nhà nghiên cứu và các nhà sản xuất là khả năng đồng hoá đƣợc rất nhiều
nguồn cơ chất khác nhau của vi sinh vật, từ tinh bột, cellulose, cả nguồn dầu

mỏ và dẫn xuất của nó đến các hợp chất cao phân tử khác nhƣ protein, lipid,
cùng các kim loại nặng nhƣ chì, thuỷ ngân ... Thực chất của phƣơng pháp này


2

là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật (sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số
chất khoáng có trong nƣớc thải làm nguồn dinh dƣỡng và năng lƣợng) để biến
đổi các hợp chất hữu cơ cao phân tử có trong nƣớc thải thành các hợp chất
đơn giản hơn. Trong quá trình dinh dƣỡng này vi sinh vật sẽ nhận đƣợc các
chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản, nên sinh khối
đƣợc tăng lên.
Xử lý chất hữu cơ bằng công nghệ sinh học đã đƣợc nghiên cứu và khá
hoàn thiện trong công trình xử lý nƣớc thải tập trung cũng nhƣ xử lý môi
trƣờng trong nuôi trồng thủy sản bằng các sinh vật có chức năng xử lý chất
hữu cơ. Đối với nƣớc thải chứa các tạp chất vô cơ thì biện pháp này dùng để
khử các muối sulfate, muối ammonium, muối nitrate, tức là những chất chƣa
bị oxy hoá hoàn toàn. Công nghệ xử lý nƣớc thải ngày càng đi sâu vào áp
dụng công nghệ sinh học và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu
quả xử lý triệt để, hơn hẳn những biện pháp xử lý hóa lý khác.
Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet hoạt động kinh
doanh chính trong các lĩnh vực: Sản xuất vắc xin phòng bệnh, sản xuất kinh
doanh thuốc thú y, dƣợc phẩm, thực phẩm chức năng, chế phẩm sinh học,
thức ăn chăn nuôi… Trụ sở nhà máy đặt tại xã Trung Thành, thị xã Phổ Yên,
tỉnh Thái Nguyên. Trƣớc những thách thức về môi trƣờng đặt ra, Công ty Cổ
phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet đã thực hiện nuôi cấy và nhân giống
một số vi sinh vật nhằm phục vụ công tác bảo vệ môi trƣờng, kiểm soát ô
nhiễm, đề xuất biện pháp, giải pháp kịp thời khi xảy ra các vấn đề, sự cố môi
trƣờng. Xuất phát từ thực tế trên em đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng
dụng công nghệ sinh học trong việc xử lý nước thải tại nhà máy đạt tiêu

chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh
Marphavet”


3

1.2. Mục tiêu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Ứng dụng công nghệ sinh học trong việc xử lý nƣớc thải tại nhà máy đạt
tiêu chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y dức Hạnh
Marphavet.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Giới thiệu về Công ty Cổ phần thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet.
- Đánh giá đƣợc hiện trạng chất lƣợng nƣớc thải của nhà máy đạt tiêu
chuẩn GMP WHO của Công ty Cổ phần Thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet.
- Đánh giá đƣợc hiệu quả khi ứng dụng công nghệ sinh học vào hệ thống
xử lý nƣớc thải của nhà máy.
1.3. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học: Đây là một trong
những hƣớng nghiên cứu khá mới ở Việt Nam nhằm tiến tới phát triển và
hoàn thiện công nghệ vi sinh trong xử lý nƣớc cho các ao nuôi, các nhà máy
xử lý nƣớc thải, các hồ tự nhiên, hệ thống kênh rạch đang bị ô nhiễm nghiêm
trọng do chất hữu cơ và mùi hôi thối,…
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Ứng dụng sinh học nhƣ một vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín, xử lý
chất thải hiệu quả mà không mang lại ảnh hƣởng xấu hoặc biến đổi bất lợi
khác cho môi trƣờng. Chất lƣợng nƣớc đầu ra sạch hơn và có tính chất nhƣ
nƣớc tự nhiên.
+ Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành
phần và tính chất nƣớc thải, không cần thiết có sự can thiệp trực tiếp của con

ngƣời vào quá trình xử lý tự nhiên. Thuận tiện trong công tác vận hành và
quản lý.


