Nghiên cứu xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn TFC kết hợp tạo cảnh quan môi trường

MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... v
MỞ ĐẦU................................................................................................................. 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................ 1
2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................... 1

3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 2

4.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................ 2

4.1.

Đối tượng nghiên cứu ............................................................................... 2

4.2.

Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 2

5.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 2

5.1.

Phương pháp luận .................................................................................... 2

5.2.

Phương pháp thực nghiệm ...................................................................... 4

6.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI............................................................................... 4

6.1.

Ý nghĩa khoa học ...................................................................................... 4

6.2.

Ý nghĩa thực tiễn....................................................................................... 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 6
1.1. Tổng quan về nguồn nước thải .................................................................... 6
1.1.1. Tổng quan về nguồn nước và nước thải .................................................. 6
1.1.2. Tổng quan về nước thải sinh hoạt ............................................................ 8
1.1.3. Các thông số đặt trưng của nước thải ...................................................... 9
1.1.4. Tác hại của nước thải.............................................................................. 14
1.2. Tổng quan về phương pháp TFC .............................................................. 16
1.2.1. Tổng quan về phương pháp xử lý sinh học hiếu khí ............................. 16
1.2.2. Tổng quan về phương pháp bãi lọc ........................................................ 20
1.2.3. Tổng quan về hồ sinh học ....................................................................... 28
1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................. 31

1.3.1. Ngoài nước ............................................................................................... 31


1.3.2. Trong nước .............................................................................................. 33
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................ 36
2.1. Vật liệu nghiên cứu ..................................................................................... 36
2.2. Mô hình nghiên cứu .................................................................................... 37
2.2.1. Vật liệu xây dựng mô hình ...................................................................... 37
2.2.2. Xây dựng mô hình nghiên cứu ............................................................... 37
2.3. Bố trí thí nghiệm ......................................................................................... 39
2.3.1. Chạy thích nghi vi sinh vật...................................................................... 39
2.3.2. Chạy thích nghi cây cây Lan Ý ............................................................... 40
2.3.3. Khảo sát quá trình chạy tĩnh ................................................................... 40
2.3.4. Khảo sát quá trình chạy động ................................................................. 40
2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 40
2.4.1. Phương pháp tổng hợp, biên hội tài liệu ................................................ 40
2.4.2. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu................................................ 40
2.4.3. Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm .......................... 41
2.4.5. Phương pháp xử lí số liệu thống kê ........................................................ 43
2.4.6. Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của các chuyên gia......... 43
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 44
3.1. Kết quả thích nghi mô hình ....................................................................... 44
3.1.1. Thích nghi bể hoạt tính hiếu khí ............................................................ 44
3.1.2. Thích nghi cây Lan Ý .............................................................................. 45
3.2. Kết quả vận hành mô hình ......................................................................... 46
3.2.1. Giai đoạn chạy tĩnh ................................................................................. 46
3.2.2. Giai đoạn chạy động ................................................................................ 59
3.3. Đề xuất hướng phát triển của mô hình ..................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 67
1. KẾT LUẬN.................................................................................................. 67

2.

KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 69
PHỤ LỤC

ii


COD

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Nhu cầu oxy hóa học

BOD

Nhu cầu oxy sinh học

TSS

Tổng chất rắn lơ lững

TN

Tổng Nito

TP

Tổng Photphat

DO

Oxy hòa tan

VSV

Vi sinh vật

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Phương pháp phân tích các thông số thí nghiệm ............................................. 4
Bảng 1.1: Khoảng giá trị nhiệt độ ............................................................................... 20
Bảng 2.1. Vật liệu lọc trong bãi lọc ngầm .................................................................. 37
Bảng 2.2 Phương pháp phân tích các thông số ........................................................... 41
Bảng 2.3. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép
trong nước thải sinh hoạt ............................................................................................. 42
Bảng 3.1 Kết quả xử lý COD ở gian đoạn thích nghi của bể hoạt tính hiếu khí ........ 44
Bảng 3.2 Kết quả xử lý COD của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh ............................. 46
Bảng 3.3 Kết quả xử lý BOD của bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh .............. 47
Bảng 3.4 Kết quả xử lý TSS của bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh ............... 48
Bảng 3.5 Kết quả xử lý TN của bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh ................. 49
Bảng 3.6 Kết quả xử lý TP của bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh.................. 50
Bảng 3.7 Kết quả xử lý COD của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh .......................... 51
Bảng 3.8 Kết quả xử lý BOD của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh .......................... 52
Bảng 3.9 Kết quả xử lý TSS của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ............................ 53
Bảng 3.10 Kết quả xử lý TN của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ........................... 54
Bảng 3.11 Kết quả xử lý TP của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ............................ 55

