nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

TÓM TẮT
Công nghệ lọc sinh học xuôi dòng đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới,
kết quả cho thấy mô hình này đạt hiệu quả cao trong xử lý nước thải sinh hoạt. Đồ án
này được tiến hành nhằm khảo sát, nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý COD, BOD5,
TN, NH4+-N, NO3--N, TSS, độ đục.
Mô hình thí nghiệm được thiết kế có kích thước chiều dài x chiều rộng x chiều cao
là 1500mm x 200mm x 200mm, có 3 khoang riêng biệt bên trong chứa lớp giá thể
sponge. Giá thể được sử dụng cho nghiên cứu là dạng khối cầu bên trong có chứa mút
xốp. Số lượng giá thể tính được cho mỗi khoang là 250 viên, mỗi khoang đều được
khoang lỗ trên thành vách để vi sinh vật lấy oxi từ môi trường tự nhiên. Bùn hoạt tính
được sử dụng cho đồ án này là bùn lấy từ bể lắng sinh học của hệ thống xử lý nước thải
chợ Đầu Mối Thủ Đức.
Mô hình lọc sinh học xuôi dòng được vận hành qua 2 bước: Giai đoạn thích nghi
và giai đoạn vận hành. Sau giai đoạn thích nghi, mô hình được vận hành với các tải trọng
hữu cơ 0,5 kgCOD/m3.ngày; 1 kgCOD/m3.ngày; 1,5 kgCOD/m3.ngày ở điều kiện nhiệt
độ môi trường. Kết quả phân tích chất lượng nước đầu vào và đầu ra sau gần 5 tháng
vận hành mô hình cho thấy hiệu quả xử lý trung bình của mô hình qua tất cả tải trọng
đạt được khá cao: COD đạt 71,35%; BOD5 đạt 74,18%; TSS đạt 56,91%; NH4+-N đạt
59,61%; TN đạt 32,83%; độ đục đạt 88,8%.
Tải trọng hữu cơ tối ưu cho mô hình mà nghiên cứu đã tìm ra được là 1
kgCOD/m3.ngày. Dựa vào kết quả nghiên cứu, mô hình này có thể là một lựa chọn mới
cho xử lý nước thải.


ABSTRACT
DHS (Down-flow Hanging Sponge) has been studied in many countries in the
world, the results show that this model is highly effective in domestic wastewater
treatment. In this study, the model of biological filtration with sponge substrate was
conducted to survey, research and evaluate the effectiveness of treating COD, BOD5,
TN, NH4+-N, NO3--N, TSS, turbidity.
The model is designed with the dimensions x width x height is 1500mm x 200mm

x 200mm, there are 3 separate compartments inside the sponge material layer. The
substrate used for the study is a spongy shape with sponge foam. The amount of money
available for each compartment is 250 tablets, each cavity is cavity hole on the wall so
that microorganisms take oxygen from the natural environment. The activated sludge
used for this project is the sludge taken from the biological sedimentation tank of the
Dau Moi Thu Duc market.
Biofiltration models are operated in two phases: adaptation and operation. After
the adaptation period, the model is operated with an organic loading such as 0,5
kgCOD/m3.day; 1 kgCOD/m3.day; 1,5 kgCOD/m3.day at ambient temperature
conditions. The result of the analysis of water quality after nearly 5 months of operation
of the model showed the average treatment effectiveness of the system in all of the
organic loading is high. Removal efficiency COD is 71,35%; BOD5 is 74,18%; TSS is
56,91%; NH4+-N is 59,61%; TN is 32,83%; turbidity is 88,8%.
The optimum Organic Loading Rate for the DHS reactor was found to be 1 kg
COD/m3.day. Based on the available result, the proposed system could be more viable
option for treatment of wastewater.


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...........................................................................................v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................vi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...............................................................................2
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...............................................................................2
4. ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU .................................................2

5. Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU ..................................................................................2
6. TÍNH MỚI CỦA NGHIÊN CỨU ......................................................................3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .....................4
1.1.

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT .............4

1.1.1. Tổng quan về nước thải ...............................................................................4
1.1.2. Tổng quan về nước thải sinh hoạt .............................................................. 7
1.2.

TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH ....................15

1.2.1. Giới thiệu về quá trình tăng trưởng bám dính........................................15
1.2.2. Nguyên tắc của phương pháp ...................................................................17
1.2.3. Các quá trình sinh học diễn ra trong màng sinh học.............................. 18
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng ................................................................................20
1.2.5. Tổng quan các công trình ứng dụng quá trình tăng trưởng bám dính 21
1.3. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ CÔNG NGHỆ LỌC XUÔI DÒNG VỚI
GIÁ THỂ SPONGE ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI.....................25
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ DHS ....................................................................25
1.3.2. Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ DHS trong xử lý nước thải ....26
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP, VẬT LIỆU VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU .......29
2.1.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................................................29

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

i


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

2.2.

VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...........................................................................30

2.2.1. Nước thải .....................................................................................................30
2.2.2. Giá thể .........................................................................................................30
2.2.3. Bùn hoạt tính .............................................................................................. 30
2.3.

MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ............................................................................31

2.3.1. Tính toán, lắp đặt mô hình thí nghiệm ....................................................31
2.3.2. Vận hành mô hình thí nghiệm ..................................................................37
2.5.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ....................................................................40

2.6.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU .............................. 41

2.6.1. Phương pháp tính toán ..............................................................................41
2.6.2. Phương pháp xử lý số liệu .........................................................................42
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 44

3.1.

ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN NGUỒN NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO ............44

3.2.

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM .............................................................................44

3.2.1. pH ................................................................................................................46
3.2.2. DO ................................................................................................................47
3.2.3. Hiệu quả xử lý COD...................................................................................49
3.2.4. Hiệu quả xử lý BOD5..................................................................................51
3.2.5. Hiệu quả xử lý TSS ....................................................................................53
3.2.6. Hiệu quả xử lý nhóm nitơ ..........................................................................55
3.2.7. Hiệu quả xử lý độ đục ................................................................................59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 65
PHỤ LỤC .....................................................................................................................67
A. PHỤ LỤC BẢNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH....................................................67
B. PHỤ LỤC HÌNH ẢNH......................................................................................77

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

ii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Song chắn rác. ..................................................................................................9
Hình 1.2 Bể lắng cát ngang. ............................................................................................ 9
Hình 1.3 Bể lắng ngang. ................................................................................................ 10
Hình 1.4 Bể lắng đứng. ..................................................................................................10
Hình 1.5 Bể tuyển nổi tròn. ........................................................................................... 12
Hình 1.6 Hồ sinh học. ....................................................................................................12
Hình 1.7 Bể Aerotank. ...................................................................................................14
Hình 1.8 Mô tả quá trình sinh trưởng bám dính. ........................................................... 16
Hình 1.9 Bể lọc sinh học nhỏ giọt. ................................................................................22
Hình 1.10 Một số loại giá thể sử dụng trong bể lọc. .....................................................23
Hình 1.11 Đĩa lọc sinh học. ........................................................................................... 23
Hình 1.12 Bể MBBR. ....................................................................................................24
Hình 2.1 Quy trình thực hiện nghiên cứu. .....................................................................29
Hình 2.2 Giá thể sponge. ............................................................................................... 30
Hình 2.3 Bùn hoạt tính. .................................................................................................31
Hình 2.4 Sơ đồ mô hình nghiên cứu. .............................................................................31
Hình 2.5 Hình vẽ mô hình nghiên cứu. .........................................................................35
Hình 2.6 Một số hình ảnh trong giai đoạn lắp đặt mô hình. ..........................................37
Hình 2.7 Giá thể sponge sau khi ngâm trong bùn. ........................................................38
Hình 2.8 Mô hình khi đi vào vận hành. .........................................................................38
Hình 3.1 Giá trị trung bình các thông số ô nhiễm. ........................................................46
Hình 3.2 Biến thiên pH đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ........................................47
Hình 3.3 Biến thiên DO đầu vào và đầu ra....................................................................48
Hình 3.4 Biến thiên và hiệu quả xử lý COD của mô hình nghiên cứu. .........................49
Hình 3.5 Trung bình nồng độ COD đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. .....................51
Hình 3.6 Biến thiên nồng độ BOD5 và hiệu suất ở tải trọng 0,5 kgCOD/m3.day. ........52
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

iii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Hình 3.7 Biến thiên và hiệu quả xử lý BOD5. ............................................................... 52
Hình 3.8 Trung bình nồng độ BOD đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. .....................53
Hình 3.9 Biến thiên và hiệu quả xử lý TSS. ..................................................................54
Hình 3.10 Trung bình nồng độ TSS đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ....................54
Hình 3.11 Biến thiên nồng độ N-NH4+ và hiệu suất. .....................................................55
Hình 3.12 Trung bình nồng độ NH4+-N đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ..............56
Hình 3.13 Biến thiên nồng độ TN đầu vào, ra và hiệu suất. .........................................57
Hình 3.14 Trung bình nồng độ TN đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ......................57
Hình 3.15 Biến thiên nồng độ nitrat đầu vào và đầu ra. ................................................59
Hình 3.16 So sánh các thành phần nitơ chuyển hóa và tích lũy của nước thải đầu vào
và đầu ra của mô hình DHS. .......................................................................................... 59
Hình 3.17 Biến thiên độ đục dầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ................................ 60
Hình 3.18 Độ đục trung bình đầu vào và đầu ra qua các tải trọng. ............................... 60
Hình 3.19 Màu nước đầu vào và đầu ra. .......................................................................61