4

+ Tiết kiệm kinh phí trong việc xử lý nƣớc thải. Chi phí cho các biện
pháp sinh học thƣờng thấp hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác. Bên
cạnh đó chi phí quản lý cũng thấp do việc quản lý đơn giản hơn.
+ Phân hủy hiếu khí đƣợc ứng dụng rộng rãi để ổn định chất rắn với kích
thƣớc bể xử lý từ nhỏ đến trung bình. (Q < 20.000 – 40.000 m3 /ngày ).


5

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.1. Cơ sở lý luận
2.1.1.1. Một số khái niệm cơ bản
*Khái niệm về môi trường: Môi trƣờng là hệ thống các yếu tố vật chất
tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con ngƣời
và sinh vật (luật BVMT số 55/2014/QH13)[7].
*Ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm môi trƣờng là sự biến đổi của các
thành phần môi trƣờng không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng và
tiêu chuẩn môi trƣờng gây ảnh hƣởng xấu đến con ngƣời và sinh vật (luật
BVMT số 55/2014/QH13)[7].
*Ô nhiễm môi trường nước: là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính
chất vật lý- hóa học- sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể
lỏng, thể rắn làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật.

Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nƣớc. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô
ảnh hƣởng thì ô nhiễm nƣớc là vấn đề đáng lo ngại hơn so với ô nhiễm đất
(Lƣơng Văn Hinh, Đỗ Thị Lan cùng cs, 2015)[4].
*Tiêu chuẩn môi trường: là mức giới hạn của các thông số về chất lƣợng
môi trƣờng xung quanh, hàm lƣợng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải,
các yêu cầu kỹ thuật và quản lý đƣợc cơ quan nhà nƣớc và các tổ chức công bố
dƣới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trƣờng [7].
*Khái niệm nước thải:
Nƣớc thải là chất lỏng đƣợc thải ra sau quá trình sử dụng của con ngƣời
và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Nƣớc thải là nƣớc đã dùng
trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều


6

kiện hình thành, nƣớc thải đƣợc chia thành: nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc công
nghiệp, nƣớc thải tự nhiên và nƣớc thải đô thị[13].
Nƣớc thải là một dạng lỏng hòa tan hay trộn lẫn giữa nƣớc (nƣớc dùng,
nƣớc mƣa, nƣớc mặt, nƣớc ngầm,…) và chất thải từ sinh hoạt, sản xuất công
nghiệp, nông nghiệp, thƣơng mại, du lịch, vui chơi giải trí, giao thông vận
tải…[Dƣ Ngọc Thành, 2016)[9].
*Nước thải sinh hoạt (NTSH)
Nƣớc thải sinh hoạt là loại nƣớc sau khi sử dụng cho nhu cầu sinh
hoạt, ăn uống, tắm rửa, vệ sinh... từ các nhà làm việc, khu vệ sinh, nhà ăn của
công nhân viên hoạt động trong nhà máy [2].
Đặc trƣng NTSH là: hàm lƣợng chất hữu cơ cao (55-65% tổng
lƣợng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật có cả vi sinh vật gây bệnh, vi
khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất
bẩn trong nƣớc thải (Nguyễn Thị Hƣờng, 2014)[5].
*Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất)

Khái niệm:
Nƣớc thải sản xuất là nƣớc thải ra từ các quá trình công nghệ sản xuất.
Theo các sơ đồ quy trình sản xuất của công ty, nƣớc thải sản xuất phát sinh
chủ yếu từ quá trình rửa các dụng cụ và thiết bị sản xuất nhƣ máy lọc, nƣớc
rửa các chai lọ đựng thành phẩm, chai lọ hóa chất, nƣớc rửa sàn [2].
2.1.2. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ môi trƣờng số 55/2014/QH13 thông qua ngày 23 tháng
06 năm 2014, có hiệu lực từ ngày 01 tháng 01 năm 2015 của Quốc hội nƣớc
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam.
- Luật Doanh Nghiệp số 68/2014/QH13 ngày 26 tháng 11 năm 2014
- Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14 tháng 02 năm 2015 của Chính
phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật bảo vệ môi trƣờng 2014.


