Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

I.1. Lý do hình thành đề tài:
Lên men sinh metan là hình thức biến đổi sinh khối thành năng lượng đã được
biết từ lâu. Về bản chất đó là quá trình lên men kỵ khí các dạng nguyên liệu rất khác
nhau: phế thải nông nghiệp, phế thải các nhà máy thực phẩm, nhà máy đường, nước
thải sinh hoạt của các thành phố cụm dân cư thành năng lượng tái sinh là CH 4 và
CO2. Quá trình lên men tạo CH 4 được thực hiện bởi quần thể của nhiều loài vi sinh
vật khác nhau ở điều kiện kỵ khí.
Theo tính toán nếu tận dụng hết các nguồn phế thải trên trái đất thì hang năm
chúng ta có thể tạo được khoảng 200 tỉ m 3 khối khí sinh học, tương đương khoảng
150 - 200 triệu tấn nhiên liệu và khoảng 20 triệu tấn bã là nguồn phân bón hữu cơ
chất lượng cao.
Việt Nam là nước có mật độ dân số cao. Dân số chủ yếu là sản xuất nông nghiệp.
Trong những năm gần đây công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa được xem là
chìa khóa để phát triển đất nước. Do đó, hàng loạt các khu công nghiệp, khu chế xuất
và các cơ sở sản xuất đã và đang được hình thành. Từ đó các vấn đề ô nhiểm môi
trường cũng phát sinh và ngày càng nóng bỏng.

Trong quá trình sản xuất nông nghiệp ngoài những sản phẩm thu được còn tạo ra
một lượng chất thải cũng như nước thải khá lớn. Phần lớn lượng nước thải này chưa
được xử lý. Đặc biệt là nước thải chăn nuôi có chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao,
có thể xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí để thu hồi khí sinh học tạo năng
lượng là biogas và phân hữu cơ để bón cho cây trồng. Ngược lại nếu nước thải loại
này không được xử lý triệt để sẽ dể dàng gây ra mùi hôi thối, khó chịu, ô nhiễm môi
trường xung quanh.
Mặt khác sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa cũng phát sinh ra nhiều
loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, như nước thải từ các nhà máy sản
suất chế biến thực phẩm. Các loại nước thải này không thể xử lý đạt hiệu quả bằng
các phương pháp sinh học hiếu khí, hay các phương pháp cơ học, hóa học và hóa lý
do đặc trưng ô nhiểm chất hữu cơ nồng độ cao của chúng.
Để giải quyết những khó khăn trên thì phương pháp xử lý nước thải bằng vi
sinh vật trong điều kiện kỵ khí là một lựa chọn khá phù hợp, xét trên cả chi phí đầu
tư và chi phí vận hành.
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Tuy nhiên, trong thực tế phương pháp này đã và đang áp dụng tại một số hệ
thống xử lý nước thải và chất thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, nhưng tài liệu lý
thuyết của phương pháp vẫn còn rất hạn chế, chưa được nghiên cứu nhiều, tài liệu
còn rời rạc chưa sắp xếp lại thành hệ thống có tính logic chặt chẽ.
Do đó, đề tài “bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử
lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí” được hình thành với mong muốn bổ sung và

hoàn chỉnh hơn cơ sở lý thuyết có liên quan về quá trình phân hủy kỵ khí nước thải
sinh hoạt và công nghiệp.
I.2. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu:
I.2.1. Mục tiêu nghiên cứu:
Xây dựng bổ sung, biên hội, sắp xếp, lựa chọn tài liệu làm cơ sở lý thuyết cho
phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí.
I.2.2. Nội dung nghiên cứu:
 Tổng quan về nước thải và các phương pháp xử lý nước thải.
 Tổng quan quá trình sinh học trong xử lý nước thải.
 Xử lý nước thải bằng vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí: hóa sinh học của quá
trình, vi sinh vật học của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ
khí, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình,…
I.2.3. Phương pháp nghiên cứu:
 Do đề tài chỉ hình thành trên cở sở lý thuyết mà không tiến hành thí nghiệm
hay tiến hành làm thực nghiệm nên phương pháp nghiên cứu ở đây chủ yếu
là phương phương pháp hồi cứu:
 Trong quá trình thực hiện đề tài, tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin,
tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách
báo, giáo trình, internet,…từ đó các kiến thức sẽ được lựa chọn và tổng hợp
lại làm cơ sở cho quá trình thực hiện đề tài.
I.2.4. Giới hạn của đề tài:
Thời gian nghiên cứu: 12 tuần.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