Bảng 3.12. Kết quả khảo sát tỉ lệ cá sống của hồ sinh học ......................................... 56
Bảng 3.13. Bảng tổng hợp kết quả phân tích .............................................................. 57
Bảng 3.14. Kết quả xử lý COD của mô hình giai đoạn chạy động ............................. 58
Bảng 3.15. Kết quả xử lý BOD của mô hình giai đoạn chạy động ............................. 59
Bảng 3.16. Kết quả xử lý TSS của mô hình giai đoạn chạy động .............................. 60
Bảng 3.17. Kết quả xử lý TN của mô hình giai đoạn chạy động ................................ 61
Bảng 3.18. Kết quả xử lý TP của mô hình giai đoạn chạy động................................. 62
Bảng 3.19. Kết quả khảo sát lượng cá sống sót giai đoạn chạy động………………. 63

iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 3
Hình 1.1. Tỉ lệ giữa các loại nước trên thế giới (Liêm, 1990) ...................................... 7
Hình 1.2: Các giải đoạn tăng trưởng của tế bào vi sinh vật ........................................ 18
Hình 1.3. Mô hình baĩ lo ̣c có dòng chảy bề mă ̣t (SFW) ............................................. 23
Hình 1.4. Mô hiǹ h baĩ lo ̣c với dòng chảy ngang dưới mă ̣t đấ t (HSF) ........................ 25
Hình 1.5. Mô hiǹ h baĩ lo ̣c với dòng chảy thẳ ng đứng (VSF) ..................................... 25
Hình 1.6. Hồ sinh học ................................................................................................. 29
Hình 1.7. Trạm xử lý FCR tại Thẩm Quyến, Trung Quốc .......................................... 32
Hình 1.8. Trạm xử lý FCR Gencay, Pháp” ................................................................. 33
Hình 1.9. Mô hình BASTAF – Bãi lọc ngầm ............................................................. 34
Hình 1.10. Khuôn viên trạm xử lý nước thải .............................................................. 35
Hình 2.1. Sỏi và cát lọc ............................................................................................... 36
Hình 2.2. Cây Lan Ý ................................................................................................... 37
Hình 2.3. Mô hình 3D ................................................................................................. 38
Hình 2.4. Mô hình thực tế ........................................................................................... 38
Hình 3.1. Hiệu quả xử lý của mô hình giai đoạn chạy thích nghi............................... 45
Hình 3.2 Hiệu suất xử lý COD của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh ........................... 46

Hình 3.3. Hiệu suất xử lý BOD của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh .......................... 47
Hình 3.4. Hiệu suất xử lý TSS của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh ........................... 48
Hình 3.5. Hiệu suất xử lý Tn của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh .............................. 49
Hình 3.6. Hiệu suất xử lý TP của bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh.............................. 50
Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ........................ 51
Hình 3.8 Hiệu suất xử lý BOD của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ........................ 52
Hình 3.9 Hiệu suất xử lý TSS của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ......................... 53
Hình 3.10 Hiệu suất xử lý TN của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh ......................... 54
Hình 3.11 Hiệu suất xử lý TP của bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh.......................... 55

v


Hình 3.12. Tỉ lệ cá sống sót ở hồ sinh học .................................................................. 56
Hình 3.13. Trình tự xử lý của mô hình hợp khối ........................................................ 57
Hình 3.14. Hiệu suất xử lý của bể hiếu khí và bãi lọc ngầm ...................................... 58
Bảng 3.15. Hiệu suất xử lý COD của mô hình giai đoạn chạy động .......................... 59
Bảng 3.16. Hiệu suất xử lý BOD của mô hình giai đoạn chạy động .......................... 60
Bảng 3.17. Hiệu suất xử lý TSS của mô hình giai đoạn chạy động............................ 61
Bảng 3.18. Hiệu suất xử lý TN của mô hình giai đoạn chạy động ............................. 62
Bảng 3.19. Hiệu suất xử lý TP của mô hình giai đoạn chạy động .............................. 63
Hình 3.20 Tỉ lệ cá sống sót giai đoạn chạy động ........................................................ 64
Hình 3.21. Mô hình áp dụng quy mô nhỏ ................................................................... 65
Hình 3.22. Mô hình áp dụng quy mô lớn .................................................................... 65

vi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước trong tự nhiên bao
gồm toàn bộ nước từ các đại dương, biển vịnh sông hồ, ao suối, nước ngầm... Trên
trái đất nước ngọt chiếm một tỉ lệ rất nhỏ so với nước mặn. Nước mặt rất cần thiết
cho sự sống và phát triển, nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia
vào các phản ứng sinh hóa và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu
có nước thì ở đó có sự sống. Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp,
công nghiệp và dịch vụ. Sau khi sử dụng thì nước trở thành nước thải và chúng sẽ bị
ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ
phát triển cao của các ngành công, nông nghiệp… Chúng đã để lại rất nhiều hậu quả
phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang là mối nguy
đáng lo ngại rất nhiều người cũng như rất nhiều quốc gia trên thế giới.
Sự phát triển nhanh chóng của các khu vực đô thị đang làm gia tăng nhu cầu sử
dụng nước sinh hoạt cũng như thương mại, kéo theo lượng nước thải ngày càng lớn.
Tuy nhiên hiện nay hệ thống xử lý nước thải của cả nước chỉ đáp ứng được từ 12 –
13% nước thải sinh hoạt. Toàn bộ nước thải sinh hoạt chưa được xử lý được thải
trực tiếp ra sông, hồ, ao các con kênh, rạch... Vì vậy, dẫn đến tình trạng ô nhiễm
nguồn nước và bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng
tới sức khỏe của con người và các loài động thực vật sống gần khu vực xã thải.
Trước tình hình trên, cần phải tìm ra giải pháp để giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước.
Vì vậy, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng
chuỗi thức ăn TFC kết hợp tạo cảnh quan môi trường” là hết sức cần thiết.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
− Xây dựng mô hình xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn.
− Đánh giá khả năng xử lý nước thải của mô hình.
− Đánh giá tính khả thi của mô hình khi áp dụng thực tế.