7

- Nghị định số 18/2015/NĐ-CP ngày 14 tháng 02 năm 2015 quy định
về quy hoạch bảo vệ môi trƣờng, đánh giá môi trƣờng chiến lƣợc, đánh giá
tác động môi trƣờng và kế hoạch bảo vệ môi trƣờng
- Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 06 tháng 8 năm 2014 về thoát
nƣớc và xử lý nƣớc thải.
- Thông tƣ số 04/2015/TT-BXD về thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải
- Thông tƣ số 35/2015/TT-BTNMT về bảo vệ môi trƣờng khu kinh tế,
khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công nghệ cao
- Quy định về quản lý nƣớc thải theo Nghị định số 38/2015/NĐ-CP
- QCVN 40:2011/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải
công nghiệp
- TCVN 5945:2005 Nƣớc thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải
2.2. Tình hình phát triển công nghệ sinh học trong nƣớc và ngoài nƣớc
2.2.1. Trên thế giới

Công nghệ sinh học đƣợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Góp phần
cải thiện cuộc sống con ngƣời ngày càng tốt hơn. Nâng cao năng suất sản
xuất, tăng khả năng chữa bệnh giúp con ngƣời sống lâu hơn. Nhƣ chúng ta đã
biết, thế giới ngày càng phát triển và dân số ngày càng tăng. Điều đó làm cho
môi trƣờng xung quanh chúng ta phải nhận đủ mọi loại rác thải, từ rác thải
công nghiệp đến rác thải sinh hoạt (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Qua nhiều thí nghiệm, các nhà khoa học đã sử dụng vi sinh vật cho quá
trình xử lý. Các hệ thống lọc, bể lọc, quá trình lắng và khử trùng đƣợc nghiên
cứu và phát triển. Góp phần hạn chế phí phạm nguồn tài nguyên nƣớc của
chúng ta.
Ở một số nƣớc trên thế giới nhƣ Nhật Bản, Trung Quốc và Malaysia đã
sử dụng sinh khối một số loài thuộc nhóm vi khuẩn tía quang hợp với vai trò


8

tƣơng tự nhƣ vi tảo làm nguồn thức ăn tƣơi sống trong nuôi trồng tôm và
nhuyễn thể (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Ở Singapore, hàng chục năm nay Singapore phải nhập khẩu nƣớc từ
bang Johor - Malaysia. Nhƣng 2 hiệp ƣớc mua bán nƣớc cấp quốc gia sẽ hết
hạn lần lƣợt vào các năm 2011 và 2061, và quan hệ song phƣơng thƣờng bị
ảnh hƣởng bởi những bất đồng về giá nƣớc thô. Cho nên Singapore đã tái chế
nƣớc thải thành nƣớc uống có tên gọi “NEWater”. Mặc dù chi phí không nhỏ
nhƣng họ quyết định dùng cả 3 cấp xử lý: Lọc Ultra (UF), lọc thẩm thấu
ngƣợc (RO) và thanh trùng bằng tia cực tím (UV), đảm bảo độ tinh khiết tối
đa của thành phẩm NEWater. Chất lƣợng nƣớc đầu ra hoàn toàn an toàn cho
ăn uống, sinh hoạt và sử dụng vào các mục dích khác. NEWater trong nhƣ
pha lê và sạch hơn bất cứ một loại nƣớc nào có trong tự nhiên (Huỳnh Thị
Ánh và cs, 2009)[1].
Ở Israel, nƣớc thải công nghiệp và sinh hoạt đều đƣợc thu gom vào các