II.1. Tổng quan về nước thải:
II.1.1. Khái niệm:
Nước thải là nước đã qua sử dụng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc nước chảy tràn
qua các vùng ô nhiễm. tùy vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành
nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải là nước mưa chảy tràn.
Như vậy nước bị ô nhiễm các có nguồn gốc từ tự nhiên và do con người gây ra:
 Nguồn gốc tự nhiên: do mưa, lũ lụt, gió bão,…các tác nhân trên đưa vào
nguồn nước các chất thải bẫn, các vi sinh vật có hại, kể cả xác chết của chúng.
 Nguồn gốc con người: là các chất thải độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng do các
hoạt động của con người gây ra như: nước thải sau khi đã dùng trong sinh
hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, bệnh viện,…
II.1.2. Phân loại nước thải:
II.1.2.1. Nước thải sinh hoạt:
Là nước thải sau khi được con người sử dụng vào các mục đích như tắm, giặt,
nhà vệ sinh, nước rửa, hồ bơi…Chúng chứa khoảng 52% chất hữu cơ và 48% chất
khoáng. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh và

các độc tố của chúng. Phần lớn các virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ,
vi khuẩn gây bệnh thương hàn. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm
lượng chất hữu cơ cao và không bền sinh học. Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các
hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ nhưng bố trí trên địa bàn rộng lớn, khó thu gom triệt
để được xếp vào nguồn phát tán.
Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein
(40 – 50%); hydratcacbon (40 – 50%); và các chất béo (5 – 10%). Ở những khu dân
cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý là
một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức
sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước cấp.
Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt quá cả
yêu cầu cho xử lý sinh học.
Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các hợp
chất hữu cơ đều có thể phân hủy sinh học và khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi
quá trình xử lý sinh học cùng với bùn lắng.
Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu ô nhiễm

Hệ số tải lượng

(g/người.ngày)
Chất rắn lơ lửng
70 – 145
Amoni (N-NH4)
2,4 – 4,8
BOD5 của nước đã lắng
45 – 54
Nitơ tổng
6 – 12
Tổng photpho
0,8 – 4,0
COD
72 – 102
Dầu mỡ
10 – 30
Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO – 1992 .

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

6

Tải lượng ô nhiễm
(kg/ngày)
89 – 184,5
3,1 – 6,2
57,2 – 68,7
7,6 – 15,2
1,02 – 5,1
91,6 – 127,7

12,7 – 38,1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt.
Mức độ ô nhiễm
Nặng
Trung bình

Nhẹ

1.000

500

200

STT
1

Các chất có trong nước thải (mg/l)
Tổng chất rắn

2

Chất rắn hòa tan

700

350

120

3

Chất rắn không hòa tan

300

150

8

4

Tổng chất rắn lơ lửng

600

350

120

5

Chất rắn lắng

12

8

4

6

Oxy hòa tan

0

0

0

7

Ni tơ tổng

85

50

25

8

Ni tơ hữu cơ

35

20

10

9

N-NH3

50

30

15

10

N-NO2

0,1

0,05

0

11

N-NO3

0,4

0,2

0,1

12

Clorua

175

100

15

13

Độ kiềm (mg CaCO3)

200

100

50

14

Chất béo

40

20

0

15
Tổng photpho
8
Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương
pháp sinh hoc - 2007.
II.1.2.2. Nước thải công nghiệp:
Là nước thải sau quá trình sản xuất, phụ thuộc vào loại hình công nghiệp xuất
hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ. Nước thải công
nghiệp thường có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm cao và có mức độ rất
khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp và công nghệ lựa chọn. Nhìn
chung, nước thải của các nhà máy thực phẩm chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

thích hợp cho xử lý sinh học. Còn nước thải của các nhà máy hóa chất lại chứa rất
nhiều các chất không thích hợp cho phương pháp sinh học.

Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải một số ngành công nghiệp.

Ngành công nghiệp
Nhà máy luyện thép
Xi mạ
Nhựa dẻo

Các chất ô nhiễm
NH3-N
N hữu cơ
Phenol
Cr+6
COD
TOD

Nồng độ (mg/l)
200
100
2.000
3 – 550
23.000
8.800

COD
2.000
Phenol
200 – 2.000
Hồ thải từ công đoạn dán gỗ
P-PO4
9 – 15
Phân bón
BOD5

4.500
Chất rắn lơ lửng
10.000
Giết mổ gia xúc
BOD5
400 – 2.500
Chất rắn lơ lửng
400 – 1.000
Bột giấy và giấy
BOD5
100 – 350
Chất rắn lơ lửng
75 – 300
Thuộc da
BOD5
700 – 7.000
Chất rắn lơ lửng
4.000 – 20.000
Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương
pháp sinh học - 2007.
II.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải:
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác
nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chất
tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có
thể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó
chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp
xử lý thích hợp.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải sau:
 Xử lý bằng phương pháp cơ học.
 Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học.
 Xử lý bằng phương pháp sinh học.
 Xử lý bằng phương pháp tổng hợp.
II.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học:
Trong nước thải thường có các loại tạp chất cỡ khác nhau cuốn theo, như rơm cỏ,
gỗ mẩu, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát sổi, các vụn gạch ngói,…Ngoài ra
còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tùy theo kích cỡ, các hạt
huyền phù được chia thành hạt chất rắn lơ lửng có thể lắng được, hạt chất rắn keo
được khử bằng đông tụ.
Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp nhất (trừ
hạt dạng chất rắn keo).
Phương pháp này dùng để tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở
dạng keo ra khỏi nước thải. Sau đây là một số công trình xử lý nước thải bằng
phương pháp cơ học phổ biến.
II.2.1.1. Song chắn rác:
Có chức năng giữ lại những rác thô, như giẻ, giấy, rác,vỏ hợp, mẩu đất đá, gỗ,…
nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động
ổn định. Tùy vào kích thước mà ta phân loại song chắn rác thô, trung bình, hay song
chắn rác tinh. Song chắn rác làm bằng sắt tròn hoặc vuông (sắt tròn có đường kính
từ 8 – 10mm), hai thanh cách nhau một khoảng bằng 60 – 100mm để chắn vật liệu
thô và 10 – 20mm để chắn vật liệu nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy một góc

