Theo Dõi Quá Trình Tạo Bùn Hạt Hiếu Khí Với Chất Mang Là Than Hoạt Tính Dạng Bột Và Đánh Giá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
TÊN ĐỀ TÀI:

THEO DÕI QUÁ TRÌNH TẠO BÙN HẠT HIẾU KHÍ VỚI
CHẤT MANG LÀ THAN HOẠT TÍNH DẠNG BỘT
VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT XỬ LÝ ĐỐI VỚI
NƯỚC THẢI THỦY SẢN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
Ths Lê Hoàng Việt
Ths Nguyễn Thị Thu Vân

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
Nguyễn Thị Linh
MSSV. 1063660

Cần Thơ, 11/2010


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

MỤC LỤC

Nhận xét của cán bộ hướng dẫn
Nhận xét của cán bộ phản biện
Mục lục
Danh mục bảng
Danh mục hình
Danh mục các ký hiệu & từ viết tắt
Danh mục phụ lục
Lời nói đầu
Tóm tắt đề tài
1.1 Đặt vấn đề ...................................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................................... 2
1.3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 3
1.4 Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................................... 3
2.1 Phương pháp xử lý sinh học......................................................................................... 4
2.1.1 Phương pháp hiếu khí ..................................................................................... 4
2.1.2 Phương pháp thiếu khí .................................................................................. 13
2. 2 Giới thiệu công nghệ bùn hạt hiếu khí .................................................................... 13
2.2.1 Cơ chế của sự hình thành bùn hạt hiếu khí ................................................... 20

2.2.2 Các đặc tính của bùn hạt hiếu khí ................................................................. 24
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng sự hình thành bùn hạt hiếu khí ................................. 27
2.2.3.1 Thành phần chất nền (Substrate Composition) ...................................... 27
2.2.3.2 Tỉ lệ nạp chất nền (Substrate Loading Rate) .......................................... 27
2.2.3.3 Lực cắt thủy lực (Hydrodynamic Shear Force) ..................................... 29
2.2.3.4 Chế độ dư và khan hiếm cơ chất (Feast–Famine Regime) .................... 30
2.2.3.5 Thời gian lưu chất rắn SRT (Solids Retention Time) ............................ 31
2.2.3.6 Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen) ........................................................... 31

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

i


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

2.2.3.7 Chế độ nạp liệu (Feeding Strategy) ....................................................... 31
2.2.3.8 Chu kỳ thời gian (Cycle Time) .............................................................. 32
2.2.3.9 Thời gian lắng (Settling Time)............................................................... 32
2.2.3.10 Tỉ lệ thể tích thay nước (exchange ratio) ............................................. 33
2.2.3.11 Sự hiện diện của ion Ca2+ trong nước thải ........................................... 33
2.2.3.12 Bùn giống (Seed Sludge) ..................................................................... 35
2.2.3.13 Hình dạng bể phản ứng (Reactor Configuation) .................................. 35
2.2.3.14 Chất rắn lơ lửng và chất mang ............................................................. 36
2.2.3.15 Tính kỵ nước của tế bào ....................................................................... 36
3.1 Nguyên vật liệu và nguồn vi sinh vật ....................................................................... 38
3.1.1 Nước thải ...................................................................................................... 38
3.1.2 Bùn giống ...................................................................................................... 39

3.1.3 Chất mang ..................................................................................................... 39
3.2 Quy trình thí nghiệm ................................................................................................... 39
3.3 Mô hình nghiên cứu .................................................................................................... 39
3.4 Điều kiện vận hành ..................................................................................................... 41
3.5 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu............................................42
4.1 Sự hình thành bùn hạt hiếu khí .................................................................................. 44
4.1.1 Giai đoạn thích nghi ban đầu ........................................................................ 44
4.1.2 Giai đoạn hình thành bùn hạt hiếu khí .......................................................... 46
4.1.3 Hình thái học của bùn hạt hiếu khí ............................................................... 48
4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt .......................................................................... 49
4.2 Đặc tính của bùn hạt hiếu khí .................................................................................... 50
4.2.1 Biến đổi nồng độ oxy hòa tan ....................................................................... 50
4.2.2 Khả năng lắng ............................................................................................... 50
4.2.3 Khả năng xử lý của bùn hạt .......................................................................... 52
4.2.4 Khả năng chịu tải cao của bùn hạt hiếu khí .................................................. 54
4.3 So sánh khả năng xử lý của bùn hạt hiếu khí và bùn hoạt tính thông thường ..... 54
4.3.1 Kết quả thí nghiệm........................................................................................ 54
4.3.2 Nhận xét và giải thích ................................................................................... 56

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

ii


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

5.1 Kết luận ........................................................................................................................ 58
5.2 Kiến nghị ...................................................................................................................... 59

