Nghiên cứu thực trạng công nghệ và hệ thống xử lý nước thải tại một số chung cư cao tầng ở hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

LÊ HẢI LINH

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG
CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TẠI MỘT SỐ CHUNG CƯ CAO TẦNG Ở HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

LÊ HẢI LINH

NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG
CÔNG NGHỆ VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
TẠI MỘT SỐ CHUNG CƯ CAO TẦNG Ở HÀ NỘI

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 8520320.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA

HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN MẠNH KHẢI

Hà Nội - 2018


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN....................................................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TÒA NHÀ.....................................................3
1.1.1. Đặc tính nước thải tòa nhà......................................................................3
1.1.2. Một số chỉ tiêu ô nhiễm chủ yếu của nước thải sinh hoạt:......................6
1.2. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC8

1.3. CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT TIÊN TIẾN ĐƯỢC
ÁP DỤNG RỘNG RÃI TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY........................................... 12
1.3.1. Công nghệ A-O/AAO........................................................................... 12
1.3.2. Công nghệ xử lý bằng bể sinh học ASBR............................................. 16
1.3.3. Công nghệ xử lý nước thải bằng bể MBBR.......................................... 18
1.3.4. Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp MBR............................ 21
1.4. NHỮNG BẤT CẬP CỦA CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI VIỆT
NAM....................................................................................................................... 23
1.5. XÂY DỰNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, HTXLNT
PHÙ HỢP:.............................................................................................................. 25
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................26
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.......................................................................... 26
2.1.1. Tòa nhà Chung cư Trung Yên Plaza...................................................... 26
2.1.2. Tòa nhà Chung cư Dolphin Plaza......................................................... 29
2.1.3. Tòa nhà Chung cư The Legend............................................................. 31

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................... 35
2.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu............................................ 35
2.2.2. Phương pháp điều tra, khảo sát, lấy mẫu thực địa................................. 35
2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu.................................................................... 35
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 36
3.1. THỰC TRẠNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA BA TÒA NHÀ......36

i


3.1.1. Quy mô và công suất, lưu lượng thải thực tế........................................ 36
3.1.2. Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải................................................. 36
3.1.3. Diện tích xây dựng và chi phí đầu tư.................................................... 51
3.1.4. Chi phí vận hành, bảo trì hệ thống........................................................ 53
3.2. ĐÁNH GIÁ CÁC TIÊU CHÍ SO SÁNH CÔNG NGHỆ XLNT....................62
3.3. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CÁC TÒA NHÀ
CHUNG CƯ............................................................................................................ 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 66
1. Kết luận...................................................................................................... 66
2. Kiến nghị.................................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 68

ii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Chương 1:
Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng công nghệ
AO/AAO................................................................................................................. 12
Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng công nghệ xử lý

bằng bể sinh học ASBR........................................................................................... 16
Hình 1. 3. Hình ảnh màng sợi MBR............................................................... 22
Hình 1. 4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải SBR........................23
Chương 2:
Hình 2. 1. Vị trí địa lý của Chung cư Trung Yên Plaza..................................27
Hình 2. 2. Vị trí địa lý của Chung cư Dolphin Plaza......................................29
Hình 2. 3. Vị trí địa lý của Chung cư The Legend.......................................... 32
Chương 3:
Hình 3. 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể tự hoại..................................... 37
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Chung cư Dolphin Plaza
40
Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải của Chung cư The Legend..........46
Hình 3. 4. Nguyên lý thiết kế hệ màng sợi rỗng cố định MBR hãng KOCH .. 51

Hình 3. 5. So sánh diện tích dây chuyền công nghệ giữ hệ thống bùn hoạt tính
thông thường và hệ thống dùng công nghệ lọc màng MBR....................................65

iii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Chương 1:
Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn nước cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt và các nhu cầu
khác tính theo đầu người đối với các điểm dân cư.................................................... 4
Bảng 1.2. Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt......................6
Chương 2:
Bảng 2. 1. Các hạng mục xây lắp tại Chung cư Trung Yên Plaza...................27
Bảng 2. 2. Nhu cầu sử dụng nước của Chung cư Trung Yên Plaza.................28
Bảng 2. 3. Các hạng mục xây lắp tại Chung cư Dolphin Plaza.......................30
Bảng 2. 4. Nhu cầu sử dụng nước của Chung cư Dolphin Plaza....................31

Bảng 2. 5. Các hạng mục xây lắp tại Chung cư The Legend..........................33
Bảng 2. 6. Nhu cầu sử dụng nước của Chung cư The Legend........................33
Chương 3:
Bảng 3.1. Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Chung cư Trung Yên
Plaza........................................................................................................................ 39
Bảng 3.2. Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Chung cư Dolphin
Plaza........................................................................................................................ 45
Bảng 3. 3. Tiêu chí nước thải trước khi vào ngăn chứa màng MBR...............49
Bảng 3.4. Thông số thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại Chung cư The Legend
51
Bảng 3.5. So sánh chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải của ba mô hình
52
Bảng 3.6. Chi phí hóa chất vận hành trạm xử lý nước thải Chung cư Trung Yên