60 – 75o.
Vận tốc dòng chảy thường lấy từ 0,8 – 1m/s để tránh lắng cát.
II.2.1.2. Lưới lọc:
Sau chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất có kích thước nhỏ hơn, mịn hơn ta có
thể đặt thêm lưới lọc. Các vật thải được giữ lại trên mặt lọc, phải cào lấy ra khỏi làm
tắt dòng chảy.
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Người ta còn thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngoài vào hay từ
trong ra.
Trước chắn rác còn có khi lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ các tạp chất.
II.2.1.3. Thiết bị nghiền rác:
Dùng để cắt và nghiền rác thành các hạt, mảnh nhỏ hơn để trành làm tắc ống
không gây hại cho bơm. Tuy nhiên trong thực tế việc dùng máy nghiền rác thay cho
xong chắn rác gặp nhiều khó khăn cho các công trình xử lý tiếp theo do lượng cặn
tăng lên gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng khí trong
các bể ( đĩa, lỗ phân phối khí và các tuabin…).
II.2.1.4. Bể lắng cát:
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua bể lắng. Bể lắng
là các loại bể, hố, giếng,…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau : theo
tiếp tuyến, theo dòng chảy ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra chung quanh,…
Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo
theo một phần chất đông tụ.

Cát lắng ở đáy bể thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi được
loại bỏ.
II.2.1.5. Tách dầu mỡ:
Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép
dầu,…thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt
nước. Nước thải sau khi xử lý không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các
thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ
hổng ở vật liệu lọc, ở pin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong
aeroten…
Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta
chế tạo ra các thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.
II.2.1.6. Lọc cơ học:
Lọc được dùng trong xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi
nước mà bể lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

dùng vật liệu lọc dạng tấm và loại hạt. Vật liệu lọc dạng tấm có thể làm bằng tấm
thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau,…và cả các loại
vải khác nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp. Tấm lọc cần có trở lực
nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt là các thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm
chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ.

II.2.2. Phương pháp hóa lý:
Cơ sở của phương pháp hóa lý để xử lý nước thải là dựa vào các phản ứng hóa
học và các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất bẩn trong nước thải và hóa chất thêm
vào.
II.2.2.1. Trung hòa:
Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt
bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng
6,6 – 7,6.
Trung hòa bằng cách dung dung dịch axit hoặc kiềm để trung hòa dịch nước thải.
II.2.2.2. Keo tụ:
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích
thước ≥10-2mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lằng được. Bằng
phương pháp keo tụ ta có thể làm tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ
giữa các hạt phân tán liên kết lại với nhau để có thể lắng được.
Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt có
nguồn gốc silic và các hợp chất hữu cơ mang diện tích âm, các hạt hydroxit sắt và
hydroxit nhôm mang điện tích dương. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt
mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các hạt bông keo, các hạt bông keo
này có tác dụng làm tăng tốc độ lắng và giảm thời gian lắng.
Các chất keo tụ thường dung là muối sắt (Fe 2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O,…), muối
nhôm (Al2(SO4)3.18H2O,…) hoặc hỗn hợp của chúng.
II.2.2.3. Hấp phụ:

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Phương pháp hấp phụ được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan trong
nước mà phương pháp sinh học và các phương pháp khác không thể loại bỏ được
với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao
hay các chất có màu và mùi vị khó chịu.
Các chất hấp phụ thường dung là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo
nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất, như xỉ tro, xỉ mạt sắt,…
Trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc
vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. Phương
pháp này có thể hấp phụ được 58 – 95% các chất hữu cơ và màu.
II.2.2.4. Tuyển nổi:
Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước
có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên
bề mặt nước. Sau đó người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước.
Thực chất đây là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt. Trong một số trường hợp, quá
trình này cũng được dung để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt.
Phương pháp tuyển nổi được dung rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản
quý và cũng được dung trong lĩnh vực xử lý nước thải.
II.2.2.5. Trao đổi ion:
Phương pháp này được dung làm sạch nước nói chung, trong đó có nước thải,
loại ra khỏi nước các ion kim loại như: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd,…cũng như các hợp
chất chứa asen, phosphor, xianua và chất phóng xạ. Phương pháp này được dùng
phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca+2 và Mg+2 ra khởi nước cứng.
Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên
hoặc tổng hợp.
II.2.2.6. Phương pháp trích ly:
Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng dung
môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hoà tan
chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.