Tài liệu tham khảo
Phiếu đăng ký đề tài luận văn tốt nghiệp
Đề cương luận văn tốt nghiệp
Phụ lục 1. Một số hình ảnh trong nghiên cứu
Phụ lục 2. Kết quả phân tích thống kê số liệu thí nghiệm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

iii


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Điều kiện thích hợp cho quá trình nitrat hóa ............................................... 8
Bảng 2.2 Hoạt động điển hình của bể bùn hoạt tính theo mẻ SBR .......................... 10
Bảng 2.3 So sánh quá trình bùn hạt hiếu khí và kỵ khí…………………………….14
Bảng 2.4 Đặc điểm của các loại bùn ......................................................................... 16
Bảng 2.5 Đặc tính của bùn hạt hiếu khí .................................................................... 18
Bảng 3.1 Thành phần nước thải công ty cổ phẩn thủy sản Bình An ......................... 38
Bảng 3.2 Các thông số vận hành mô hình bể SBR ................................................... 41
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích nước thải ...................................... 43
Bảng 4.1 Sự thay đổi tỷ lệ F/M theo thời gian .......................................................... 53

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

iv


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí............................................................... 5
Hình 2.2 Các khu vực trong bông cặn ...................................................................... 12
Hình 2.3 Cơ chế của việc hình thành bùn hạt hiếu khí ............................................ 22
Hình 2.4 Sơ đồ biểu diễn chất polymer ngoại bào làm tăng sự tạo bùn hạt hiếu khí…
................................................................................................................................ ..23
Hình 2.5 Quá trình hình thành hạt hiếu khí .............................................................. 23
Hình 2.6 Đặc tính của bùn hạt và bùn hoạt tính truyền thống.................................. 24
Hình 2.7 Biểu đồ nồng độ chất nền trong bùn hạt hiếu khí...................................... 25
Hình 2.8 Ảnh hưởng của vận tốc không khí trên bề mặt lên kích thước bùn hạt ....... .
và tỷ lệ hình dạng ngoài của bùn hạt (độ tròn của bùn hạt) ..................................... 29
Hình 2.9 Ảnh hưởng của vận tốc không khí trên bề mặt lên chỉ số SVI..................... .
và mật độ sinh khối................................................................................................... 30
Hình 2.10 Kiểu dòng chảy trong cột phản ứng ngược dòng (a) .................................. .
và bể xáo trộn hoàn toàn (b) ..................................................................................... 36
Hình 3.1. Than hoạt tính dạng bột ............................................................................ 39
Hình 3.2. Sơ đồ hoạt động bể SBR ........................................................................... 40
Hình 4.1 Bùn hoạt tính thông thường ban đầu đưa vào mô hình .............................. 44
Hình 4.2 Hiệu suất loại COD ở giai đoạn thích nghi ................................................ 45
Hình 4.3 Vi sinh vật trong mô hình ........................................................................... 45
Hình 4.4 Nồng độ sinh khối lơ lửng trong mô hình theo thời gian ........................... 46
Hình 4.5 Cấu trúc bùn hạt có kích thước ≤ 0,1 mm (tuần thứ 4) .............................. 47
Hình 4.6 Cấu trúc bùn có kích thước khoảng 0,22mm (tuần thứ 6).......................... 47

Hình 4.7 Cấu trúc bùn hạt có kích thước ≤ 0,5 mm (tuần thứ 9) .............................. 47
Hình 4.8 Sự thay đổi hình dạng và kích thước của hạt theo thời gian ...................... 49
Hình 4.9 Sự thay đổi kích thước hạt và chỉ số thể tích bùn SVI theo thời gian ........ 49
Hình 4.10 Quan hệ giữa COD và DO trong một mẻ phản ứng ................................. 50
Hình 4.11 Sự thay đổi chỉ số thể tích bùn và vận tốc lắng của sinh khối bùn ............. .
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

v


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

trong bể phản ứng theo thời gian ............................................................................... 51
Hình 4.12 Sự thay đổi thể tích bùn trong ống đong 100 ml ...................................... 52
Hình 4.13 Kết quả xử lý COD trong nước thải thủy sản của ....................................... .
bùn hạt hiếu khí theo thời gian ................................................................................. 53
Hình 4.14 Kết quả xử lý COD trong nước thải thủy sản của bùn hạt hiếu khí và bùn
hoạt tính thông thường ở tại nạp chất hữu cơ OLR = 2 và 2,5 kgCOD/m3.ngày…..54
Hình 4.15 Kết quả xử lý BOD5 trong nước thải thủy sản của bùn hạt hiếu khí và bùn
hoạt tính thông thường ở tại nạp chất hữu cơ OLR = 2 và2,5 kgCOD/m3.ngày….. 55
Hình 4.16 Kết quả xử lý TKN trong nước thải thủy sản của bùn hạt hiếu khí và bùn
hoạt tính thông thường ở tại nạp chất hữu cơ OLR = 2 và 2,5 kgCOD/m3.ngày…..55
Hình 4.17 Kết quả xử lý P tổng trong nước thải thủy sản của bùn hạt hiếu khí và bùn
hoạt tính thông thường ở tại nạp chất hữu cơ OLR = 2 và 2,5 kgCOD/m3.ngày…..56

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

vi


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU & TỪ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu oxy sinh hoá (Biologycal Oxygen Demand)

COD

Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand)

DO

Nồng độ oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

SVI

Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)

MLSS

Nồng độ sinh khối lơ lửng (Mixed Liquor Supended Solids)

MLVSS

Nồng độ sinh khối lơ lửng bay hơi
(Mixed Liquor Volatole Supended Solids)

SOUR

Tốc độ sử dụng oxy riêng (Specific Oxygen Utilization Rate)