1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
− Tổng quan về nước thải, nước thải sinh hoạt và vấn đề môi trường.
− Tổng quan về phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, bãi lọc trồng cây và
phương pháp FCR.
− Xây dựng mô hình và vận hành mô hình tại phòng thí nghiệm.
− Xử lý số liệu thực nghiệm và đánh giá hiệu quả xử lý các chỉ tiêu TSS, COD,
BOD, TN, TP của mô hình.
− Xác định các thông số động học của mô hình.
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
4.1. Đối tượng nghiên cứu
− Đối tượng nghiên cứu là nước thải sinh hoạt ở hộ gia đình tại địa chỉ
248/23/13/2 Nguyễn Thái Bình, P.12, Q.Tân Bình, Tp.HCM.
− Sử dụng mô hình bể sinh học hiếu khí kết hợp chuỗi phản ứng thức ăn.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
− Nghiên cứu được tiến hành từ tháng 3 – 7/2018.
− Mô hình được đặt tại Phòng thí nghiệm thuộc Trung tâm Đào tạo Nhân lực
chất lượng cao Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM.
− Phân tích mẫu tại Phòng thí nghiệm thuộc Trung tâm Đào tạo Nhân lực chất
lượng cao Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5.1. Phương pháp luận
Đề tài dựa trên phương pháp thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu
các thông tin. Trên cơ sở đó, đề tài lập ra khung nghiên cứu cho phương pháp
luận cụ thể như sau:

2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tổng quan về nước thải
Các phương pháp xử lý

Thu thập dữ liệu

Tình hình xử lý nước thải hiện nay
Phân tích số liệu,
lựa chon phương
pháp xử lý

Xử lý nước thải sinh hoạt hộ gia đình
Phương pháp TFC kết hợp tạo cảnh
quan
Bể hiếu
khí

Bãi lọc
ngầm

Hồ thuỷ
sinh

Lựa chọn địa điểm lấy mẫu

Mẫu nước thải

Xác định các thông số đầu vào
Thiết kế mô hình trên công cụ vẽ 3D

Xây dựng mô hình
Xây dựng mô hình thực nghiệm

Chạy thích nghi
Hiệu quả xử lý
Vận hành mô hình

Chạy tĩnh
Khảo sát

Thông số động học

Chạy động
Chỉ thị sinh học

Đánh giá hiệu quả,
khả năng áp dụng
vào thực tế của mô
hình
Hình 1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5.2. Phương pháp thực nghiệm
− Phương pháp thu thập tài liệu: dữ liệu được thu thập từ kết quả nghiên cứu,
các tài liệu và các trang web liên quan.
− Phương pháp khảo sát thực địa: tiến hành khảo sát vể tính chất và thành phần

nước thải.
− Phương pháp xây dựng mô hình: vận hành mô hình mô phỏng ở quy mô
phòng thí nghiệm để xử lý nước thải.
− Phương pháp phân tích: các thông số đo và phương pháp phân tích tương ứng
bảng sau:
Bảng 1: Phương pháp phân tích các thông số thí nghiệm
STT

Thông số

Phương pháp phân tích

1

COD

Phương pháp đun kín (K2Cr2O7)

2

BOD

Phương pháp oxy hóa ướt

3

SS

Phương pháp khối lượng

4

Nitơ tổng

Phương pháp chưng cất Kjeldahl

5

Photpho

Phương pháp so màu

− Phương pháp so sánh: Sau khi đã có kết quả phân tích các chỉ tiêu trong nguồn
thải, người nghiên cứu đem kết quả đó để so sánh với tiêu chuẩn hoặc qui
chuẩn Việt Nam từ đó có thể biết được nồng độ của các chỉ tiêu trong nguồn
thải có vượt mức quy định hay không. So sánh với QCVN 14MT:2015/BTNM
− Phương pháp tư vấn chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia
6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
6.1. Ý nghĩa khoa học
− Nghiên cứu kết hợp quá trình tạo màng vi sinh vật nhân tạo và hệ sinh thái
nhân tạo cho vi sinh vật sinh sôi phát triển, trong hệ thống xử lý bằng phương
4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

pháp FCR (Food – Chain – Reactor) nhằm tăng cường hiệu quả xử lý. Giảm
chi phí vận hành và xây dựng
− Theo dõi khả năng xử lý của hệ thống FCR với nước thải có hàm lượng chất
hữu cơ cao trong thực tế