II.2.2.7. Xử lý bằng màng:

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác
nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc
thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ
thấm của các hợp chất đó qua màng.
Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình
tương tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải.
II.2.2.8. Khử khuẩn:
Dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo , động vật nguyên sinh,
gian, sán,… để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái
sử dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác nhân vật lý
như: ozon, tia tử ngoại,…
Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật
trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, không còn
dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác.
Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước javel, vôi clorua,…
II.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các hợp chất hữu cơ hòa tan có
trong nước thải và một số hợp chất vô cơ như H2S, sunfit, nitơ,…dựa trên cơ sở
hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm, vi sinh vật sử

dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.
Có hai loại công trình trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
 Trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng lọc, hồ sinh học. Các quá trình biến đổi
hiếu khí và kỵ khí đều xảy ra đan xen lẩn nhau trong các công trình tự nhiên.
 Trong điều kiện nhân tạo: có thể chia thành 2 loại:
+ Phương pháp hiếu khí (nhân tạo): sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt
động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Gồm các công trình như: bể lọc sinh
học, bể aerotank…

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

+ Phương pháp kỵ khí (nhân tạo): sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động
trong điều kiện không có oxy. Gồm các công trình như: bể UASB, sinh học kỵ khí
hai giai đoạn, lọc kỵ khí bám dính cố định,…(như đã trình bày ở trong phần IV.7)
II.2.3.1. Cánh đồng lọc:
Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra khi đất, nước,
sinh vật và không khí tác động qua lại với nhau. Lợi dụng các quá trình này, người ta
thiết kế các hệ thống tự nhiên để xử lý nước thải. Các quá trình xảy ra trong tự
nhiên giống như các quá trình xảy ra trong các hệ thống nhân tạo, ngoài ra còn có
thêm các quá trình quang hợp, quang oxy hóa, hấp thu dưỡng chất của hệ thực vật.
Trong các hệ thống tự nhiên các quá trình diễn ra ở vận tốc "tự nhiên" và xảy ra
đồng thời trong cùng một hệ sinh thái, trong khi trong các hệ thống nhân tạo các
quá trình diễn ra tuần tự trong các bể phản ứng riêng biệt.

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một
cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua
quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống. Ở
các nước đang phát triển, diện tích đất còn thừa thải, giá đất còn rẻ do đó việc xử lý
nước thải bằng cánh đồng lọc được coi như là một biện pháp rẻ tiền.
Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc đồng thời có thể đạt được ba mục tiêu:
 Xử lý nước thải.
 Tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để sản xuất.
 Nạp lại nước cho các túi nước ngầm.
So với các hệ thống nhân tạo thì việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần ít
năng lượng hơn. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần năng lượng để vận chuyển
và tưới nước thải lên đất, trong khi xử lý nước thải bằng các biện pháp nhân tạo cần
năng lượng để vận chuyển, khuấy trộn, sục khí, bơm hoàn lưu nước thải và bùn...
Do ít sử dụng các thiết bị cơ khí, việc vận hành và bảo quản hệ thống xử lý nước thải
bằng cánh đồng lọc dễ dàng và ít tốn kém hơn. Tuy nhiên, việc xử lý nước thải bằng
cánh đồng lọc cũng có những hạn chế như cần một diện tích đất lớn, phụ thuộc vào
cấu trúc đất và điều kiện khí hậu.
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống người ta chia
cánh đồng lọc ra làm 3 loại:
 Cánh đồng lọc chậm (SR).
 Cánh đồng lọc nhanh (RI).

 Cánh đồng chảy tràn (OF).
II.2.3.2. Hồ sinh học:
Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy
hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat
và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ
hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ không
đ ư ợ c thấp hơn 60C.
Hồ sinh học được ứng dụng trong xử lý nước thải đô thị hoặc nước thải công nghiệp.
Với ưu điểm chi phí thấp, vận hành đơn giản, ở những nới có diện tích mặt bằng lớn việc
áp dụng công trình này là rất thích hợp.
Hồ sinh học còn được dùng trong công đoạn tiền xử lý đối với các công trình xử lý
công nghiệp, do đó khi đưa nước thải vào xử lý không cần qua giai đoạn xử lý sơ bộ.
Ngoài việc xử lý nước thải còn có nhiệm vụ:
 Nuôi trồng thuỷ sản.
 Nguồn nước để tưới cho cây trồng.
 Điều hoà dòng chảy.
Có các loại hồ sinh học sau đây:
 Hồ kỵ khí.
 Hồ kỵ hiếu khí
 Hồ hiếu khí.