Plaza........................................................................................................................ 53
Bảng 3.7. Chi phí điện năng vận hành trạm xử lý nước thải........................... 53
Bảng 3.8. Chi phí hóa chất vận hành trạm xử lý nước thải Chung cư Dolphin
Plaza........................................................................................................................ 54
Bảng 3.9. Chi phí điện năng vận hành trạm xử lý nước thải........................... 55

iv


Bảng 3.10. Chi phí hóa chất vận hành trạm xử lý nước thải Chung cư The Legend

56
Bảng 3.11. Chi phí điện năng vận hành trạm xử lý nước thải.........................57
Bảng 3.12. Kết quả quan trắc chất lượng nước thải của các cơ sở sau hệ thống
xử lý nước thải........................................................................................................ 59
Bảng 3.13. Kết quả kiểm tra chất lượng nước thải của các cơ sở sau hệ thống

xử lý nước thải tự lấy mẫy....................................................................................... 60
Bảng 3. 14. Bảng phân tích chất lượng nước của chung cư The Legend........61
Bảng 3. 15. Các tiêu chí so sánh của ba công nghệ XLNT.............................62

v


STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

vi

MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ hội nhập, kinh tế đang trên đà phát triển, giai đoạn công nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước vẫn đang được thực thi. Cùng với quá trình đó, nhu cầu
về nhà ở, nơi làm việc ngày càng tăng tại Thủ đô. Chính vì vậy đã có rất nhiều các
tòa nhà, chung cư, cao ốc, văn phòng mới xây ở Hà Nội nhằm phục vụ mục đích
sinh hoạt cũng như làm việc. Song song với việc đó thì vấn đề nước thải của các
khu chung cư, cao ốc văn phòng cũng là một vấn đề quan trọng, nếu không được xử
lý hoặc không được xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường sẽ gây ra những hậu
quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến môi trường sống cũng như sức khỏe con người.
Tại các đô thị của các nước phát triển, vấn đề xử lý nước thải các tòa nhà
chung cư trong hệ thống xử lý nước thải của thành phố được kiểm soát chặt chẽ [9].
Tuy nhiên, tại Việt Nam nói chung và Hà Nội nói riêng vẫn chưa được quan tâm
nhiều, nhiều chủ đầu tư các tòa nhà lắp đặt hệ thống xử lý nước thải chủ yếu mang
tính chất đối phó để xin giấy phép xả nước thải ra hệ thống của thành phố. Nên hầu
hết hệ thống xử lý nước thải các tòa nhà nếu có đều nhanh chóng xuống cấp, lạc hậu
hoặc hoạt động không hiệu quả do chủ quan muốn giảm chi phí đầu tư, chi phí vận
hành [3]. Vậy vấn đề đặt ra là làm sao để có một hệ thống xử lý nước thải cho khu
chung cư, cao ốc đạt hiệu quả mà chi phí đầu tư được tiết kiệm, chất lượng nước
thải ra môi trường tốt, hiệu quả vận hành cao là điều rất quan trọng.
Để đáp ứng được yêu cầu trên, việc nghiên cứu, đánh giá thực trạng công nghệ
và hệ thống xử lý nước thải khu chung cư, cao ốc để tìm ra hướng đầu tư hợp lý
nhất với chi phí đầu tư thấp và đảm bảo được chất lượng nước đầu ra đạt yêu cầu
cùng với đánh giá phù hợp với các nhu cầu thực tế khác là cần thiết trong thời điểm
hiện tại. Tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu thực trạng công nghệ và hệ
thống xử lý nước thải sinh hoạt tại một số chung cư ở Hà Nội” với mục tiêu sau:
1. Nghiên cứu thực trạng công nghệ và hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại

ba tòa nhà chung cư tại Hà Nội tiêu biểu cho ba loại công nghệ xử lý nước thải sinh
hoạt.

1


2. So sánh và đánh giá ưu nhược điểm của công nghệ và hệ thống xử lý nước

thải dựa vào kết quả, nhu cầu thực tế.
3. Đề xuất áp dụng công nghệ và hệ thống xử lý hợp lý nhất cho nước thải

sinh hoạt cho Tòa nhà ở Hà Nội trong thời gian tới.