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

iv


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tính chất của giá thể sponge sử dụng nghiên cứu .........................................30
Bảng 2.2 Tổng hợp thông số thiết kế mô hình DHS .....................................................33
Bảng 2.3 Tổng hợp thông số vận hành mô hình DHS...................................................35
Bảng 2.4 Các thiết bị sử dụng cho mô hình ..................................................................36
Bảng 2.5 Phương pháp phân tích ...................................................................................40
Bảng 2.6 Các hàm thống kê được sử dụng ....................................................................42
Bảng 3.1 Khoảng biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm ................................................44
Bảng 3.2 Khoảng giá trị nồng độ chất ô nhiễm ............................................................. 45
Bảng 3.3 So sánh hiệu quả xử lý của mô hình so với các nghiên cứu trước .................61

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

v


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BOD

Biological Oxigen Demand

Nhu cầu oxi sinh hóa

BR

Baffled Reactor

Phản ứng vách ngăn
Bộ Tài Nguyên Môi Trường

BTNMT
COD

Chemical Oxygen Demand

DHM

Down-flow Hanging Media
Reactor

DHS

Down-flow Hanging Sponge

DO

Desolved Oxygen

Oxy hòa tan trong nước

HRT

Hydraulic Retention Time

Thời gian lưu nước

MBBR

Moving Bed Biofilm Reactor

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids

MLVSS

Mixed Liquor Volatile Suspended Hàm lượng chất rắn bay hơi
Solids

NTU

Nephelometric Turbidity Unit

OLR

Organic Loading Rate

QCVN

Nhu cầu oxi hóa học

Lọc sinh học xuôi dòng với giá
thể sponge

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Tải trọng chất hữu cơ
Quy chuẩn Việt Nam

SBR

Squencing Biological Reactor

Bể sinh học từng mẻ

SD

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

SS

Suspended Solids

Chất rắn lơ lửng

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

vi


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

TB

Trung bình
Tổng chất rắn lơ lửng

TSS

Total Suspended Solid

UASB

Upflow Anaerobic Sludge Blanket Xử lý kị khí qua lớp cặn lơ lửng

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

vii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, cùng với đó
các ngành công nghiệp phát triển mạnh, dân số tăng nhanh kéo theo vấn đề môi trường
phát sinh (khí thải, nước thải, chất thải rắn,...). Công tác bảo vệ môi trường chưa được
đầu tư đúng cách, các hoạt động thương mại, dịch vụ, sinh hoạt là nguồn phát sinh ô
nhiễm nghiêm trọng cũng chưa được quan tâm. Trong đó, môi trường nước nói riêng,
hiện nay môi trường đang phải tiếp nhận nhiều nguồn nước thải chưa được xử lý, chứa
nhiều thành phần ô nhiễm khác nhau, ảnh hưởng môi trường nước nghiêm trọng. Nước
ô nhiễm, vấn đề thiếu nước sạch đang là vấn đề đáng báo động, cần tìm giải pháp để xử
lý hạn chế chất ô nhiễm đưa vào môi trường.
Có nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt: phương pháp
hóa học, sinh học, vật lý, hóa – lý. Trong đó, phương pháp sinh học là phương pháp đem
lại hiệu quả cao về mặt kinh tế, không để lại nhiều ảnh hưởng tới môi trường, phù hợp
và dễ áp dụng ngoài thực tế. Trong một phạm vi nhất định, phương pháp này không cần
dùng đến hóa chất mà dùng chính hệ vi sinh vật có sẵn trong nước thải để phân hủy các
chất bẩn.
Xử lý nước thải bằng công nghệ lọc xuôi dòng đã được nghiên cứu và ứng dụng
tương đối phổ biến trên thế giới vì có nhiều ưu điểm như hiệu quả xử lý cao, giá thành
thấp, dễ vận hành, diện tích nhỏ và đặc biệt là không tạo ra chất ô nhiễm thứ cấp. Do đó
xử lý sinh học là công đoạn không thể thiếu trong quy trình công nghệ xử lý nước thải
sinh hoạt và đa số nước thải các ngành công nghiệp. Bên cạnh những ưu điểm đó thì lọc
sinh học cũng có nhược điểm là sinh vật rất nhạy cảm với các yếu tố: pH, nhiệt độ, chất
dinh dưỡng, tải trọng hữu cơ,…
Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nước nghiên cứu ứng dụng công nghệ này để xử
lý một số loại nước thải như: Nước thải của nhà máy than cốc, nước thải có hàm lượng
COD và BOD5 cao, nước thải có độ mặn cao,… kết quả cho thấy mô hình này đem lại
hiệu quả cao trong việc loại bỏ hàm lượng COD, BOD5, N…và có thể ứng dụng hiệu
quả xử lý nước thải trong điều kiện nhiệt độ thấp, hàm lượng muối cao. Tuy nhiên, ở
Việt Nam hiện chưa có nhiều nghiên cứu về công nghệ này.
Chính vì lý do đó, tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh
hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge”, để tìm hiểu, xem xét, đánh

giá tính hiệu quả xử lý nước thải của mô hình này ở điều kiện nước ta.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

1


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
-

Đánh giá hiệu quả xử lý các thành phần ô nhiễm có trong nước thải sinh hoạt: TN,
TSS, COD, BOD5, NO3--N, NH4+-N, độ đục ở chế độ vận hành với các tải trọng
khác nhau.