II.2.3.3. Bể lọc sinh học:
Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh
trưởng cố định trên lớp vật liệu lọc. Bể lọc hiện đại bao gồm một lớp vật liệu dễ
thấm nước với vi sinh vật dính kết trên đó. Nước thải đi qua lớp vật liệu này sẽ thấm
hoặc nhỏ giọt trên đó. Vật liệu lọc thường là đá dăm hoặc các khối vật liệu dẻo có
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

hình thù khác nhau. Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong
khoảng 25 – 100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9 – 2,5 m,
trung bình là 1,8m. Bể lọc với vật liệu đá dâm thường có dạng tròn. Nước thải được
phân phối trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối. Bể lọc với vật liệu lọc là chất
dẻo có thể có dạng tròn, vuông hoặc nhiều dạng khác nhau với chiều cao biến đổi từ
4 – 12 m.
Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày

0,1

– 0.2 mm và bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và phát
triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán hết
chiều dày lớp màng sinh vật. Như vậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay sát
bề mặt vật liệu lọc.
Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hoá chất hữu cơ xảy ra trước khi
chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu liệu lọc, và bị rửa trôi.
Bể lọc sinh học có các loại sau:
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước.
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước.
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các hạt cố định.
 Đĩa quay sinh học RBC.
II.2.3.4. Bể bùn hoạt tính:
Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể để
trộn đều và giữ cho bùn ở tình trạng lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxi cho vi
sinh vật oxy hoá chất hữu cơ có trong nước thải.

Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu
khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng tổng hợp các chất hữu
cơ thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống
Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio,
Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter.
Ngoài ra còn có các loại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix
và Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng đóng vai trò quan
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

trọng trong bể bùn hoạt tính như: các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi
khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
Quá trình sinh học xảy ra theo 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: hình thành bùn hoạt tính.
 Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzyme đạt tối đa và
kéo dài trong thời gian tiếp theo.
 Giai đoạn 3: tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng
lên.
Bể bùn hoạt được phân loại theo nhiều cách: chế độ thủy động lực dòng chảy
vào, chế độ làm việc của bùn hoạt tính, cấu tạo của bể bùn,…
II.3. Vai trò của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
Trong quá trình xử lý nước thải, nước thải được xử lý qua nhiều giai đoạn và
nhiều phương pháp khác nhau. Trong đó mỗi phương pháp xử lý hiệu quả đối với
các chất nhiểm bẩn khác nhau. Do đó ta không thể chỉ sử dụng một phương pháp

để xử lý hiệu quả cho một loại nước thải nào đó.
Phương pháp cơ học có khả năng loại bỏ các tạp chất rắn không tan như bao bì,
rơm cỏ, giấy, giẻ, dầu mở, cát sỏi, vụn gạch ngói,…Ngoài ra còn có các hạt lơ lửng ở
dạng huyền phù. Đây là một bước đệm để đảm bảo cho các công trình sau được xử
lý dễ dàng hơn, tránh tắt nghẽn thiết bị.
Phương pháp hóa lý và hóa học có thể loại bỏ được các hạt nhỏ hơn mà phương
pháp cơ học không thể loại bỏ được, điều chỉnh giá trị pH của nước thải và khử
khuẩn nước sau xử lý để đảm bảo tiêu chuẩn đầu ra.
Nhìn chung, bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học và
phương pháp hóa lý là quá trình chuyển chất thải từ dạng này sang dạng khác chứ
không xử lý triệt để. Cho nên nếu xử lý nước thải bằng phương pháp cơ hay phương
pháp hoá lý thì hiệu quả xử lý thấp mà chi phí cao. Do đó, xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học để xử lý các chất hữu cơ là phương pháp mang lại hiệu quả
cao và chi phí thấp.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Cho đến nay người ta đã xác định được rằng các vi sinh vật có thể phân huỷ
được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp
nhân tạo. Mức độ phân huỷ và thời gian phân huỷ phụ thuộc vào cấu tạo các chất
hữu cơ, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác.
Vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất
khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho

chúng sản sinh, phát triển, tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ
hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải
loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Đối
với các tạp chất vô cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử
các chất sulfite, muối amon, nitrate…các chất chưa bị oxi hoá hoàn toàn. Sản phẩm
của quá trình phân huỷ này là khí CO2, nước, khí N2, ion sulfat…

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

CHƯƠNG III: TỒNG QUAN QUÁ TRÌNH SINH HỌC
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

III.1. Nguyên tắc chung của quá trình:
Cở sở để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình chuyển hóa vật
chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nước của các vi sinh vật
dị dưỡng và tự dưỡng có trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hóa được rất nhiều
nguồn cơ chất khác nhau có trong nước thải.
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể chia thành hai loại:
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