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước thải tòa nhà
1.1.1. Đặc tính nước thải tòa nhà
Tòa nhà chủ yếu vẫn bao gồm các căn hộ phục vụ sinh sống cho người dân.
Ngoài ra một số khu cao cấp còn kinh doanh trung tâm thương mại, nhà hàng, cho
thuê kiot,… vì vậy nước thải của tòa nhà chủ yếu là nước thải sinh hoạt.
Nước thải sinh hoạt chia ra làm hai loại nước thải: nước thải đen và nước thải
xám. Nước thải đen là phân và nước thải từ nhà vệ sinh, nước thải xám bao gồm
nước thải từ nhà tắm, máy giặt; nước thải từ khu nhà bếp, nấu ăn.
Đặc tính của Nước thải sinh hoạt là có chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học, ngoài ra còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng bệnh rất nguy
hiểm. Chất hữu cơ chứa trong Nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như:
protein (40 - 50%), hydratcacbon (40 - 50%), chất béo (5 - 10%), nồng độ chất hữu
cơ trong Nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 - 450mg/l. Lượng nước
thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn có thể tính bằng 90% - 100% lượng
nước được cấp [8].
Lưu lượng và thành phần nước thải sinh hoạt tại tòa nhà phụ thuộc chủ

yếu vào các yếu tố như:
- Nhu cầu sử dụng nước cho ăn uống, sinh hoạt của Tòa nhà.
- Số lượng người, hộ gia đình sinh hoạt tại Tòa nhà.
- Chế độ thải nước: chính là chế độ sinh hoạt, tức là chế độ thải nước không

đồng đều trong 1 ngày đêm.
- Chất lượng nước thải: Cũng giống độ chế độ thải nước, nồng độ các chất ô

nhiễm trong nước thải cũng không đồng đều trong 1 ngày đêm.

3


Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn nước cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt và các nhu cầu khác
tính theo đầu người đối với các điểm dân cư

STT

Đối tượng dùng nước và thành phần cấp

I.

Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du l
a)
b)
cứu hoả,…); Tính theo % của (a)
c)
theo % của(a)
d)
e)

f)
Tính theo % của (a+b+c+d+e)

II.

Đô thị loại II, đô thị loại III
a)
b)
hoả,…); Tính theo % của (a)
c)
theo % của (a)
d)
e)
f)
Tính theo % của (a+b+c+d+e)

(Nguồn: TCXDVN 33:2006: Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình tiêu
chuẩn thiết kế)


4


 Đối với Việt Nam tiêu chuẩn cấp nước cho nhu cầu ăn uống sinh hoạt và các
nhu cầu khác tính theo đầu người cho:
- Các đô thị lớn ở mức 150-200 l/người.ngày,
- Đô thị loại II, loại III ở mức 100-150 l/người.ngày,
- Vùng nông thôn ở mức 100 l/người.ngày.

Có thể ước tính đến 90% - 100% lượng nước cấp cho sinh hoạt trở thành nước

thải sinh hoạt [8].
 Đặc tính của nước thải sinh hoạt:
 Đặc điểm hóa lý của nước thải sinh hoạt:

Nước thải thường được đặc trưng bởi màu xám, mùi hôi, hàm lượng chất rắn
khoảng 0,1% và nước là 99,9%. Chất rắn gồm chất rắn lơ lửng (khoảng 30%) và
chất rắn hoà tan (khoảng 70%). Chất rắn hoà ran có thể được loại bỏ bằng quá trình
hoá học và sinh học.
Về mặt hoá học, nước thải thì bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và nhiều khí
hòa tan khác. Các hợp chất hữu cơ có thể gồm cacbonhydrat, prôtêin, chất béo, mỡ,
chất hoạt động bề mặt, dầu khoáng, ... Các hợp chất vô cơ có thể gồm nitơ, phốtpho,
pH, sunfua, Clo, kiềm, hợp chất độc.
 Đặc điểm về vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt:

Về mặt sinh học, nước thải bao gồm nhiều loại vi sinh vật nhưng một trong
những loại được quan tâm là nguyên sinh vật, thực vật, nguyên sinh động vật.
Nhóm nguyên sinh vật bao gồm vi khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh và tảo.
Nhóm thực vật bao gồm dương xỉ, rong, rêu, hạt giống cây,... Các loài không xương
sống và có xương sống được xếp trong nhóm động vật. Đối với quá trình xử lý nước
thải các tác nhân sinh học đóng vai trò quan trọng nhất là nhóm nguyên sinh vật đặc
biệt là vi khuẩn, vi nấm, nguyên sinh động vật và tảo. Mặc dù vậy, nước thải bao
gồm nhiều vi sinh vật gây bệnh được phát sinh từ con người, những người bị lây
nhiễm bệnh hay những người mang mầm bệnh đặc biệt.