EPS

Chất polymer ngoại bào (Extracellular Polymetric Substances)

SBR

Bề bùn hoạt tính theo mẻ (Sequencing Batch Reactor)

SBAR

Bể phản ứng khí nâng từng mẻ luân phiên
(Sequencing Batch Airlift Reactor)

SRT

Thời gian lưu bùn (Solids Retention Time)

UASB

Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược (Upflow Anaerobic Sludge Batch)

OLR

Tải nạp chất hữu cơ (Organic Loading Rate)

CA

Góc tiếp xúc (Contact Angle)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

vii


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Một số hình ảnh trong nghiên cứu
Phụ lục 2. Kết quả phân tích thống kê số liệu thí nghiệm

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

viii


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

LỜI NÓI ĐẦU

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
những lời động viên chia sẻ chân thành của gia đình, Thầy Cô và bạn bè.
Đầu tiên, Con xin được gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến Cha Mẹ, các Anh Chị
Em trong gia đình đã động viên, hỗ trợ và là chỗ dựa cho con trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu.
Hơn bao giờ hết, tôi xin được gửi lời cám ơn đến thầy Th.s Lê Hoàng Việt đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Đồng thời Thầy
cũng là người đã trực tiếp hướng dẫn và theo sát tôi trong suốt quá trình nghiên
cứu.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô Th.s Nguyễn Thị Thu Vân đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tôi hoàn thành khóa luận này.
Xin được gửi lời cám ơn đến quý Thầy Cô bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường,
Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, trường Đại Học Cần Thơ đã tận
tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt cho tôi trong quá trình phân tích và xử lý
các số liệu, hình ảnh.
Xin được gửi lời cám ơn đến văn phòng Khoa Môi Trường và Tài Nguyên
Thiên Nhiên, Trường Đại Học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện và hoàn tất nhanh
chóng mọi thủ tục cho tôi trong quá trình làm đề tài.
Tôi xin cám ơn Ban giám đốc cùng các anh chị em công nhân, bảo vệ công ty
cổ phần thủy sản Bình An đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong
thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, xin cám ơn những lời động viên, chia sẻ và những góp ý chân
thành từ bạn bè.
Mặc dù đã nỗ lực hết mình nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạn
nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện luận văn này, kính
mong quý Thầy Cô chỉ dẫn và góp ý thêm để em có thể khắc phục những thiếu sót
trong luận văn này và hoàn thiện hơn vốn kiến thức em có được.
Xin chân thành cám ơn!
Cần Thơ, tháng 11/2010
Sinh viên

Nguyễn Thị Linh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

ix


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nước thải thủy sản là một loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ có khả
năng phân hủy sinh học cao. Lượng nước sinh ra từ quá trình sản xuất khá lớn
khoảng 30 – 80 m3 nước thải/tấn sản phẩm (Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Phước Dân, 2006). Do đó, nếu loại nước thải này được thải trực tiếp ra
môi trường hoặc có xử lý nhưng chất lượng nước đầu ra không đạt QCVN 11:
2008/BTNMT thì có khả năng gây ô nhiễm môi trường tiếp nhận là rất cao.
Ngày nay, với những yêu cầu nghiêm ngặt hơn về chất lượng nước thải đầu
ra đã tạo nên một áp lực lớn đối với các nhà máy sản xuất vừa và nhỏ do họ không
có đủ tiềm lực kinh tế để đầu tư cho một thống xử lý nước thải một cách hoàn
chỉnh. Trong khi đó, diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại một nhà máy
sản xuất ngày càng bị thu hẹp. Vì vậy, việc xử lý và nâng cấp hệ thống sao cho
nước thải đầu ra đạt yêu cầu cũng là một vấn đề khá khó khăn. Trước tình hình đó,
công nghệ tạo bùn hạt hiếu khí (aerobic granulation) được nghiên cứu khá nhiều
trong những năm gần đây. Công nghệ này tỏ ra khá hiệu quả bởi các ưu điểm mang
lại như khả năng chịu tải nạp cao, khả năng lắng tốt, duy trì mật độ sinh khối cao,
cấu trúc hạt bùn dày đặc, cấu trúc đặc chắc hơn bùn hoạt tính thông thường có khả
năng loại đồng thời chất hữu cơ và nitơ…
Trong đề tài nghiên cứu này, bể phản ứng theo mẻ SBR (Sequencing Batch

Reactor) được sử dụng trong thí nghiệm với nước thải thủy sản, chất ô nhiễm chủ
yếu là các thành phần của protêin, lipid... là các thành phần có trong máu, thịt vụn,
mỡ cá... Chất ô nhiễm bao gồm cả chất hữu cơ, nitơ và photpho. Trong nghiên cứu
này, bùn hoạt tính thông thường được dùng để tạo bùn hạt hiếu khí. Quá trình thực
hiện đề tài này gồm ba phần:
(1) Nuôi cấy, khảo sát sự hình thành bùn hạt hiếu khí;
(2) Khảo sát đặc tính của bùn hạt hiếu khí;
(3) So sánh hiệu suất xử lý của bùn hạt hiếu khi so với bùn hoạt tính thông thường.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