− Mô hình FCR cải tiến có chất lượng và khả năng xử lý cao hơn
− Kết quả nghiên cứu của đề tài được thu thập từ quá trình nghiên cứu thực
nghiệm có căn cứ khoa học rỏ ràng
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
− Công nghệ FCR có ưu điểm xử lý triệt để đồng thời COD, Nitơ, Photpho
trong một hệ thống nhằm đáp ứng yêu cầu xả thải nghiêm ngặt theo tính chất
môi trường Việt Nam hiện tại và trong tương lai
− Áp dụng thích hợp cho các công trình xử lý nước thải sinh hoạt vừa và nhỏ,
chi phí đầu tư vận hành thấp, tiết kiệm diện tích xây dựng, chi phí xây dựng.
− Tạo cảnh quan đẹp và không phát sinh mùi hôi hoàn toàn phù hợp với môi
trường đô thị.

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguồn nước thải
1.1.1.

Tổng quan về nguồn nước và nước thải

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên trái đất.
Nếu không có nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện, thiếu nước thì cả nền
văn minh hiện nay cũng không tồn tại được. Từ xưa, con người đã biết đến vai trò
quan trọng của nước, các nhà khoa học cổ đại đã coi nước là thành phần cơ bản của
vật chất và trong quá trình phát triển của xã hội loài người thì các nền văn minh lớn
của nhân loại đều xuất hiện và phát triển trên lưu vực của các con sông lớn như: nền
văn minh Lưỡng Hà ở Tây Á nằm ở lưu vực hai con sông lớn là Tigre và Euphrate

(thuộc Irak hiện nay); nền văn minh Ai Cập ở hạ lưu sông Nil, nền văn minh sông
Hằng ở Ấn Ðộ, nền văn minh Hoàng Hà ở Trung Quốc, nền văn minh sông Hồng ở
Việt Nam ... Nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình diễn ra trong tự
nhiên và trong cuộc sống của con người. Từ 3.000 năm trước Công Nguyên, người
Ai Cập đã biết dùng hệ thống tưới nước để trồng trọt và ngày nay con người đã
khám phá thêm nhiều khả năng của nước đảm bảo cho sự phát triển của xã hội trong
tương lai: nước là nguồn cung cấp thực phẩm và nguyên liệu công nghiệp dồi dào,
nước rất quan trọng trong nông nghiệp, công nghiệp, trong sinh hoạt, thể thao, giải
trí và cho rất nhiều hoạt động khác của con người. Ngoài ra nước còn được coi là
một khoáng sản đặc biệt vì nó tàng trữ một nguồn năng lượng lớn và lại hòa tan
nhiều vật chất có thể khai thác phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt của con người. Trong
công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu và nguồn năng lượng, làm
dung môi, làm chất tải nhiệt và dùng để vận chuyển nguyên vật liệu... Nước bao phủ
71% diện tích của quả đất trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt. Nước
giữ cho khí hậu tương đối ổn định và pha loãng các yếu tố gây ô nhiễm môi trường,
nó còn là thành phần cấu tạo chính yếu trong cơ thể sinh vật, chiếm từ 50%-97%
trọng lượng của cơ thể, chẳng hạn như ở người nước chiếm 70% trọng lượng cơ thể
và ở sứa biển nước chiếm tới 97%. Trong 3% lượng nước ngọt có trên quả đất thì có
khoảng hơn 3/4 lượng nước mà con người không sử dụng được vì nó nằm quá sâu
6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trong lòng đất, bị đóng băng, ở dạng hơi trong khí quyển và ở dạng tuyết trên lục
điạ... chỉ có 0, 5% nước ngọt hiện diện trong sông, suối, ao, hồ mà con người đã và
đang sử dụng. Tuy nhiên, nếu ta trừ phần nước bị ô nhiễm ra thì chỉ có khoảng
0,003% là nước ngọt sạch mà con người có thể sử dụng được và nếu tính ra trung
bình mỗi người được cung cấp 879.000 lít nước ngọt để sử dụng (Miller, 1988).

Hình 1.1. Tỉ lệ giữa các loại nước trên thế giới (Liêm, 1990)
Nước tự nhiên là nước mà chất lượng và số lượng của nó được hình thành dưới ảnh
hưởng của các quá trình tự nhiên không có sự tác động của con người. Tùy theo độ
khoáng, nước chia ra làm: nước ngọt (lượng muối < 1g/l), nước lợ (10 - 50 g/l) và
nước muối (> 50 g/l). Nước ngọt chia làm: nước khoáng ít (đến 200mg/l), khoáng
trung bình (200 - 500mg/l), nước khoáng cao (từ 500 - 1000 mg/l).
Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô
nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải
sinh hoạt, nước khí quyển và nước thải công nghiệp.
− Nước thải sinh hoạt: là nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước
rửa sàn nhà... Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng đặc
7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không
bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat,
nitơ); vi trùng; chất rắn và mùi.
− Nước khí quyển: được hình thành do mưa và chảy ra từ đồng ruộng. Chúng
bị ô nhiễm bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau. Nước trôi qua khu vực
dân cư, khu sản xuất công nghiệp, có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa
chất, vi trùng... Còn nước chảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc
sát trùng, phân bón...
− Nước thải công nghiệp: xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu
hữu cơ và vô cơ. Trong các quá trình công nghệ các nguồn nước thải là:
● Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và
các sản phẩm phản ứng)
● Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được
tách ra trong qua trình chế biến.

● Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị .
● Dung dịch nước cái.
● Nước chiết, nước hấp thụ.
● Nước làm nguội.
● Các nước khác như: nước bơm chân không, từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ
thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc...
1.1.2.
1.1.2.1.

Tổng quan về nước thải sinh hoạt
Nguồn gốc

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rữa, vệ sinh cá nhân,.. chúng thường được
thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công
cộng khác. Lượng nước thải của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu
chuẩn cấp nước và đặc điểm hệ thống thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt
cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước của nhà máy nước hay
các trạm cấp nước hiện có. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên một
đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Nước thải sinh hoạt ở
các trung tâm đô thị thường được thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông
rạch, còn ở 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.

1.1.2.2.

Thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt

Thành phần nước thải sinh hoạt gồm hai loại:
• Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh
• Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất
rửa trôi kết quả của làm vệ sinh sàn nhà
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dể bị phân hủy sinh học, người ra
còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như protein (40-50%),
hydrat cacbon (40-50%). Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động
trong khoảng 150-450 mg/l theo trọng lượng khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ
khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp
kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một trong những nguồn
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
1.1.3.
1.1.3.1.

Các thông số đặt trưng của nước thải
Thông số vật lý vật lý

❖ Hàm lượng chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) có thể
có bản chất là:
Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);
Các chất hữu cơ không tan;
Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…).
Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong
quá trình xử lý.

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

❖ Mùi
Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thôi. Các hợp chất khác,
chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều
kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cảH2S.
❖ Độ màu
Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc
do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị
đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)
Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng
để đánh giá trạng thái chung của nước thải.
1.1.3.2.

Thông số hóa học

❖ Độ pH của nước:
pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được
dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.
Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước.
pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng
đến các quá trình trao chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý
nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường
❖ Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD):
Theo định nghĩa, nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất
hữu cơ trong nước bằng phương pháp hóa học (sử dụng tác nhân oxy hóa mạnh),
về bản chất, đây là thông số được sử dụng để xác định tổng hàm lượng các chất

hữu cơ có trong nước, bao gồm cả nguồn gốc sinh vật và phi sinh vật.
Trong môi trường nước tự nhiên, ở điều kiện thuận lợi nhất cũng cần đến 20 ngày
để quá trình oxy hóa chất hữu cơ được hoàn tất. Tuy nhiên, nếu tiến hành oxy
hóa chất hữu cơ bằng chất oxy hóa mạnh (mạnh hơn hẳn oxy) đồng thời lại thực
hiện phản ứng oxy hóa ở nhiệt độ cao thì quá trình oxy hóa có thể hoàn tất trong
thời gian rút ngắn hơn nhiều. Đây là ưu điểm nổi bật của thông số này nhằm có
được số liệu tương đôi về mức độ ô nhiễm hữu cơ trong thời gian rất ngắn.
10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói
chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy
sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp.
❖ Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD):
Về định nghĩa, thông số BOD của nước là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân
hủy chất hữu cơ trong điều kiện chuẩn: 20°c, ủ mẫu 5 ngày đêm, trong bóng tối,
giàu oxy và vi khuẩn hiếu khí. Nói cách khác, BOD biểu thị lượng giảm oxy hòa
tan sau 5 ngày. Thông sô BOD5 sẽ càng lớn nếu mẫu nước càng chứa nhiều chất
hữu cơ có thể dùng làm thức ăn cho vi khuẩn, hay là các chất hữu cơ dễ bị phân
hủy sinh học (Carbonhydrat, protein, lipid..)
BOD là một thông số quan trọng:
Là chỉ tiêu duy nhất để xác định lượng chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh
học trong nước và nước thải;
Là tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng các dòng thải chảy vào các thuỷ vực thiên
nhiên;
Là thông số bắt buộc để tính toán mức độ tự làm sạch của nguồn nước phục vụ
công tác quản lý môi trường.
❖ Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen – DO):