-

Tìm ra được tải trọng tối ưu nhất cho quá trình.

-

Rút ra kết luận về kết quả nghiên cứu và tính khả thi của mô hình thí nghiệm.

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
-

Tìm hiểu tài liệu tổng quan về lọc xuôi dòng, quá trình tăng trưởng bám dính,
nước thải sinh hoạt.

-

Lắp đặt mô hình thí nghiệm lọc xuôi dòng với giá thể sponge

-

Chạy thử nghiệm mô hình ở giai đoạn thích nghi

-

Đánh giá hiệu quả xử lý các thành phần ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt: TN,
TSS, COD, BOD5, NO3--N, NH4+-N, độ đục ở các chế độ vận hành khác nhau.

-

Tổng hợp và viết báo cáo đồ án hoàn chỉnh.

4. ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU
Nước thải sử dụng nghiên cứu để đánh giá hiệu quả của mô hình lọc xuôi dòng với
giá thể sponge là nước thải sinh hoạt thải ra từ ký túc xá Cỏ May, trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM.
5. Ý NGHĨA NGHIÊN CỨU
 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của mô hình sẽ góp phần cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa
chọn phương pháp xử lý nước thải. Từ đó ta có thể tìm ra điều kiện vận hành tốt nhất
cho công nghệ này, nhằm đề xuất phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt mới, tiết kiệm
chi phí và hiệu quả cao.
 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết để lựa chọn phương

pháp xử lý nước thải sinh hoạt đạt hiệu quả.
Mô hình nghiên cứu thành công có thể là giải pháp lựa chọn cho nhiều nơi khác
nhau, quy mô lớn hơn để xử lý hiệu quả nước thải sinh hoạt.

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

2


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

6. TÍNH MỚI CỦA NGHIÊN CỨU
Nước thải sinh hoạt ảnh hưởng trực tiếp tới môi trường và sức khỏe con người. Hiện
nay, ở nước ta vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về ứng dụng công nghệ lọc xuôi dòng để
xử lý nước thải sinh hoạt. Trong số ít các nghiên cứu trước đây thì chưa có nghiên cứu
sử dụng giá thể sponge. Mô hình DHS dùng giá thể sponge cho vi sinh vật hiếu khí phát
triển nhưng không cần cung cấp khí, chính vì vậy mô hình nghiên cứu này sẽ là một
hướng mới trong xử lý nước thải sinh hoạt.

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

3


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
1.1.1. Tổng quan về nước thải
Chất lượng môi trường nước ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe cũng như sự sống
của con người và các loài động thực vật. Hiện nay nhu cầu sống đó đang dần bị đe dọa
nghiêm trọng. Bên cạnh lượng nước bị thâm hụt do sử dụng nước bừa bãi và không đúng
mục đích là chất lượng nước đang suy giảm trầm trọng, mà nguyên nhân chính là do ý
thức của chính mỗi con người chúng ta. Hằng ngày một lượng lớn nước thải được xả
trực tiếp hoặc gián tiếp ra ngoài môi trường mà chưa qua xử lý gây ô nhiễm nghiêm
trọng nguồn nước. Hậu quả trước tiên là gây mất cân bằng sinh thái, một số loài sinh vật
bị tuyệt chủng do không thích nghi với nguồn nước bị ô nhiễm. Tiếp đến là ảnh hưởng
đến con người chúng ta. Nước bị ô nhiễm gây các bệnh: da liễu, đường ruột… và hơn
nữa là các bệnh mà thế giới cũng chưa có phương thức cứu chữa như: ung thư… Chính
vì vậy mà chúng ra cần xử lý nước thải ngay tại nguồn để giảm thiểu những tác hại của
nước thải đến môi trường.
Nước thải là lượng nước được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị
thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng
là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân loại này,
có các loại nước thải dưới đây:
-

Nước thải sinh hoạt: Được dùng trong các mục đích vệ sinh, ăn uống, tắm rửa, sinh
hoạt, vệ sinh nhà cửa ... của con người, hộ gia đình, công sở, công ty ... Chính vì
thế mà nước thải chính được hình thành bởi chính sinh hoạt của con người.

-

Nước thải công nghiệp: Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá

trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ
cho sản xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh
hoạt của công nhân viên.

-

Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như nước thải tự nhiên. Ở những thành
phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng.

-

Nước thải đô thị: Là nguồn nước thải ra từ hệ thống cống thoát của một thành phố.
Nước thải đô thị có thể bao gồm tất cả nước thải kể trên.