x


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Bể phản ứng được vận hành với tải trọng 0,5 – 2,5 kgCOD/m3.ngày. Sau khi bùn
thích nghi, thì bắt đầu giai đoạn tạo hạt cho đến khi hạt trưởng thành, khi hạt trưởng
thành tiến hành duy trì tải trọng để khảo sát các đặc tính của bùn hạt.
Trong suốt quá tình thí nghiệm theo dõi sự biến đổi nồng độ sinh khối trong bể phản
ứng, chỉ số thể tích bùn SVI, vận tốc lắng, khả năng xử lý, kích thước và hình dạng
hạt, pH, nồng độ oxy hoà tan DO, thời gian lưu bùn để khảo sát quá trình hình thành
và đặc tính của bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải giết mổ gia súc.
Sau đó, tiến hành thí nghiệm so sánh hiệu suất xử lý của bùn hạt hiếu khí so với bùn
hoạt tính thông thường, thí nghiệm được vận hành theo mẻ với chế độ vận hành
6h/mẻ.
Quá trình nghiên cứu này cũng cho thấy các đặc tính của bùn hạt hiếu khí
như khả năng lắng tốt (chỉ số thể tích bùn SVI đạt 40 - 45 mg/l), vận tốc lắng cao

(11 - 13 m/h so với bùn hoạt tính thông thường luôn nhỏ hơn 10 m/h), khả năng xử
lý tốt (COD dòng ra luôn ≤ 50 mg/l, tốc độ hấp thụ hay phân huỷ chất hữu cơ cao
chỉ sau 30 - 40 phút đã gần đạt được giá trị chỉ tiêu COD nước thải đầu ra.
+ Ở tải nạp chất hữu cơ OLR = 2 kgCOD/m3.ngày:
Hiệu suất xử lý của bùn hạt hiếu khí ở chỉ tiêu COD và BOD5 là 96%, loại
bỏ nồng độ của chỉ tiêu N 81% và P 79,5%
Hiệu suất xử lý của bùn hoạt tính thông thường ở chỉ tiêu COD và BOD5 là
95%, N 79,3%, P 73,3%.
+ Ở tải nạp chất hữu cơ OLR = 2,5 kgCOD/m3.ngày:
Hiệu suất xử lý của bùn hạt hiếu khí ở chỉ tiêu COD và BOD5 là 95%, N
78,5%, P 67,6%.
Hiệu suất xử lý của bùn hoạt tính thông thường ở chỉ tiêu COD là 94,3%;
BOD5 94,2%; N 77,9%, P 66%.
Qua quá trình thí nghiệm, với những kết quả đạt được đã có thể khẳng định
được bùn hạt hiếu khí hoàn toàn có thể hình thành trong nước thải thủy sản và một
số ưu điểm về đặc tính và khả năng xử lý nước thải của bùn hạt hiếu khí hơn hẳn so
với bùn hoạt tính thông thường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

xi


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, môi trường sống của con người bị ảnh hưởng và biến đổi hàng ngày bởi
các hoạt động kinh tế, văn hóa – xã hội, nói chung là sự phát triển của xã hội loài
người. Các hoạt động này một mặt cải thiện chất lượng cuộc sống con người, mặt
khác lại làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái môi
trường và vấn đề biến đổi khí hậu diễn ra trên toàn cầu là hệ quả chung mà con
người đang gánh chịu. Vì vậy, bảo vệ môi trường trở thành vấn đề chung của thế
giới, là quốc sách hàng đầu tại nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Theo “Chiến
lược bảo vệ môi trường quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020”,
Chính phủ đã xác định, đầu tư cho bảo vệ môi trường là đầu tư cho phát triển bền
vững.
Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Nền kinh tế thị trường trở thành động lực thúc đẩy các ngành nghề kinh tế phát
triển, trong đó có ngành chế biến lương thực, thực phẩm tạo ra các sản phẩm có giá
trị phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Tuy nhiên, ngành này cũng tạo ra một
lượng lớn chất thải rắn, lỏng, khí…góp phần gây ô nhiễm xung quanh. Ngành chế
biến thủy sản cũng không là một ngoại lệ. Do đặc điểm công nghệ của ngành nên
một lượng khá lớn nước thải được thải ra cùng với các chất thải rắn và khí thải.
Vùng đồng bằng sông Cửu Long với tiềm năng phát triển công nghiệp chế biến thủy
sản là rất lớn nên kèm theo đó, một lượng lớn nước thải phát sinh cần được kiểm
soát chặt chẽ, nước thải phải được xử lý một cách hiệu quả trước khi thải vào môi
trường tự nhiên. Ngày nay, có nhiều phương pháp để xử lý nước thải dựa trên
nguyên tắc của lý học, hóa học và sinh học. Tùy theo tính chất nước thải, diện tích
xây dựng, giá thành đầu tư…mà một quy trình công nghệ xử lý nước thải thích hợp
được áp dụng cho một nhà máy hay khu xử lý nước thải cụ thể. Trong đó, phương
pháp sinh học được xem là hữu hiệu trong việc xử lý nước thải bởi tính đơn giản, rẻ
tiền, tiết kiệm chi phi hóa chất…phương pháp này dựa trên hoạt động của hệ vi sinh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