Tất cả các sinh vật sông đều phụ thuộc vào oxy dưới dạng này hay dạng khác để
duy trì các tiến trình trao đổi chất nhằm sinh ra năng lượng phục vụ cho quá trình
phát triển và sinh sản của mình. Oxy là yếu tố quan trọng đồi với con người cũng
như các thủy sinh vật khác.
Oxy là chất khí hoạt động hóa học mạnh, tham gia mạnh mẽ vào các quá trình
hóa sinh học trong nước:
Oxy hóa các chất khử vô cơ: Fe2+, Mn2+, S2-, NH3..
Oxy hóa các chất hữu cơ trong nước, và kết quả của quá trình này là nước nhiễm
bẩn trở nên sạch hơn. Quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch của nước
tự nhiên, được thực hiện nhờ vai trò quan trọng của một sô” vi sinh vật hiếu khí
trong nước.
11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Oxy là chất oxy hóa quan trọng giúp các sinh vật nước tồn tại và phát triển.
Các quá trình trên đều tiêu thụ oxy hòa tan. Như đã đề cập, khả năng hòa tan của
Oxy vào nước tương đôi thấp, do vậy cần phải hiểu rằng khả năng tự làm sạch
của các nguồn nước tự nhiên là rất có giới hạn. Cũng vì lý do trên, hàm lượng
oxy hòa tan là thông số đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn chất hữu cơ của nước
mặt.
❖ Nitơ và các hợp chất chứa nitơ:
Nitơ là nguyên tố quan trọng trong sự hình thành sự sồng trên bề mặt Trái Đất.
Nitơ là thành phần cấu thành nên protein có trong tế bào chất cũng như các acid
amin trong nhân tế bào. Xác sinh vật và các bã thải trong quá trình sông của
chúng là những tàn tích hữu cơ chứa các protein liên tục được thải vào môi
trường với lượng rất lớn. Các protein này dần dần bị vi sinh vật dị dưỡng phân
hủy, khoáng hóa trở thành các hợp chất Nitơ vô cơ như NH4+, NO2–, NO3– và
có thể cuối cùng trả lại N2 cho không khí.

Như vậy, trong môi trường đất và nước, luôn tồn tại các thành phần chứa Nito: từ
các protein có cấu trúc phức tạp đến các acid amin đơn giản, cũng như các ion
Nitơ vô cơ là sản phẩm quá trình khoáng hóa các chất kể trên:
Các hợp chất hữu cơ thô đang phân hủy thường tồn tại ở dạng lơ lửng trong
nước, có thể hiện diện với nồng độ đáng kể trong các loại nước thải và nước tự
nhiên giàu protein.
Các hợp chất chứa Nito ở dạng hòa tan bao gồm cả Nito hữu cơ và Nito vô cơ
(NH4+,NO3–,NO2–)
Thuật ngữ “Nitơ tổng” là tổng Nito tồn tại ở tất cả các dạng trên. Nitơ là một chất
dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển của sinh vật.
❖ Phospho và các hợp chất chứa phospho:
Nguồn gốc các hợp chất chứa Phospho có liên quan đến sự chuyển hóa các chất
thải của người và động vật và sau này là lượng khổng lồ phân lân sử dụng trong
nông nghiệp và các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa phosphate sử dụng trong sinh
hoạt và một số ngành công nghiệp trôi theo dòng nước.
12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong các loại nước thải, Phospho hiện diện chủ yếu dưới các dạng phosphate.
Các hợp chất Phosphat được chia thành Phosphat vô cơ và phosphat hữu cơ.
Phospho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đôi với sự phát triển của sinh
vật. Việc xác định p tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá
trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thông xử lý chất thải
bằng phương pháp sinh học (tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1).
Phospho và các hợp chất chứa Phospho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú
dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát
triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam.
❖ Chất hoạt động bề mặt:

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước
tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước. Nguồn tạo ra các
chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và
trong một số ngành công nghiệp.
1.1.3.3.

Thông số vi sinh vật học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho
người. Chúng vốn không bắt nguồn từ nước mà cần có vật chủ để sông ký sinh, phát
triển và sinh sản. Một sô” các sinh vật gây bệnh có thể sông một thời gian khá dài
trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, vi rút, giun sán.
❖ Vi khuẩn:
Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về đường ruột,
như dịch tả (cholera) do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn (typhoid) do
vi khuẩn Salmonella typhosa…
❖ Vi rút:
Vi rút có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rốì loạn hệ thần
kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan… Thông thường sự khử trùng bằng
các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được vi rút.
❖ Giun sán (helminths):

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật
chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Chất thải của người và
động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý

nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả.
Nguồn gốc của vi trùng gây bệnh trong nước là do nhiễm bẩn rác, phân người và
động vật. Trong người và động vật thường có vi khuẩn E. coli sinh sông và phát
triển. Đây là loại vi khuẩn vô hại thường được bài tiết qua phân ra môi trường.
Sự có mặt của E.Coli chứng tỏ nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi phân rác và khả
năng lớn tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh khác, số lượng nhiều hay ít tuỳ thuộc
vào mức độ nhiễm bẩn. Khả năng tồn tại của vi khuẩn E.coli cao hơn các vi
khuẩn gây bệnh khác. Do đó nếu sau xử lý trong nước không còn phát hiện thấy
vi khuẩn E.coli chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt
khác, việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi trùng gây bệng của nước qua việc xác
địng số lượng số lượng E.coli đơn giản và nhanh chóng. Do đó vi khuẩn này
được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn vi
trùng gây bệnh của nguồn nước.
1.1.4.
1.1.4.1.