hệ thống xử lý tập trung. Ở các hệ thống này sử dụng các giải pháp xử lý dựa
vào từ tính (sử dụng thanh nam châm để tách các chất hữu cơ độc hại nhƣ
dầu, chất tẩy rửa, hóa chất nhuộm và kim loại nặng trong nƣớc thải); xử lý
bằng phƣơng pháp kết đông điện từ (xử lý loại bỏ kim loại nặng trong nƣớc
bằng việc đƣa hyđrôxyt kim loại trùng hợp, là phƣơng pháp dùng để xử lý
nƣớc thải công nghiệp và đô thị); xử lý bằng cách làm lắng đọng (nƣớc đƣợc
làm sạch bằng việc lắng chất bẩn có thể đƣợc sử dụng trong nông nghiệp)…
(Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
2.2.2. Trong nước
Từ năm 1986 trở lại đây, Việt Nam đã có 4 chƣơng trình phát triển
Công nghệ sinh học ở quy mô khác nhau. Các trƣờng đại học của ta hiện có
gần 20 khoa đào tạo về Công nghệ sinh học, trong đó số ngƣời có trình độ
tiến sĩ là khoảng 100. Cả nƣớc cũng có 44 tổ chức khoa học, công nghệ về


9

Công nghệ sinh học, sở hữu 10 phòng thí nghiệm. 6 phòng thí nghiệm trọng
điểm quốc gia với số vốn đầu tƣ lớn đang đƣợc triển khai khẩn trƣơng
(Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Đặc biệt, ngày 4-3-2005, Ban Bí thƣ Trung ƣơng Đảng đã ban hành Chỉ
thị số 50-CT/TƢ về Đẩy mạnh phát triển và ứng dụng Công nghệ sinh học
phục vụ công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc. Thực tế, Công nghệ sinh học
Việt Nam cũng đạt đƣợc một số thành công nhất định, trong các lĩnh vực
nghiên cứu: gien, tế bào - mô phôi, enzim – protein, vi sinh. Nổi bật hơn cả là
việc các nhà khoa học đã nhanh chóng tạo ra các giống cây trồng thuần nhờ
áp dụng công nghệ tế bào - mô phôi (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Công nghệ sinh học nƣớc ta đã ứng dụng công nghệ thụ tinh trong ống
nghiệm, thụ tinh trứng và tinh trùng đông lạnh tại một số bệnh viện tuyến
Trung ƣơng, đem lại hạnh phúc cho hàng chục nghìn cặp vợ chồng hiếm

muộn. Ngành y tế nƣớc ta cũng đã làm chủ đƣợc công nghệ nhân nuôi tế bào
gốc phục vụ điều trị bệnh hiểm nghèo và bƣớc đầu tạo ra các động vật có các
yếu tố phù hợp cho công tác cấy ghép nội tạng. Công nghệ sản xuất vắc – xin
của Việt Nam hiện đƣợc các nƣớc trong khu vực Đông Nam Á đánh giá rất
cao nhờ áp dụng một số kết quả nghiên cứu do Công nghệ sinh học mang lại
(Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Tuy nhiên, bên cạnh những thành tựu thì cũng không trành khỏi những
khó khăn hạn chế. Trong quá trình phát triển Công nghệ sinh học giai đoạn
1985 – 2005, số lƣợng cán bộ nghiên cứu và nhân viên kỹ thuật Công nghệ
sinh học của ta còn quá ít, nhất là trong công nghệ gien. Ngoài ra, hầu hết các
lĩnh vực Công nghệ sinh học trong nông nghiệp ở nƣớc ta vẫn chỉ là công
nghệ... chai lọ, mới hoàn thành đƣợc khâu nghiên cứu cơ bản, tính ứng dụng
thực tế không cao, đặc biệt là khó mở rộng thành đại trà. Thậm chí, có nhiều
công trình vừa nghiên cứu xong, chƣa kịp tìm hiểu tính thực tiễn thì lại bỏ đấy


10

để đi tìm cái mới. Theo chƣơng trình nghiên cứu khoa học Công nghệ sinh
học trọng điểm Nhà nƣớc giai đoạn 2006 – 2016, đến cuối thời kì này nƣớc ta
sẽ cố gắng làm chủ và ứng dụng đƣợc công nghệ nền của Công nghệ sinh học
và tạo đƣợc sản phẩm phục vụ phát triển kinh tế, xã hội (Huỳnh Thị Ánh và
cs, 2009)[1].
2.3. Giới thiệu chung về công nghệ sinh học (CNSH)
2.3.1. Khái quát về Công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học môi trƣờng là công nghệ sinh học đƣợc áp dụng và
đƣợc sử dụng để nghiên cứu môi trƣờng tự nhiên. công nghệ sinh học môi
trƣờng cũng có thể hàm ý rằng một trong những cố gắng khai thác quá trình
sinh học cho việc sử dụng và khai thác thƣơng mại. Hiệp hội Quốc tế về Công
nghệ sinh học môi trƣờng xác định công nghệ sinh học môi trƣờng là "sự phát