1


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

vật để phân hủy chất ô nhiễm hay còn gọi là phương pháp bùn hoạt tính. Tuy nhiên,
phương pháp bùn hoạt tính truyền thống có một số đặc điểm như khả năng chịu tải
thấp (0,5 – 2 kg COD/m3.ngày) (Metcaft and Eddy, 2003), chiếm diện tích xây
dựng lớn…Việc giảm giá thành xử lý nước thải, cũng như diện tích xây dựng của hệ
thống xử lý mà vẫn đảm bảo chất lượng nước đầu ra là một mục tiêu thúc đẩy các
nhà công nghệ môi trường tìm kiếm những công nghệ mới.
Công nghệ tạo bùn hạt hiếu khí (aerobic granulation) được nghiên cứu khá nhiều
trong những năm gần đây. Công nghệ này tỏ ra khá hiệu quả bởi các ưu điểm mang
lại như khả năng chịu tải nạp cao, khả năng lắng tốt, duy trì mật độ sinh khối cao,
cấu trúc hạt bùn dày đặc, cấu trúc đặc chắc hơn bùn hoạt tính thông thường, có khả
năng loại đồng thời chất hữu cơ và nitơ [16]. Đặc biệt, với khả năng lắng tốt, công
nghệ này có thể làm giảm được diện tích công trình lắng sinh khối phía sau. Điều
này rất thiết thực khi ứng dụng vào thực tế.
Với những ưu điểm của công nghê bùn hạt hiếu khí, nó trở thành một xu hướng mới
trong xử lý nước thải. Tuy nhiên, để áp dụng vào thực tế, cần tiến hành những mô
hình với qui mô phòng thí nghiệm (lab scale), tiến đến xây dựng những hệ thống xử
lý qui mô nhỏ (pilot). Trên cơ sở đó, rút ra những kinh nghiệm thiết kế, xây dựng và
vận hành hệ thống, để hệ thống xử lý này có thể áp dụng tại nước ta.
Do đặc điểm nước thải thủy sản có nồng độ chất ô nhiễm cao (COD khoảng 1000 –
2000 mg/L; BOD5 khoảng 600 – 950 mg/L, hàm lượng N khá cao từ 70 – 110
mg/L) chủ yếu là ô nhiễm chất hữu cơ bao gồm protein, lipid, gluxit…có trong máu
cá, thịt vụn và mỡ cá. Lượng nước sinh ra từ quá trình sản xuất khá lớn khoảng 30 –
80 m3 nước thải/tấn sản phẩm (Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn
Phước Dân, 2006).

Vì vậy, trong đề tài này sử dụng nước thải thủy sản là nguồn cacbon và chất dinh
dưỡng cho quá trình nghiên cứu bùn hạt hiếu khí.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu sự tạo thành bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải thủy sản, cũng như
xác định các đặc tính của bùn hạt hiếu khí.
- Đánh giá khả năng xử lý của bùn hạt hiếu khí đối với nước thải thủy sản.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

2


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

1.3 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu này sử dụng bể phản ứng theo mẻ dạng cột (column sequencing batch
reactor) với chất mang là than hoạt tính dạng bột để nuôi cấy bùn hạt hiếu khí.
Nguồn cacbon và chất dinh dưỡng sử dụng lấy từ nước thải chế biến thủy sản (cụ
thể là cá tra, cá basa) của công ty cổ phần chế biến thủy sản Bình An, KCN Trà Nóc
2, quận Bình Thủy, TP. Cần Thơ. Với nồng độ chỉ tiêu COD của nước thải nuôi cấy
từ 500 – 1391 mg/L. Đặc tính của hạt được khảo sát bằng việc xác định các thông
số như nồng độ sinh khối đã lắng (settled biomass concentration), chỉ số thể tích
bùn SVI (sludge volune index), vận tốc lắng (settling velocity)... sau khi hạt trưởng
thành được hình thành thì gia tăng tải trọng để theo dõi biến đổi đặc tính, hoạt tính
sinh học của bùn hạt cũng như đánh giá khả năng xử lý của bùn hạt thông qua các
chỉ tiêu BOD5, COD, N, P.
1.4 Ý nghĩa của đề tài
Dựa trên những nghiên cứu trước đó về bùn hạt hiếu khí, với những ưu điểm vượt

bậc so với bùn hoạt tính truyền thống, đề tài này là một nghiên cứu bước đầu có thể
góp phần vào việc tìm ra một kỹ thuật mới ứng dụng bùn hạt hiếu khí trong xử lý
nước thải thủy sản nói riêng và nước thải nói chung.
Công nghệ bùn hạt hiếu khí còn khá mới mẻ trong việc xử lý nước thải ở nước ta.
Vì vậy, những nghiên cứu về khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải ở nước ta,
cũng như việc tìm hiểu khả năng có thể cải tạo (upgrade) các hệ thống bùn hoạt tính
truyền thống để phù hợp áp dụng công nghệ này là điều cần thiết.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