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

4


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Để đánh giá chất lượng môi trường nước người ta phải căn cứ vào một số chỉ tiêu
như chỉ tiêu vật lý, hóa học, sinh học. Qua các thông số trong nước sẽ cho phép ta đánh
giá được mức độ ô nhiễm hoặc hiệu quả của phương pháp xử lý.
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải
Các chỉ tiêu vật lý:
-

Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy ra trong
nước. Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, vào thời gian trong
ngày, vào mùa trong năm… Nhiệt độ cần được xác định tại chỗ (tại nơi lấy mẫu).
-

Độ pH

Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Giá trị pH cho
phép ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong
quá trình xử lý nước. pH phù hợp nhất cho vi sinh vật phát triển từ 6,5 – 7,8. Môi trường
tối ưu nhất để vi khuẩn phát triển thường là 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới
hạn pH khác nhau.
-

Màu sắc
Nước có thể có màu, đặc biệt nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu. Màu

của nước thường được phân thành hai dạng; màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt
keo; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên. Trong thực tế người
ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan. Có nhiều
phương pháp xác định màu của nước, nhưng thường dùng ở đây là phương pháp so màu
với các dung dịch chuẩn là clorophantinat coban.
-

Độ đục

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy
sinh gây ra. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng

quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảm thẩm mỹ và làm giảm chất
lượng của nước khi sử dụng. Vi sinh vật có thể bị hấp phụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây
khó khăn khi khử khuẩn.
-

Mùi vị

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

5


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Nước sạch là nước không mùi vị. Khi bắt đầu có mùi thì đó là biểu hiện của hiện
tượng ô nhiễm. Trong nước thải mùi rất đa dạng tùy thuộc vào lượng và đặc điểm của
chất gây ô nhiễm.
-

Tổng hàm lượng các chất rắn (TS)

Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan. Các chất này bao
gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ. Tổng hàm lượng các chất rắn (TS: Total
Solids) là lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước
trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi (đơn vị tính
bằng mg/L).
-

Tổng hàm lượng các chất lơ lửng (SS)

Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước.
Hàm lượng các chất lơ lửng (SS : Suspended Solids) là lượng khô của phần chất rắn còn
lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC
cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L.
-

Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS)

Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn
chất hữu cơ. Hàm lượng các chất hòa tan DS (Dissolved Solids) là lượng khô của phần
dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy
khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là mg/L.
DS = TS – SS.
Các chỉ tiêu hóa học và sinh học:
-

Chỉ số DO

DO là lượng oxi hòa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước. Bình thường
oxi hòa tan trong nước khoảng 8 – 10 mg/L, chiếm 70 – 80 % khi oxi bão hòa. Mức oxi
hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ,
các hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa sinh, hóa học và vật lý của nước.
Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các quá trình hóa
sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng.
-

Chỉ số BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa hay là nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng
oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi
khuẩn) hoại sinh, hiếu khí. Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa sinh học.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

6


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất
hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước. Bình thường 70% nhu cầu
oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu nên thường phân tích là BOD 5, 20% trong 5 ngày
tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.
-

Chỉ số COD

Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ
trong nước thành CO2 và H2O bởi một tác nhân oxi hóa mạnh.COD biểu thị lượng chất
hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học. Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì
nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi sinh vật.
-

Chỉ số vệ sinh (E.Coli)

Trong nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng
du lịch, dịch vụ, khu chăn nuôi v.v… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn trong phân người

và phân xúc vật. Trong đó có thể có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh đặc biệt là bệnh về
đường tiêu hóa như tả, lị thương hàn, các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm.
Sự có mặt của E.Coli trong nước chứng tỏ chứng tỏ nguồn nước đã bị ô nhiễm bởi
phân rác, chất thải của người và động vật và như vậy cũng có khả năng tồn tại các loại
vi trùng gây bệnh khác. Số lượng E.Coli nhiều hay ít tùy thuộc mức độ nhiễm bẩn của
nguồn nước. Đặc tính của khuẩn E.Coli là khả năng tồn tại cao hơn các loại vi khuẩn, vi
trùng gây bệnh khác nên nếu sau khi xử lý nước, nếu trong nước không còn phát hiện
thấy E.Coli thì điều đó chứng tỏ các loại vi trùng gây bệnh khác đã bị tiêu diệt hết. Mặt
khác, việc xác định số lượng E.Coli thường đơn giản và nhanh chóng nên loại vi khuẩn
này thường được chọn làm vi khuẩn đặc trưng trong việc xác định mức độ nhiễm bẩn
do vi trùng gây bệnh trong nước.
E.Coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, nó có thể sống trong điều kiện khắc
nghiệt của môi trường ngoài cũng như trong phòng thí nghiệm. Chính vì vậy người ta
đã chọn E.Coli là chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải.
1.1.2. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
a. Nguồn gốc phát sinh, đặc tính, thành phần nước thải sinh hoạt
a1. Nguồn gốc phát sinh
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, tẩy rửa, 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.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