19

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

 Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong
điều kiện cung cấp oxy liên tục.
 Phương pháp kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều
kiện không có oxy.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ bằng các vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh
hóa. Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ và mức
độ ổn định của lưu lượng nước vào hệ thống. Đồng thời cũng chịu ảnh hưởng của
các yếu tố như: chế độ thủy động, hàm lượng oxy, pH, nhiệt độ, các chất dinh
dưỡng,…
Để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học đạt hiệu quả thì nước thải đưa
vào phải đạt được các điều kiện sau:
 Nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân hủy các chất
hữu cơ có trong nước thải.
 Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh vật trong nước
thải (Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr+3 > Cd > Zn > Fe).
 Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn carbon và
năng lượng cho vsv (hydratcarbon, protein, lipit hòa tan).
 Tỉ số COD/BOD≤2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 thì áp dụng phương pháp xử lý sinh
học hiếu khí.
 Nếu nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ quá cao hoặc có chứa các chất
hữu cơ khó phân hủy (cellulose, hemixenlulose, protein, tinh bột chưa tan)
thì xử lý bằng phương pháp sinh học kị khí.
III.2. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải:
Nước thải mới thường ít vi sinh vật, đặc biệt là nước thải công nghiệp đã qua
công đoạn xử lý nhiệt, có khi lúc đầu hầu như không có vi sinh vật. Nước thải trong
hệ thống thoát nước sau một thời gian, dù rất ngắn cũng đủ điều kiện để vi sinh vật

thích nghi, sinh sản và phát triển tăng sinh khối (trừ những nước thải có chất độc,
chất ức chế hoặc diệt vi sinh vật, như các loại nước thải có hàm lượng các kim loại
nặng, các chất hữu cơ và vô cơ có tính độc,…). Sau một thời gian sinh trưởng, chúng
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

tạo thành quần thể vi sinh vật có ở trong nước, đồng thời kéo theo sự phát triển của
các giới thủy sinh.
Quần thể vi sinh vật ở các loại nước thải là không giống nhau. Mỗi loại nước thải
có hệ vi sinh vật thích ứng. Song, nói chung vi sinh vật trong nước thải đều là vi sinh
vật hoại sinh và dị dưỡng. Chúng không thể tổng hợp được các chất hữu cơ làm vật
liệu tạo tế bào mới, trong môi trường sống của chúng cần phải có mặt các chất hữu
cơ để chúng phân hủy, chuyển hóa thành vật liệu để xây dựng tế bào, đồng thời
chúng cũng phân hủy các hợp chất nhiễm bẩn nước đến sản phẩm cuối cùng là CO 2
và H2O hoặc tạo thành các loại khí khác (CH4, H2S, indol, mecaptan, scatol, N2,…).
Trong nước thải các chất nhiễm bẩn chủ yếu là các chất hữu cơ hòa tan, ngoài ra
còn có các chất hữu cơ ở dạng keo và phân tán nhỏ ở dạng lơ lửng. Các dạng này
tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn (trong nước thải vi khuẩn chiếm đa số trong hệ
vi sinh vật) bằng cách hấp phụ hay keo tụ sinh học, sau đó sẽ xảy ra quá trình dị hóa
và đồng hóa. Quá trình dị hóa là quá trình phân hủy chất hữu cơ có khối lượng phân
tử lớn, có cấu trúc phân tử là mạch dài thành các hợp chất có mạch ngắn, có khối
lượng thấp hoặc thành các đơn vị cấu thành, có thể đi qua được màng vào trong tế
bào để chuyển vào quá trình phân hủy nội bào (hô hấp hay oxy hóa tiếp) hay chuyển
sang quá trình đồng hóa.

Quá trình tự làm sạch trong nước xảy ra rất phức tạp. Có 3 quá trình tự làm sạch
trong nước: tự làm sạch vật lý, tự làm sạch hóa học và tự làm sạch sinh học. Quá
trình tự làm sạch sinh học xảy ra thường xuyên và mạnh mẽ nhất, quá trình này
quyết định mức độ tự làm sạch toàn diện của nước. Quá trình tự làm sạch sinh học
xảy ra do động vật, thực vật và cả vi sinh vật, trong đó vi sinh vật đóng vai trò quan
trọng nhất. Như vậy, quá trình tự làm sạch nước thải gồm 3 giai đoạn.
 Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật.
 Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào trong
tế bào vi sinh vật.
 Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng hợp các
vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Các giai đoạn này có mối liên quan rất chặt chẽ. Kết quả là nồng độ các chất
nhiễm bẩn nước giảm dần, đặc biệt là vùng gần tế bào vi sinh vật nồng độ chất hữu
cơ ô nhiễm thấp hơn ở vùng xa. Đối với sản phẩm do tế bào vi sinh vật tiết ra thì
ngược lại. Phân hủy các chất hữu cơ xảy ra chủ yếu trong tế bào vi sinh vật.
Trong nước thải có rất nhiều các loại vi sinh vật khác nhau tham gia và quá trình
phân hủy chất hữu cơ như: vi khuẩn, vi nấm, virus, tảo, nguyên sinh động vật,…
Trong số đó vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu của quá trình phân hủy các chất hữu cơ,
cùng với các khoáng chất khác dùng làm vật liệu xây dựng tế bào, đồng thời làm
sạch nước thải.
III.2.1. Vi khuẩn:

Các vi khuẩn được phân thành 3 nhóm chính dựa vào hình dạng tự nhiên hay
trạng thái tồn tại của chúng. Dạng đơn giản nhất là vi khuẩn hình cầu, dạng thứ hai
là các vi khuẩn hình que, dạng cuối cùng là các vi khuẩn hình xoắn hoặc cong. Đại đa
số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ, biến chất hữu
cơ thành chất ổn định tạo thành bong cặn dễ lắng.
Vi khuẩn ký sinh là vi khuẩn sống bám vào vật chủ, thức ăn của nó là thức ăn đã
được vật chủ đồng hóa, chúng thường sống trong ruột của người và động vật, đi vào
nước thải theo phân và nước tiểu.
Vi khuẩn hoại sinh dung chất hữu cơ không hoạt động làm thức ăn, nó phân hủy
cặn chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sống và sinh sản, và thải ra các chất gồm
cặn hữu cơ có cấu tạo đơn giản và cặn vô cơ. Bằng quá trình hoạt động như vậy, vi
khuẩn hoại sinh đống vai trò cực kỳ quan trọng trong việc làm sạch nước thải. Nếu
không cò hoạt động sống và sinh sản của vi khuẩn, quá trình phân hủy sẽ không xảy
ra. Có rất nhiều loài vi khuẩn hoại sinh, mỗi loài đóng một vai trò đặc biệt trong mỗi
công đoạn của quá trình phân hủy hoàn toàn cặn hữu cơ có trong nước thải và mỗi
loài sẽ tự chết khi hoàn thành quy trình sống và sinh sản ở giai đoạn đó.
Tất cả các vi khuẩn ký sinh và hoại sinh cần có thức ăn và oxy để đồng hóa. Một
số loài trong số vi khuẩn này chỉ có thể hô hấp bằng oxy hòa tan trong nước gọi là vi
khuẩn hiếu khí, còn quá trình phân hủy chất hữu cơ của chúng gọi là quá trình hiếu

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

khí hay quá trình oxy hóa. Một số loài khác trong số các vi khuẩn này không thể tồn

tại được khi có oxy hòa tan trong nước. Những vi khuẩn này gọi là vi khuẩn kỵ khí và
quá trình phân hủy gọi là quá trình kỵ khí, quá trình này tạo ra các chất có mùi khó
chịu. Còn một số loài vi khuẩn hiếu khí trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, nếu
thiếu hoàn toàn oxy hòa tan, chúng có thể điều chỉnh để thích nghi với môi trường
gọi là vi khuẩn hiếu khí lưỡng nghi. Ngược lại, cũng tồn tại một số loài vi khuẩn kỵ
khí, khi có oxy hòa tan trong nước chúng không bị chết mà lại làm quen được với
môi trường hiếu khí gọi là vi khuẩn kỵ khí lưỡng nghi. Sự tự điều chỉnh để thích nghi
với môi trường có sự thay đổi của oxy hòa tan của vi khuẩn hoại sinh là rất quan
trọng trong quy trình phân hủy chất hữu cơ của nước thải trong các công trình xử lý.
Nhiệt độ nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động và sinh sản
của vi khuẩn, phần lớn vi khuẩn hoại sinh hoạt động có hiệu quả cao và phát triển
mạnh mẽ ở nhiệt độ 20 – 40oC. Một số loài vi khuẩn trong quá trình xử lý cặn phát
triển ở nhiệt độ 50 – 60 oC. Khi duy trì các điều kiện môi trường: thức ăn, nhiệt độ,
pH, oxy, độ ẩm thích hợp để vi khuẩn phát triển thì hiệu quả xử lý sinh học trong
công trình sẽ đạt hiệu quả cao nhất.
Tuy nhiên, không phải tất cả các vi khuẩn đều có lợi cho quá trình sinh hóa, một
vài trong số chúng là loài gây hại. Có hai loại vi khuẩn gây hại có thể phát triển trong
hệ thống hiếu khí và thiếu khí. Một là vi khuẩn dạng sợi là các dạng phân tử trung
gian, thường kết với nhau thành lớp lưới nhẹ nổi lên trên mắt nước và gây cản trở
quá trình lắng đọng trầm tích, làm cho lớp bùn đáy không có hiệu quả, sinh khối sẽ
không gắn kết lại và theo các dòng chảy sạch đã qua xử lý ra ngoài. Một dạng vi
khuẩn có hại khác tồn tại trong lượng bọt dư thừa trong các bể phản ứng sinh hóa,
phát sinh từ các hệ thống thông gió để tuần hoàn oxy trong hệ thống.
Các sinh vật có hại thường xuất hiện trong hệ thống xử lý kỵ khí là các vi khuẩn
khử sunfat. Nhìn chung, lợi ích thu được từ thiết kế vận hành hệ thống xử lý nước
thải kỵ khí là tạo ra sản phẩm khí metan có giá trị kinh tế. Tuy nhiên, nếu trong nước
thải chứa sunfat ở nồng độ quá cao, lúc đó các vi khuẩn khử sunfat sẽ phải cạnh
tranh với các chất nhường điện tử, kết quả là tạo ra sản phẩm sunfat. Điều này