3


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

CHƯƠNG II

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Phương pháp xử lý sinh học
Cơ sở của phương pháp xử lý sinh học nước thải là dựa vào khả năng oxy hóa các
hợp chất hữu cơ dạng hòa tan và không hòa tan của vi sinh vật – chúng sử dụng các
liên kết đó như là nguồn thức ăn của chúng (Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006).
Tuỳ theo bản chất của các phương pháp xử lý nước thải, người ta có thể chia chúng
thành phương pháp lý học, phương pháp hoá học, phương pháp sinh học. Một hệ
thống xử lý hoàn chỉnh thường kết hợp đủ các thành phần kể trên. Tuy nhiên, tuỳ
theo tính chất của nước thải, mức độ tài chính và yêu cầu xử lý mà người ta có thể
cắt bớt một số công đoạn (Lê Hoàng Việt, 2003).
Theo Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (2004), có 3 nhóm phương pháp

xử lý nước thải theo nguyên tắc sinh học:
+ Quá trình hiếu khí (aerobic process)
+ Quá trình thiếu khí (anoxic process)
+ Quá trình yếm khí hay còn gọi là quá trình kỵ khí (anaerobic process)
2.1.1 Phương pháp hiếu khí
Phương pháp hiếu khí là quá trình xử lý sinh học sử dụng các vi sinh vật oxy hóa
các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy. Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là
do các vi sinh vật hoại sinh hiếu khí hoạt động cần có oxy của không khí để phân
hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn có trong nước thải. Các vi sinh vật hoại sinh có
trong nước thải hầu hết là các vi khuẩn hiếu khí, kị khí hoặc kị khí tùy tiện (Lương
Đức Phẩm, 2007).
Theo Lê Hoàng Việt (2003), quá trình hiếu khí gồm 2 quá trình chính: quá trình oxy
hóa và quá trình tổng hợp:
Quá trình oxy hóa (dị hóa)
CHONS + O2 + VK hiếu khí → CO2 + NH4+ + sản phẩm khác + năng lượng
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

4


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Quá trình tổng hợp (đồng hóa)
CHONS + O2 + VK hiếu khí + năng lượng → C5H7O2N (tế bào VK mới)
Khi hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn nhu cầu của vi khuẩn, vi khuẩn sẽ trải
qua quá trình hô hấp nội bào hay là tự oxy hóa sử dụng nguyên sinh chất của bản
thân chúng làm nguyên liệu.
C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + NH4+ + 2H2O + năng lượng

Trong phương pháp hiếu khí, amôn cũng được loại bỏ bằng oxy hóa nhờ vi
sinh vật dị dưỡng (quá trình nitrat hóa).

Nước thải đầu
vào

BOD
Năng lượng

CO2, H2O
(SO42-, NO3-…)

Hô hấp
nội bào

Sinh khối

Các chất nền
không phân
hủy

Nước thải đầu
ra

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí
(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2003)
Quá trình nitrat hóa
Theo Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt (2009), quá trình nitrat hóa là quá trình
oxy hóa sinh hóa NH4+ đầu tiên thành nitrit NO2- và sau đó thành NO3- với sự
tham gia của vi khuẩn Nitrosomonas – giai đoạn 1 (Nitrosomonas,

Notrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosovibrio) và Nitrobacter – giai đoạn 2
(Nitrosopira, Nitrosococcus, Nitrosopina)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

5


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Quá trình nitrat hóa gồm 2 giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: amôn bị oxy hóa thành nitrit do tác động của vi khuẩn nitrit
2NH4+ + O2

Nitrosomonas

2NO2- + 4H+ + 2H2O

Giai đoạn 2: oxy hóa nitrit thành nitrat do tác động của vi khuẩn nitrat
2NO2- + O2

Nitrobacter

2NO3-

Quá trình chuyển hóa amôn thành nitrat có thể tổng hợp bằng phương trình sau:
NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O
Việc chuyển hóa NH4+ thành NO2- được thực hiện bởi vi khuẩn oxy hóa amôn

(Ammonia Oxidizing Bacteria - AOB). Nitrosomonas (như N. europaea, N.
oligocarbogenes) là các vi khuẩn tự dưỡng oxy hóa amôn thành hydroxylamine
(NH2OH). Các AOB khác là Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus, và
Nitrosovibrio. Trong nước thải hầu hết các AOB là Nitrosomonas.
Việc chuyển hóa nitrit thành nitrat được tiến hành bởi các vi sinh vật oxy hóa nitrit
(Nitrite Oxidizing bacteria - NOB). Các vi khuẩn hóa dưỡng khác tham gia oxy hóa
nitrit là Nitrosopina, Nitrosococcus, Nitrosopira. Trong số đó Nitrobacter là vi
khuẩn thường gặp trong nước thải nhất.
Mặc dầu các vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng chiếm ưu thế về số lượng trong môi
trường nhưng quá trình nitrat hóa cũng có thể diễn ra bởi các vi khuẩn dị dưỡng
(Arthrobacter) và nấm (Aspergillus). Các vi sinh vật này sử dụng nguồn cacbon hữu
cơ và oxy hóa amôn thành nitrat, tuy nhiên các vi khuẩn dị dưỡng cần năng lượng
và sự tăng trưởng của chúng chậm hơn nhóm vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng rất nhiều,
do đó mức độ đóng góp của nó vào quá trình nitrat hóa coi như không đáng kể (Lâm
Minh Triết - Lê Hoàng Việt, 2009).
Quá trình nitrat hóa có một ý nghĩa quan trọng trong kỹ thuật xử lý nước thải:
+ Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các hợp chất hữu cơ.
+ Thứ hai là quá trình nitrat hóa tích lũy được một lượng oxy dự trữ có
thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng oxy tự do (lượng
oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