triển, sử dụng và quy định của các hệ thống sinh học để xử lý môi trƣờng bị ô
nhiễm (đất, nƣớc, không khí), và cho các quá trình thân thiện môi trƣờng
(công nghệ sản xuất xanh và phát triển bền vững)[11].
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở : hoạt động của vi sinh vật có khả
năng phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong NT. Các vi sinh vật sử
dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm chất dinh dƣỡng và tạo năng
lƣợng. Chúng nhận các chất dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng, sinh
sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ
vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa (Dƣ Ngọc Thành và Trần Hải
Đăng, 2016)[10].
Cho đến nay ngƣời ta đã xác định đƣợc rằng, các vi sinh vật có thể
phân hủy đƣợc tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất
hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Mức độ phân hủy và thời gian phân hủy phụ thuộc
trƣớc hết vào cấu tạo các chất hữu cơ, độ hòa tan trong nƣớc và hàng loạt các
yếu tố ảnh hƣởng khác (Lƣơng Đức Phẩm, 2009)[6].


11

Xử lý nƣớc thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đƣa dòng
thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải đƣợc xử lý và phân
hủy theo chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá trình xử lý là các chất
thải đƣợc chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (đủ tiêu chuẩn) [13].
Nƣớc thải đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp sinh học sẽ đƣợc đặc trƣng
bằng chỉ tiêu COD và BOD.
Tự làm sạch: do trong môi trƣờng có các vi khuẩn giúp cho quá trình
chuyển hóa, phân hủy chất hữu cơ nên khi XLNT cần xem xét nƣớc thải có
các vi sinh vật hay không để lợi dụng sự có mặt của nó và nếu có thì tạo điều
kiện tốt nhất cho các vi sinh vật phát triển (Nguyễn Thị Hƣờng, 2014)[5].
Phân loại:

+ Phƣơng pháp hiếu khí
+ Phƣơng pháp kỵ khí
2.3.2. Khái niệm công nghệ sinh học
Công nghệ sinh học (CNSH) là một lĩnh vực công nghệ cao dựa trên
nền tảng khoa học về sự sống, kết hợp với quy trình và thiết bị kỹ thuật nhằm
tạo ra các công nghệ khai thác các hoạt động sống của vi sinh vật, tế bào thực
vật và động vật để sản xuất ở quy mô công nghiệp các sản phẩm sinh học có
chất lƣợng cao, phục vụ cho lợi ích, nhu cầu của con ngƣời đồng thời phát
triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trƣờng (Dƣ Ngọc Thành và Trần Hải
Đăng, 2016)[10].
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học chủ yếu là dựa vào hoạt
động sống của các vi khuẩn dị dƣỡng hoại sinh có trong nƣớc thải. Các vi
sinh vật này sử dụng các chất hữu cơ có trong nƣớc thải và một số khoáng
chất làm nguồn dinh dƣỡng cho hoạt động sống của chúng và đồng thời các
chất hữu cơ này sẽ đƣợc phân giải thành hợp chất vô cơ đơn giản. Mục đích


12

của quá trình này là khử BOD và COD (Dƣ Ngọc Thành và Hà Đình Nghiêm,
2016)[8].
Trong quá trình xử lý này, con ngƣời không tác động trực tiếp các biện
pháp lý hóa vào quy trình khép kín, do đó lƣợng nƣớc thải sau khi xử lý đƣợc
đƣa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đổi thành phần tính chất.
Biện pháp sinh học để xử lý nƣớc thải có thể làm sạch hoàn toàn các
loại nƣớc thải công nghiệp chứa các loại chất bẩn hoà tan hoặc phân tán nhỏ.
Do vậy biện pháp này thƣờng dùng sau khi loại bỏ các tạp chất phân tán thô
ra khỏi chất thải [14].
2.3.3. Vi sinh vật trong xử lý nước thải
2.3.3.1. Khái niệm vi sinh vật và tầm quan trọng của vi sinh vật