Tác hại của nước thải
Đối với 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 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

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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.lớn và gây thiếu hụt
oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước.
Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình
phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,..làm cho nước
có mùi hôi thúi.
1.1.4.2.

Đối với con người

Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỉ lệ người mắc các bệnh cấp và mạn
tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư… ngày
càng tăng. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng mắc nhiều loại
bệnh tình nghi là do dùng nước bẩn trong mọi sinh hoạt. Ngoài ra ô nhiễm nguồn
nước còn gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh, các hộ nuôi trồng
thủy sản.
Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, khi sử dụng nước nhiễm asen để ăn uống,
con người có thể mắc bệnh ung thư trong đó thường gặp là ung thư da. Ngoài ra,
asen còn gây nhiễm độc hệ thống tuần hoàn khi uống phải nguồn nước có hàm
lượng asen 0,1mg/l. Vì vậy, cần phải xử lý nước nhiễm asen trước khi dùng cho
sinh hoạt và ăn uống.
Người nhiễm chì lâu ngày có thể mắc bệnh thận, thần kinh, nhiễm Amoni, Nitrat,

Nitrit gây mắc bệnh xanh da, thiếu máu, có thể gây ung thư. Metyl tert-butyl ete
(MTBE) là chất phụ gia phổ biến trong khai thác dầu lửa có khả năng gây ung thư
rất cao. Nhiễm Natri (Na) gây bệnh cao huyết áp, bệnh tim mạch, lưu huỳnh gây
bệnh về đường tiêu hoá, Kali, Cadimi gây bệnh thoái hoá cột sống, đau lưng. Hợp
chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng
trưởng, thuốc bảo quản thực phẩm, phốt pho... gây ngộ độc, viêm gan, nôn mửa.

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tiếp xúc lâu dài sẽ gây ung thư nghiêm trọng các cơ quan nội tạng. Chất tẩy trắng
Xenon peroxide, sodium percarbonate gây viêm đường hô hấp, oxalate kết hợp với
calcium tạo ra calcium oxalate gây đau thận, sỏi mật. Vi khuẩn, ký sinh trùng các
loại là nguyên nhân gây các bệnh đường tiêu hóa, nhiễm giun, sán. Kim loại nặng
các loại: Titan, Sắt, chì, cadimi, asen, thuỷ ngân, kẽm gây đau thần kinh, thận, hệ
bài tiết, viêm xương, thiếu máu.
1.2. Tổng quan về phương pháp TFC
Phương pháp TFC (Treatment by Food Chain) là phương pháp xử lý bằng chuổi
thức ăn dựa trên công nghệ FCR (Food Chain Reactor). Mô hình TFC được vận
hành theo nguyên tắc tự chảy, các module bậc sau sử dụng nguồn sinh vật ở bậc
trước làm nguồn năng lượng cung cấp cho nó.
Tổng quan về phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

1.2.1.
1.2.1.1.

Khái niệm

Quá trình xử lý hiếu khí là quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan, cả
chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải, sử dụng vi sinh vật hiếu khí, hoạt
động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục.
1.2.1.2.

Cơ sở của quá trình phân hủy hiếu khí

Quá trình phân hủy hiếu khí là những quá trình phân hủy chất hữu cơ và vô cơ
trong điều kiện cần có oxy phân tử của không khí bởi các vi sinh vật hiếu khí. Quá
trình phân hủy hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn biểu thị bằng các phản ứng sau:
− Oxi hóa các hợp chất hữu cơ
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + Năng lượng
− Tổng hợp xây dựng tế bào
CxHyOz + O2 → Tế bào VSV + CO2 + H2O + Năng lượng
− Quá trình tự phân hủy
C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 + Năng lượng
− Các vi sinh vật hoại sinh có trong nước thải hầu hết là các vi khuẩn hiếu khí,
kỵ khí hoặc kỵ khí tùy tiện.

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra ở bên ngoài tế bào do các enzym thủy
phân như amilaza phân hủy tinh bột, proteaza phân hủy protein, lipaza thủy phân
lipid... thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn có thể đi qua màng vào bên
trong tế bào. Quá trình này gọi là quá trình phân hủy ngoại bào. Các chất này tiếp
tục được phân hủy hoặc chuyển hóa thành các chất liệu tạo tế bào mới. Các quá
trình này xảy ra trong tế bào gọi là quá trình hô hấp nội bào.

1.2.1.3.