6


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa
Theo Đỗ Hồng Lan Chi - Lâm Minh Triết (2005), các nhân tố ảnh hưởng
đến quá trình nitrat hoá như: nồng độ amonia/nitrat, nồng độ oxy hòa tan, pH, nhiệt
độ, tỉ lệ BOD5/TNK và sự hiện diện các hóa chất độc hại.
Nồng độ amonia/nitrat: phụ thuộc vào động học quá trình phát triển
của vi khuẩn nitrat.
Nồng độ oxy hòa tan: nồng độ oxy hòa tan là một trong những yếu tố
quan trọng nhất kiểm soát quá trình nitrat hoá. Nồng độ oxy tốt nhất cho quá trình là
lớn hơn 2 mg/L, thấp nhất là 1,3 mg/L.
Nhiệt độ: sự phát triển của vi khuẩn nitrat chịu ảnh hưởng của nhiệt
độ. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn nitrat là 8 ÷ 300C, tốt nhất
khoảng 300C.
pH: pH tối ưu cho qua trình nằm trong khoảng khá rộng từ 7,5 ÷ 8,5.
Quá trình nitrat sẽ bị ức chế khi pH < 6 hoặc pH >10. Quá trình này cũng sử dụng
độ kiềm trong nước thải, cứ 1 mg NH +4 -N được oxy hóa cần 7,14 mg CaCO3, do đó
làm giảm độ kiềm trong nước thải.
Tỷ số BOD5/TKN: tỉ lệ vi khuẩn nitrat giảm khi BOD5/TKN tăng.
Kết hợp quá trình khử BOD và nitrat hóa cần tỷ lệ BOD5/TKN >5, trong khi đó chỉ
có quá trình khử nitrat thì tỉ lệ BOD5/TKN < 3.
Ảnh hưởng của hóa chất độc hại: các hóa chất độc hại trong nước
thải ảnh hưởng đến vi khuẩn Nitrosomonas nhiều hơn so với vi khuẩn Nitrobacter.
Các hợp chất hữu cơ trong nước thải không gây độc trực tiếp cho các vi khuẩn nitrat
hoá mà là ảnh hưởng gián tiếp, trong điều kiện thiếu oxy các chất hữu cơ sẽ hình
thành các hợp chất độc. Các hợp chất ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa như:
cyanua, thiourea, phenol, anilines và kim loại nặng (Ag, Ni, Cr, Cu, Zn). Để quá
trình khử amôn diễn ra hoàn toàn thì nồng độ cho phép của niken là 0,25 mg/L;
crom là 0,25 mg/L, đồng là 0,1 mg/L (Metcalf and Eddy, 2003).
Do các vi khuẩn nitrat hóa bị ức chế bởi các kim loại nặng nên nếu hàm
lượng kim loại nặng trong nước thải vượt quá mức cho phép thì quá trình nitrat hóa
sẽ bị chậm lại. Khi quá trình nitrat hóa bị ngừng hẳn, amôn không bị oxy hóa trong

bể sục khí và sẽ nằm trong nước thải đầu ra.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

7


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Bảng 2.1: Điều kiện thích hợp cho quá trình nitrat hóa
Thông số
Đơn vị
pH
o
Nhiệt độ
C
DO
mg/L
MLVSS
mg/L
Kim loại nặng (Cu, Zn, Cd, Ni, Pb, Cr) mg/L
Cyanua và các hợp chất
mg/L
(Nguồn: Grabriel Bitton,1999)

Giá trị
7,2 ÷ 8,4
15 ÷ 35

>1
1200 ÷ 2500
<5
< 20

Quá trình sinh học trong bùn hoạt tính
Nguyên lý cơ bản của bể bùn hoạt tính là tạo điều kiện hiếu khí cho quần thể
vi sinh vật có trong bể phát triển tạo thành bùn hoạt tính. Khi ở trong bể, các chất lơ
lửng đóng vai trò là các hạt nhân cho vi khuẩn bám vào, sinh sản và phát triển dần
lên thành các bông cặn bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm
chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú, phát triển của vô số vi
khuẩn và vi sinh vật khác. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và
chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không
hòa tan và thành các tế bào mới. Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các chất hữu cơ
có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn
giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dùng các chất này làm thức ăn và lại thải ra
các chất hữu cơ đơn giản hơn nữa và quá trính cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối
cùng không thể dùng làm thức ăn cho bất cứ loại vi sinh vật nào nữa (Trịnh Xuân
Lai, 2002).
Thông thường người ta dùng hệ thống khuấy trộn hoặc sục khí cưỡng bức để
cung cấp oxy tạo điều kiện hiếu khí cho vi sinh vật hoạt động.
Theo Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt (2009), hai mục tiêu chính của việc xử
lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính là:
Oxy hóa các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học và chuyển hóa chúng
thành sinh khối.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