 Khái niệm:
Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thƣớc nhỏ, không quan
sát đƣợc bằng mắt thƣờng mà phải sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật
không tƣơng đƣơng với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học.
Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên
sinh... [16].
Vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thiên nhiên cũng nhƣ
trong cuộc sống của con ngƣời. Nó biến đá mẹ thành đất trồng, nó làm giàu
chất hữu cơ trong đất, nó tham gia vào tất cả các vòng tuần hoàn vật chất
trong tự nhiên. Nó là các khâu quan trọng trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh
thái. Nó đóng vai trò quyết định trong quá trình tự làm sạch các môi trƣờng tự
nhiên (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Trong bảo vệ môi trƣờng, ngƣời ta đã sử dụng vi sinh vật làm sạch môi
trƣờng, xử lý các chất thải độc hại. Sử dụng vi sinh vật trong việc chế tạo
phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hại cho môi trƣờng,
bảo vệ mối cân bằng sinh thái (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].


13

 Đặc điểm chung:
- Kích thƣớc nhỏ bé: kích thƣớc vi sinh vật thƣờng đƣợc đo bằng micromet.
- Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh. Vi khuẩn lactic (Lactobacillus)
trong 1 giờ có thể phân giải một lƣợng đƣờng lactozơ nặng hơn 1000-10000
lần khối lƣợng của chúng.
- Sinh trƣởng nhanh, phát triển mạnh. So với các sinh vật khác thì vi
sinh vật có tốc độ sinh trƣởng cực kì lớn.
- Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị.
- Phân bố rộng, chủng loại nhiều.
- Do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lƣợng loài vi sinh vật tìm

đƣợc ngày càng tăng.
- VSV gồm nhiều nhóm phân loại khác nhau, là những cơ thể đơn bào
hay tập hợp đơn bào, có kích thƣớc hiển vi (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].

 Vai trò của vi sinh vật:
- Trong tự nhiên:
Tích cực:
+ Vi sinh vật là mắt xích quan trọng trong các chu trình chuyển hóa vật
chất và năng lƣợng trong tự nhiên.
+ Tham gia vào việc gìn giữ tính bền vững của hệ sinh thái và bảo vể
môi trƣờng.
Tiêu cực:
+ Gây bệnh cho ngƣời, động – thực vật.
+ Là nguyên nhân gây hƣ hỏng thực phẩm.
- Trong nghiên cứu di truyền: Là đối tƣợng lí tƣởng trong công nghệ di
truyền, công nghệ sinh học…
- Bảo vệ môi trƣờng: Vi sinh vật tham gia tích cực vào quá trình phân
giải các phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh hoạt …


14

 Tầm quan trọng:
Vi sinh vật sống trong đất và trong nƣớc tham gia tích cực vào quá
trình phân giải các xác hữu cơ biến chúng thành CO2 và các hợp chất vô cơ
khác dùng làm thức ăn cho cây trồng. Các vi sinh vật cố định nitơ thực hiện
việc biến khí nitơ (N2) trong không khí thành hợp chất nitơ (NH3, NH4+)
cung cấp cho cây cối. Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất khó tan
chứa P, K, S và tạo ra các vòng tuần hoàn trong tự nhiên. Vi sinh vật còn
tham gia vào quá trình hình thành chất mùn (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].

Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong năng lƣợng (sinh khối hoá thạch
nhƣ dầu hoả, khí đốt, than đá). Trong các nguồn năng lƣợng mà con ngƣời hy
vọng sẽ khai thác mạnh mẽ trong tƣơng lai có năng lƣợng thu từ sinh khối. Sinh
khối là khối lƣợng chất sống của sinh vật (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Vi sinh vật là lực lƣợng sản xuất trực tiếp của ngành công nghiệp lên
men bởi chúng có thể sản sinh ra rất nhiều sản phẩm trao đổi chất khác nhau
(các loại axit, enzim, rƣợu, các chất kháng sinh, các axit amin, các vitamin...)
(Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
2.3.4. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí
2.3.4.1. Định nghĩa
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng
các vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ thích hợp có trong nƣớc thải
trong điều kiện đƣợc cung cấp oxy liên tục (Dƣ Ngọc Thành và Hà Đình
Nghiêm, 2016)[8].
Các phƣơng pháp hiếu khí: dùng để loại các chất hữu cơ dễ bị vi sinh
phân hủy ra khỏi nguồn nƣớc. Các chất này đƣợc các vi sinh hiếu khí oxy hóa
bằng oxy hòa tan trong nƣớc [16].
- Quá trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
- Ôxy hóa các chất hữu cơ:
Enzyme
CxHyOz + O2

→

CO2 + H2O + ΔH


15

- Tổng hợp tế bào mới:

Enzyme
CxHyOz + O2 + NH3 → Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2)+ CO2 + H2O - ΔH
- Phân hủy nội bào:
Enzyme
C5H7O2 + O2
→
5 CO2 + 2H2O + NH3 ± ΔH
Trong 3 loại phản ứng ΔH là năng lƣợng đƣợc sinh ra hay hấp thu vào.
Các chỉ số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa
(Lƣơng Đức Phẩm, 2009)[6].
Trong các quá trình xử lý sinh học hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự
nhiên hay nhân tạo. Trong quy trình xử lý nhân tạo, ngƣời ta tạo điều kiện tối
ƣu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu quả
cao xuất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá
trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành.
Xử lý sinh học hiếu khí với VSV sinh trƣởng dạng dính bám nhƣ quá
trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể
lọc phản ứng nitrat hóa với màng cố định [14].
Aerotank
2.3.4.2. Phân loại
Sinh trƣởng lơ
lửng

Công nghệ
hiếu khí

Hồ sinh học hiếu
khí

Hiếu khí tiếp xúc

Xử lý sinh học
theo mẻ

Lọc hiếu khí

Sinh trƣởng dính
bám

Lọc sinh học nhò
giọt
Đĩa quay sinh
học

Hình 2.1: Sơ đồ phân loại các công nghệ xử lý hiếu khí


16

 Quá trình hiếu khí sinh trƣởng lơ lửng
- Aerotank: là công trình xử lý nƣớc thải có dạng bể đƣợc thực hiện
nhờ bùn hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm thoáng, khuấy đảo liên
tục. Với điều kiện nhƣ vậy, bùn đƣợc phát triển ở trạng thái lơ lửng và hiệu
suất phân hủy (oxy hóa) các hợp chất hữu cơ là khá cao.
Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nƣớc thải, hình
thành những bông cặn có khả năng hấp thu và phân hủy các chất hữu cơ khi
có mặt oxy (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009[1].
- Các vi sinh vật thƣờng tồn tại ở trạng thái huyền phù. Bể đƣợc sục khí
để đảm bảo yêu cầu oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Huyền
phù lỏng của các vi sinh vật trong bể thông khí đƣợc gọi chung là chất lỏng

hỗn hợp và sinh khối (MLSS)
Khi nƣớc thải đi vào bể thổi khí (bể aeroten), các bông bùn hoạt tính
đƣợc hình thành mà hạt nhân của nó là các phần tử cặn lơ lửng.
Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cƣ trú, phát triển dần cùng với các động
vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả
năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ.
Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất hữu cơ và chất ding dƣỡng (N,
P) lam thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và
thành tế bào mới (Huỳnh Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Dẫn đến trong bể Aeroten lƣợng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó
đƣợc tách ra tại bể lắng đợt 2, một phần đƣợc quay trở lại đầu bể aeroten để
tham gia xử lý nƣớc thải theo chu trình mới. Quá trình cứ tiếp diễn đến khi
chất thải cuối cùng không thể là thức ăn của các vi sinh vật đƣợc nữa (Huỳnh
Thị Ánh và cs, 2009)[1].
Nếu trong nƣớc thải đậm đặc chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời
gian để chuyển hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải đƣợc tách riêng và