7


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp

nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước.
a2. Đặc tính chung
Nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi các chất cặn bã hữu cơ, các chất hữu cơ
hoà tan (thông qua các chỉ tiêu BOD5, COD), các chất dinh dưỡng (Nitơ, phospho), các
vi trùng gây bệnh (E.Coli, coliform…).
a3. Thành phần của nước thải sinh hoạt
 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,
kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
b. Tác hại đến môi trường
Tác hại đến môi trường của nước thải sinh hoạt do các thành phần ô nhiễm tồn tại
trong nước thải gây ra.
COD, BOD: Sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây
thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường nước.
Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân huỷ
yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4,… làm cho nước có mùi hôi thối và
làm giảm pH của môi trường.
SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,
ngộ độc thức ăn, vàng da.
Ammonia, P: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong
nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá (sự phát triển bùng phát của các loại
tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong các
sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải
ra).
Màu: Mất mỹ quan.
Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
c. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
c1. Phương pháp cơ học
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137

GVHD: TS. Đinh Thị Nga

8


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Xử lý cơ học được áp dụng trong giai đoạn đầu của hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ đi
các rác thải, bao bì nilon, cành cây… hạn chế ảnh hưởng tới công trình phía sau, cũng
như hiệu suất của hệ thống, có thể loại bỏ 60% SS và 20% BOD5.
Công trình xử lý cơ học bao gồm:
Song chắn và lưới chắn rác:

Hình 1.1 Song chắn rác.
Song chắn và lưới chắn đặt ở cửa dẫn nước vào công trình thu làm nhiệm vụ loại
trừ vật nổi, vật trôi lơ lửng trong dòng nước để bảo vệ các thiết bị và nâng cao hiệu quả
làm sạch của các công trình xử lý.
Bể lắng cát: Tách các tạp chất vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than, cát…

Hình 1.2 Bể lắng cát ngang.
Bể lắng: Lắng các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của
nước.

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

9

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Hình 1.3 Bể lắng ngang.


Nguyên lí hoạt động: Nước được chảy vào theo chiều ngang từ đầu bể đến cuối

bể. Dưới tác dụng của trọng lực thì các hạt cặn sẽ bi tách khỏi nước và lắng xuống đáy.


Các yếu tố ảnh hưởng: pH, nhiệt độ, nồng độ phèn, nồng độ các chất lơ lửng,…

 Ưu điểm: Dễ thiết kế, xây dựng, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể hoặc dọc theo
chiều dài của bể.
 Nhược điểm: Thời gian lưu dài, giá thành cao, chiếm mặt bằng xây dựng, có
nhiều hố thu cặn tạo thành nhiều vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn.
 Phạm vi áp dụng: Áp dụng cho các công trình có công suất > 3000 m3/ngày.đêm
đối với các trường hợp xử lí có dùng phèn và bất kì công suất cho các trạm không dùng
phèn.

Hình 1.4 Bể lắng đứng.
 Nguyên lí làm việc: Đầu tiên nước sẽ được đưa vào ống trung tâm ở giữa rồi đi
xuống dưới qua bộ phận hãm là triệt tiêu chế độ xoáy rồi vào bể lắng. Trong bể lắng,
nước chuyển động thắng đứng từ dưới xuống trên, còn các hạt cặn lắng ngược chiều với
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

10

Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

chiều chuyển động của dòng nước từ trên xuống dưới. Nước đã lắng được thu vào máng
bố trí xung quanh bể và đưa sang bể lọc.


Các yếu tố ảnh hưởng: pH, nhiệt độ, nồng độ phèn, nồng độ các chất lơ lửng,…



Ưu điểm: Thuận tiện trong công việc xả cặn và ít tốn diện tích xây dựng.



Nhược điểm: chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá thành xây dựng, số lượng bể

nhiều, hiệu suất thấp, chỉ lắng được cặn có tỉ trọng lớn, vận tốc lắng không lớn.
 Phạm vi áp dụng: Được áp dụng đối với có công trình có công suất < 3000
m /ngày.đêm khi xử lí bằng chất keo tụ. Lắng đứng thường được sử dụng trong công
trình xử lí nước cấp quy mô nhỏ.
3

c2. Phương pháp xử lý hóa học
Phương pháp xử lý hóa học thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt
gồm có: trung hòa, oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các hợp chất độc
hại. Cơ sở của phương pháp xử lý này là các phản ứng hóa học diễn ra giữa chất ô nhiễm
và hóa chất thêm vào, do đó, ưu điểm của phương pháp là có hiệu quả xử lý cao, thường
được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước khép kín. Tuy nhiên, phương pháp hóa học

có nhược điểm là chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước
thải sinh hoạt với quy mô lớn. Bản chất của phương pháp hoá lý trong quá trình xử lý
nước thải sinh hoạt là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất
phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các
chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi
trường.
c3. Phương pháp hóa lý
Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, tuyển nổi,
đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc… Giai đoạn xử lý hoá lý có
thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học,
sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh.
Hấp phụ: Loại bỏ chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách bắt giữ
những chất đó trên bề mặt chất rắn hoặc tương tác giữa chất bẩn hòa tan với chất hấp
phụ.
Trao đổi ion: Là phương pháp thu hồi bắt giữ để loại bỏ các cation và anion bằng
các chất trao đổi ion.