8

Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Tạo bông cặn để loại bỏ sinh khối ra khỏi nước thải (diễn ra ở bể lắng thứ
cấp).
Theo Lương Đức Phẩm (2007), quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra trong bể
bùn hoạt tính trải qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn
này bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Hàm lượng oxy cần cho vi sinh
vật sinh trưởng, đặc biệt là ở thời gian 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 rất mạnh theo cấp số
nhân. Vì vậy lượng tiêu thụ oxy tăng dần.
Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở
mức gần như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân
hủy nhiều nhất.
Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa cầm chừng (hầu như
ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxy tăng lên.
Đây là giai đoạn nitrát hóa muối amôn.
Bể bùn hoạt tính theo mẻ (Sequencing Batch Reactor – SBR)
Theo Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt (2009), bể bùn hoạt tính theo mẻ gồm có một
bể duy nhất trong đó diễn ra 5 giai đoạn chính như sau:
Giai đoạn 1: Làm đầy nước thải. Ở giai đoạn này nước thải được dẫn vào bể và
đường ống cấp khí có thể mở và có thể đóng. Thời gian làm đầy bể chiếm 25% của
một mẻ xử lý.
Giai đoạn 2: Phản ứng. Ở giai đoạn này bể được sục khí liên tục (van ở ống cấp
khí luôn mở. Quá trình oxy hóa sinh hóa xảy ra như ở bể aeroten thông thường, thời
gian ở giai đoạn này chiếm 35%.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

9


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Giai đoạn 3: Lắng tĩnh. Ở giai đoạn này bể làm việc như bể lắng thứ cấp (bể lắng
đợt 2) nhưng ở trạng thái tĩnh do đó xảy ra điều kiện thiếu khí và khả năng khử
được nitơ có trong nước thải bằng quá trình khử nitrat. Thời gian lắng chiếm 20%.
Giai đoạn 4: Chắt nước. Phần nước trong sau khi lắng được chắt nước ra (lấy nước
ra) nhờ thiết bị chắc nước tự động (decantơ) và thiết kế này sẽ tự động dừng chắt
nước ở tại mực nước an toàn không lôi kéo bùn lắng theo. Ở giai đoạn này các van
nước và khí đều đóng, thời gian hoạt động chiếm 15%.
Giai đoạn 5: Xả bùn hoạt tính. Thực hiện xả bùn hoạt tính (thời gian 5%) nhưng
giữ lại một phần bùn trong bể như lượng bùn hoàn lưu trong bể aeroten truyền
thống. Các van nước và khí đều đóng.
Và chu kỳ mẻ mới bắt đầu sau đó.
Bảng 2.2 Hoạt động điển hình của bể bùn hoạt tính theo mẻ SBR
%
Thể
% Chu kỳ
tích lớn
thời gian
nhất

Mục đích

Hoạt động

25-100

25

Thêm cơ chất

Van sục khí tắt
hoặc mở

100

35

Thời gian sục khí

Van sục khí mở

100

20

Lắng

Van sục khí tắt

100-35

15

Rút nước

Van sục khí tắt

35-25

5

Xả bùn

Van sục khí tắt
hoặc mở

(Nguồn: US EPA, 1992 – Trích [19])

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

10


Đề tài: “Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí với chất mang là than hoạt tính dạng
bột và đánh giá hiệu suất xử lý đối với nước thải thủy sản”

Đối với bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ hay mương oxy hóa, chúng ta có thể tạo
được giai đoạn thiếu khí để khử nitrate tạo thành từ quá trình nitrate hóa nitơ –
amon. Ở các loại bể này sẽ xuất hiện thêm những vi khuẩn khử nitrat, các vi khuẩn
này sẽ chuyển hóa nitrate thành nitrit và sau đó chuyển nitrit thành các chất khí bay

ra khỏi nước thải.
NO3- →NO2- →NO →N2O →N2
Bông cặn trong bể bùn hoạt tính
Trong bể bùn hoạt tính các cụm vi sinh vật hay các bông cặn được hình thành do
phản ứng của các vi sinh vật trong điều kiện môi trường thiếu dưỡng chất, khi
chúng kết lại với nhau hiệu quả sử dụng thức ăn sẽ tăng cao do khi các tế bào ở gần
nhau, sản phẩm của tế bào này có thể là nguồn thức ăn cho các tế bào lân cận.
Theo Lương Đức Phẩm (2007), bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau,
chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ
lửng trong nước. Các bông này có màu nâu dễ lắng, có kích thước từ 30 - 150 µm .
Những bông này gồm các vi sinh vật sống và cặn rắn (khoảng 30% đến 40% thành
phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi khí hoặc khuấy đảo đầy đủ trong thời
gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài khoảng 35% và kéo dài tới vài
ngày có thể tới 40%). Những vi sinh vật sống ở đây chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra
còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh, giun…
Các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính sẽ hấp phụ các chất lơ lửng, vi
khuẩn, các chất màu, mùi…trong nước thải. Do vậy, hạt bùn sẽ lớn dần và tổng
lượng bùn cũng tăng dần lên rồi từ từ lắng xuống đáy. Kết quả là nước sẽ sáng màu,
giảm lượng ô nhiễm, các chất huyền phù lắng xuống cùng với bùn và nước được
làm sạch.
Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo bông. Sự tạo bông xảy ra ở giai đoạn
trao đổi chất có tỷ lệ chất dinh dưỡng với sinh khối trở nên thấp dần. Tỷ lệ này thấp

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Linh
MSSV: 1063660

11