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Sự sinh trưởng của vi sinh vật là sự tăng sinh khối do nó hấp thụ, đồng hóa các
chất dinh dưỡng. Theo nghĩa rộng, sinh trưởng hay sự tăng sinh khối là tăng trọng
lượng, kích thước hoặc số lượng tế bào.
Như vậy hiệu quả của sự dinh dưỡng (cũng đồng thời là sự giảm BOD) là quá
trình tổng hợp các bộ phận của cơ thể - tế bào và sự tăng sinh khối – sức sinh
trưởng. Các quá trình diễn ra không đồng đều theo thời gian và không gian tế bào vi
sinh vật.
Ở những nơi có vi sinh vật thực hiện quá trình xử lý nước thải, sự tăng trưởng
cũng được gọi là sự tăng số lượng tế bào và sự thay đổi kích thước tế bào. Ở nổng
độ thấp của bùn, đường cong cho thấy sinh khối của bùn có xu hướng tăng theo cấp
số nhân (a – b). Giai đoạn này gọi là pha tiềm phát rồi pha tăng trưởng logarit, ở đây
tốc độ phân đôi tế bào trong bùn sẽ điều hòa đạt giá trị tối đa. Điều kiện chủ yếu là
phải đáp ứng đầy đủ chất dinh dưỡng.
Phần giữa đường cong gần như tuyến tính (b – c). Khi chất dinh dưỡng bắt đầu
cạn kiệt, tốc độ sinh trưởng cũng bắt đầu giảm theo quy luật phản ứng bậc nhất. Sự
sinh sản của vi sinh vật gần đạt tới tiệm cận tùy thuộc nồng độ chất dinh dưỡng.
Giai đoạn này gọi là pha sinh trưởng chậm dần.
Phần đường cong (c – d) biểu thị sự giảm sinh khối của bùn bởi quá trình tự oxy
hóa. Nguyên nhân là do nghèo và hết chất dinh dưỡng. Giai đoạn này gọi là pha oxy
hóa nội bào của bùn hoạt tính. Lúc đầu quá trình tự oxy hóa diễn ra theo kiểu phản
ứng bậc nhất, sau đó tốc độ oxy hóa cũng giảm đi, vật chất cấu tạo của tề bào vi
khuẩn giảm rất ít và không bị oxy hóa nữa.
17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2: Các giải đoạn tăng trưởng của tế bào vi sinh vật
Những đặc tính của vi sinh vật

1.2.1.4.

Trong thực tế, người ta dùng bùn hoạt tính và màng sinh vật là hai cấu trúc của
các loại sinh vật tham gia xử lý nước thải.
Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu, dễ lắng, có kích thước từ 3 – 150 micromet.
Những bông bùn có các vi sinh vật sống và chất rắn (40%). Những sinh vật sống là
vi khuẩn, động vật hạ đẳng, dòi giun, nấm men, nấm mốc và các sinh vật khác. Vi
khuẩn có thể được phân chia thành các họ. Tùy thuộc theo khả năng sinh hóa, sinh
lý, kích thước, hình dạng và sự thích nghi với môi trường của chúng:
Pseudomonas,Bacterium, Bacillus, Cocynebacterium, Astrobacte, Mycobacterium,
Micrococcus, Saccina, Nocadia,…
Các loài vi sinh lại được phân chia thành các nhóm – sắp xếp theo chế độ hấp thụ
các chất dinh dưỡng trong nước thải.
➢

Họ Pseudosomonadineae (chiếm 50 – 80% lượng vi khuẩn) được chia
thành các nhóm:
•

Methanomonas : vi sinh vật lên men methan

•

Nitrosomonas: vi sinh vật oxy hóa nitrit

•

Hydrogenomonas: vi sinh vật oxy hóa phân tử hydro

•

Sulformonas, Thiobacillus : vi sinh vật hồi phục các hợp chất chứa lưu
huỳnh.

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

•

Ngoài ra, Hydrogenomonas còn tích cực phân giải các hợp chất thơm
và các chất hữu cơ mạch vòng. Sulformonas còn hấp thụ tốt các chất
hữu cơ.

➢ Họ Bacterium (gồm 30 loại) chia thành:
•

Bact. Aliphacitum, Bact. Naphtalinicus, Bact. Benzoni, Bact.
Cycloclastes, có khả năng hấp thụ dầu, sáp, phenol, mỡ, …

1.2.1.5.

•

Bact. Mycoides: phân giải hợp chất chứa nitơ

•

Thiobacterium, phiotrix: oxy hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh.
Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ

− Giai đoạn 1: tốc độ oxi hoá bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này, bùn
hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh
trưởng, đặc biệt ở giai đoạn đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất
phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít. Sau khi vi sinh vật
thích nghi với môi trường,chúng sinh trưởng mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy
lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần.
− Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ít thay
đổi. Chính giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân huỷ nhiều nhất. Hoạt
lực enzyme của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại
và kéo dài trong thời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzyme oxi hoá của
bùn hoạt tính thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính tới mức
ổn định.
− Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hoá cầm chừng (hầu như
không thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng
lên. Đây là giai đoạn nitrat hoá các muối amoni.
1.2.1.6.

Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học hiếu khí

−

Oxy hòa tan: Hàm lượng oxy trong nước thải (>= 2 mg/l)

−

Chất rắn lơ lửng: SS không quá 150 mg/l

−

Hàm lượng dầu: không quá 25 mg/l
19