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

không những ảnh hưởng đến sản lượng khí metan tạo thành, mà còn tạo các sản
phẩm không có lợi cho quá trình vận hành hệ thống.
III.2.2. Vi nấm:

Có cấu tạo cơ thể đa bào, sống hiếu khí, không quang hợp và là loài hóa dị
dưỡng. Chúng lấy dưỡng chất từ các chất hữu cơ trong nước thải. Cùng với vi
khuẩn, nấm chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Về mặt
sinh thái học nấm có hai ưu điểm so với vi khuẩn: nấm có thể phát triển trong điều
kiện ẩm độ thấp và pH thấp. Không có sự hiện diện của nấm, chu trình carbon sẽ
chậm lại và các chất thải hữu cơ sẽ tích tụ trong môi trường.
• Nấm men:
Nấm men thuộc cơ thể đơn bào, có hình dạng khác nhau và hầu như không ổn
định. Thường chúng có hình cầu, hình elip, hình bầu dục và cả hình dài. Tế bào nấm
men thường có kích thước lớn gấp từ 5 – 10 lần tế bào vi khuẩn. Kích thước trung
bình của nấm men có chiều dài 9 – 10µm, chiều rộng 2 - 7µm. Chúng có thể lên men
một số đường thành rượu, axit hữu cơ, glycerin và phát triển tăng sinh khối trong
điều kiện kỵ khí.
• Nấm mốc (nấm sợi).
Nấm mốc có khả năng phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy như xenlulozo,
hemixnlulozo và lignin. Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, không phải là loài
thuộc thực vật, cũng không phải là động vật và hoàn toàn khác vi khuẩn và nấm
men.

Mặc dù nấm có thể sử dụng các vật chất hữu cơ tan trong mối quan hệ cạnh
tranh với các vi khuẩn, nhưng chúng dường như không cạnh tranh tốt trong quá
trình sinh trưởng lơ lửng hay ở điều kiện bám dính, trong môi trường bình thường,
vì vậy không tạo thành sự cân đối trong hệ thống vi trùng học. Nói cách khác, khi
cung cấp không đủ oxy và nitơ, hoặc khi pH quá thấp, nấm có thể sinh sản nhanh,
gây ra các vấn đề ảnh hưởng tương tự như vi khuẩn dạng sợi.
III.2.3. Virut và thể thực khuẩn:

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI

Virut là một dạng sống khá đơn giản, có kích thước vô cùng nhỏ bé, từ

10 -

450µm. Chúng có các đặc điểm chính như: không có cấu tạo tế bào; thành phần hóa
học rất đơn giản, chỉ bao gồm protein và axit nucleic, virut chỉ chứa AND hoặc ARN;
không có khả năng sinh sản trong môi trường dinh dưỡng tổng hợp; một số có khả
năng tạo thành ty thể.
Sự hiện diện của virut trong nước thải sẽ có ảnh hưởng không tốt cho quá trình
xử lý. Vì chúng sinh trưởng bằng cách tấn công vào tế bào vật chủ (động vật, thực
vật, vi khuẩn,…) mà các vi khuẩn thì đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình xử lý
nước thải.
Thể thực khuẩn là virus của vi khuẩn, có khả năng làm tan tế bào vi khuẩn rất

nhanh. Trong nước thải có những vi khuẩn gây bệnh cho người và động vật, bên
cạnh đó cũng có thể thực khuẩn tương ứng với từng loại vi khuẩn đó. Do đó khi thấy
thể thực khuẩn trong nước thải người ta có thể kết luận sự có mặt của vi khuẩn
tương ứng.
III.2.4. Tảo:
Tảo là một nhóm vi sinh vật, nhưng chúng khác với vi khuẩn và các nấm khác ở
chổ chúng có diệp lục và có khả năng tổng hợp được các chất hữu cơ từ vô cơ dưới
tác dụng của ánh sang mặt trời.
Các loại tảo khác nhau có hình dạng và kích thước rất khác nhau, chủ yếu gồm
các dạng sau:
 Dạng đơn bào chuyển động: gồm các cơ thể đơn bào có khả năng chuyển
động, thường có hình cầu, hình bầu dục hay hình quả lê. Tế bào thường có
tiên mao. Những tảo này có khả năng hình thành các chân giả rất mảnh và
dài.
 Dạng tập đoàn chuyển động: gồm những tế bào đồng nhất về hình dạng và
chức phận, thường tập hợp trong một tập đoàn chuyển động.
Tảo sinh sản chủ yếu theo 3 cách: sinh sản sinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh
sản hữu tính.

SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

25