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

11


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Tuyển nổi: Loại bỏ các chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi
lên mặt nước khi bám theo các bọt khí.

Hình 1.5 Bể tuyển nổi tròn.

c4. Phương pháp xử lý sinh học
Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là sử
dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân huỷ các chất hữu cơ
và các thành phần ô nhiễm trong nước thải. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm
nhóm chính: quá trình hiếu khí, quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình
kết hợp hiếu khí – trung gian anoxic – kị khí các quá trình hồ. Đối với việc xử lý nước
thải sinh hoạt có yêu cầu đầu ra không quá khắt khe đối với chỉ tiêu N và P, quá trình xử
lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học thường được ứng dụng nhất.
Sinh học tự nhiên [3]:


Hồ sinh học

Hình 1.6 Hồ sinh học.
Trong hồ, diễn ra quá trình tự làm sạch của nước. Các loài vi khuẩn, tảo và các loại
thủy sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

12


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Ngoài việc xử lý nước thải, hồ sinh vật còn có nhiệm vụ: Nuôi trồng thủy sản, nguồn
nước để tưới cho cây trồng, điều hòa dòng chảy.
Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết
tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2, CH4, các khí khác, các acid hữu cơ
và tế bào mới do vi sinh vật kị khí phân giải.

Được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao.
Hiệu suất chuyển hóa BOD5 có thể đạt đến 70 – 85%.


Cánh đồng lọc

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


Cánh đồng tưới và bãi lọc
Cánh đồng tưới chủ yếu là xử lý nước thải còn phục vụ cho nông nghiệp là thứ yếu.
Khu đất chỉ dùng xử lý hoặc chứa nước thải thì gọi là bãi lọc.

Tưới bón cây, xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, không
chứa chất độc và vi sinh vật gây bệnh.
Hiệu quả: BOD20 còn 10 – 15 mg/l, NO3- là 25 mg/l, vi khuẩn giảm tới 99,9%. Nước
thu không cần khử khuẩn có thể đổ vào các thủy vực.
Sinh học nhân tạo [4]


Lọc sinh học

Ứng dụng cho quá trình nitrat hóa, bố trí sau bể Aerotank hoặc bể lọc sinh học bậc
I khi nước thải đã bị loại bỏ hầu hết chất hữu cơ. Xử lý hợp chất hữu cơ, nitơ và chất lơ
lửng. Ứng dụng trong các công trình vừa và nhỏ trong công nghiệp.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

13


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Lọc sinh học được chia làm 2 loại:
 Lọc sinh học với lớp vật liệu không ngập trong nước (lọc nhỏ giọt).
 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước (lọc cao tải).


Bể Aerotank: Thường được đặt sau lắng I và trước lắng II
Bể cấu tạo đơn giản là một khối hình chữ ở trong có bố trí hệ thống phân phối khí

(đĩa thổi khí, ống phân phối khí) nhằm tăng cường lượng oxy hòa tan trong nước.
Cấu tạo của bể phải thỏa mãn 3 điều kiện:
-

Giữ được liều lượng bùn cao trong bể aerotank

-

Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn bùn trẻ

-

Đảm bảo oxy cần thiết cho vi sinh vật ở mọi điểm của aerotank

Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy đảo nhằm tăng
cường lượng oxy hòa tan và quá trình oxy hóa chất bẩn hữu cơ trong nước bẩn.
Ưu điểm:
-

Hiệu suất xử lí BOD đạt tới 90%. Loại bỏ được nitơ trong nước thải

-

Vận hành đơn giản, an toàn

-

Thích hợp với nhiều loại nước thải

-

Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải tăng thể tích bể
Phạm vi áp dụng:

Ứng dụng cho hầu hết các loại nước thải có ô nhiễm hữu cơ: trường học, bệnh viện,
khu dân cư, thủy sản…

Hình 1.7 Bể Aerotank.
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

14


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge



Bể SBR: Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lí nước thải dựa trên phương
pháp bùn hoạt tính, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng
một kết cấu.

Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và
nitơ cao. Chu kì vận hành của bể SBR gồm 5 pha cơ bản: pha làm đầy-pha phản ứngpha lắng- pha xả nước- pha chờ.
Công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệu quả do trong quá
trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy ra, xử lý với lưu lượng
thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ
SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn.
1.2. TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH
1.2.1. Giới thiệu về quá trình tăng trưởng bám dính
Quá trình này thường sử dụng những vật rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ bám dính
trên bề mặt giá đỡ. Trong số các vi sinh vật, có một số sinh vật có khả năng tạo ra
polysacrit, chất này có tính dẻo hay còn gọi là polyme sinh học, chất này tạo thành màng
sinh học. Màng này càng ngày càng dày thêm, thực chất là do sinh khối của vi sinh vật
bám trên giá thể. Màng này có khả năng oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước thải khi
cho nước thải chảy qua hay tiếp xúc với màng, ngoài ra màng còn có tác dụng hấp thụ
các chất bẩn và trứng giun sán…
Màng sinh học là tập hợp những vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính oxi hóa các chất
hữu cơ trong nước khi chúng tiếp xúc với màng. Màu của màng sẽ thay đổi tùy vào

thành phần nước thải màu biến đổi từ màu xám đến nâu tối. Màng này được tạo thành
từ hàng triệu tế bào vi khuẩn và cả động vật nguyên sinh. Khác với quần thể sinh vật
trong bùn hoạt tính, vi sinh vật trong màng lọc sinh học tương đối đồng nhất về thành
phần và cả số lượng sinh vật.
Khi nước chảy qua màng sinh học, do hoạt động của vi sinh vật sẽ làm thay đổi
thành phần nhiễm bẩn các chất hữu cơ có trong nước, các chất hữu cơ sẽ được vi sinh
vật phân giải trước với tốc độ nhanh, đồng thời số lượng quần thể vi sinh vật cũng phát
triển mạnh. Chất hữu cơ khó phân hủy sẽ được phân giải tốc độ chậm hơn.
Màng sinh học thực chất là hệ nhiều loài vi sinh vật, lớp ngoài là vi sinh vật hiếu
khí, lớp trong là vi sinh vật kị khí. Ở lớp ngoài cùng lớp màng hiếu khí chủ yếu là trực
khuẩn Bacillus sống. Lớp trung gian là lớp vi khuẩn tùy nghi: Pseudomonas,
SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

15


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ lọc xuôi dòng với giá thể sponge

Alcaligenes, Microccus… Lớp sâu bên trong là vi sinh vật kị khí như vi khuẩn lưu huỳnh
hay nitrat [6].
Màng sinh học được coi là hệ tùy tiện, với vi sinh vật hiếu khí là chủ yếu, các tế bào
bên trong ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận lượng oxi nên chuyển sang phân hủy kị khí.
Sản phẩm của quá trình biến đổi kị khí là alcol, axit hữu cơ… Các chất này chưa kịp
khuếch tán đã bị vi sinh vật khác hấp thụ vì vậy mà không ảnh hưởng đến lớp màng.
Với đặc điểm như vậy màng lọc có thể oxi hóa chất hữu cơ, màng dày lên làm bịt kín
các khe hở, nước qua màng lọc chậm dần từ đó làm việc kém hiệu quả. Nếu lớp màng
quá dày thì ta có thể dùng nước rửa để loại bỏ màng, tuy nhiên hiệu quả lọc giảm dần
nhưng chúng sẽ khôi phục trở lại. Nước đưa vào xử lý cần lọc sơ bộ để loại bỏ tạp chất

lớn, đem lại hiệu quả lọc cao hơn.

Hình 1.8 Mô tả quá trình sinh trưởng bám dính.
Cơ chế xử lý chất hữu cơ trong màng sinh học:
Màng sinh học được hình thành trên giá thể gồm lớp màng kị khí (ANAEROBIC)
và lớp màng hiếu khí (AEROBIC) đồng hóa và oxi hóa các chất ô nhiễm trong nước
thải tạo nên các sản phẩm trao đổi chất và giúp tăng trưởng tế bào. Tại lớp màng kị khí
sẽ sinh ra các khí có mùi hôi: NH3, H2S, axit hữu cơ. Bên cạnh đó màng sinh học được
hình thành từ đa dạng các loại vi sinh chính vì vậy ngoài 2 lớp màng kị khí và hiếu khí
còn có một vùng vi sinh vật thiếu khí đóng vai trò quan trọng trong xử lý nitơ. Sự phân
hủy chất hữu cơ của màng bắt đầu từ ngoài làm cho oxi khó khuyến tán vào khó khăn
hơn khi mà độ dày của lớp màng sinh vật càng tăng lên. Ở điều kiện nhất định, thì lớp
màng hiếu khí tương đối ổn định, nếu lớp hiếu khí tăng lên thì độ dày của lớp màng kỵ
khí tăng lên tương ứng, lớp kỵ khí đóng vai trò là bùn dư. Nếu sinh vật hoạt động quá
mức, lớp kị khí ngày càng dày thêm làm cho sự gắn kết của lớp phát triển sâu bên trong

SVTH: Trần Thị Trí _ MSSV: 0250020137
GVHD: TS. Đinh Thị Nga

16