5


Bảng 1.2. Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt
TT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
(Nguồn: Rapid Enviromental Asessment (WHO), 1995)
1.1.2. Một số chỉ tiêu ô nhiễm chủ yếu của nước thải sinh hoạt:
Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD)
Chỉ tiêu này cho biết số lượng ôxy tiêu thụ bởi các vi sinh vật hiếu khí tồn tại
o

trong nước thải. Theo quy ước việc đo chỉ tiêu này được thực hiện ở điều kiện 20 C
trong 5 ngày, vì vậy nó được gọi là BOD 5 thay cho tổng nhu cầu ôxy sinh hóa theo
lý thuyết BOD. Thông thường các chất hữu cơ cacbon bị ôxy hóa nhanh hơn so với
các hợp chất nitơ, như vậy giá trị BOD5 chủ yếu biểu thị lượng các hợp chất cacbon
dễ phân hủy. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng BOD 5 đôi lúc cũng bao hàm cả lượng oxy
đối với NH3-N và chất vô cơ dễ oxy hoá như sunphít và muối sắt.
Nhu cầu ôxy hóa học (COD)
COD biểu thị lượng ôxy tương đương của các thành phần hữu cơ có trong
nước thải có thể bị ôxy hóa bởi các chất ôxy hóa hóa học mạnh. Tùy thuộc vào điều
kiện cụ thể của nguồn thải, thông thường COD liên quan đến BOD, cacbon hữu cơ
và các chất hữu cơ trong nước thải. Hiện nay có 2 phương pháp đo COD thông dụng
là dùng KMnO4 làm chất ôxy hóa cho giá trị COD và chất ôxy hóa K 2Cr2O7 cho giá
trị CODCr. Mối liên hệ giữa các chỉ số này và BOD được biểu diễn trên.


6

Hàm lượng chất rắn
Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng nhất của nước thải. Nó bao gồm
các chất rắn không tan lơ lửng- chất rắn lơ lửng, chất keo và chất hòa tan.
-4

+ Chất rắn lơ lửng: có kích thước hạt > 10 mm có thể lắng được và không

lắng được. Nó được xác định bằng cách cho nước thải thấm qua giấy lọc tiêu chuẩn
với kích thước lỗ khoảng 1,2 µm. Gạn lấy lượng cặn đọng lại trên giấy thấm, đem
0

sấy ở nhiệt độ 105 C cho đến khi trọng lượng không đổi.
+ Chất rắn lơ lửng lắng được là chất rắn có khả năng lắng tạo lớp cặn khi để

nước thải lắng yên trong ống nghiệm với thời gian 2h.
-6

+ Cặn hoà tan: có kích thước rất nhỏ < 10 mm.

Các hợp chất của nitơ
-

-

+

Trong nước thải nitơ tồn tại ở dạng NO 3 , NO2 , NH4 , và nitơ hữu cơ. Các
hợp chất này có thể sinh hóa từ dạng này sang dạng khác và là các cấu thành của

chu trình chuyển hoá nitơ. Nitơ hữu cơ được định nghĩa là nitơ liên kết hữu cơ ở
trạng thái ôxy hóa hóa trị -3. Như vậy, trong khái niệm này không bao gồm tất cả
các hợp chất hữu cơ của nitơ có trong nước thải. Nitơ hữu cơ bao gồm các hợp chất
hữu cơ như protein, chuỗi axit amin (peptides), axit nucleic, urê và một loạt các hợp
chất hữu cơ tổng hợp khác. Hàm lượng của nitơ hữu cơ trong nước thải sinh hoạt có
thể đạt tới trên 20 mg/l. Hàm lượng NO3

-

cao có thể gây ra bệnh

methemoglobinemia ở trẻ em.
+

-

-

Với trạng thái ôxy hóa trung gian của NH 4 và NO3 , NO2 là tác nhân thực
chất gây bệnh methemoglobinemia. Axit nitơ tạo thành từ nitơrit trong môi trường
axit có thể phản ứng với một số amin (RR’NH) sinh ra hợp chất nitơ-amin (RR’NNO). Nhiều hợp chất trong số này là các tác nhân gây bệnh ung thư. Amonia trong
nước thải có thể sinh ra do quá trình khử amin của một số hợp chất nitơ hữu cơ hoặc
thủy phân của urê.
Các hợp chất của phốt pho
3-

Phốt pho tồn tại trong nước thải thường tồn tại ở các dạng orthophotphat (PO 4 ,
2-

-

HPO4 , H2PO4 , H3PO4) hay polyphôtphat [Na3(PO3)6] và phốtphát hữu cơ.
7


Nước thải sinh hoạt chứa chủ yếu polyphôtphat từ các chất tẩy rửa, và phốt phát hữu
cơ từ chất thải của người và các thức ăn thừa. Ngày nay người ta quan tâm nhiều
hơn đến việc kiểm soát hàm lượng các hợp chất phôtpho trong nước mặt, trong
nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thải vào nguồn nước. Vì nguyên tố
này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự phát triển ''bùng nổ'' của tảo ở
một số nguồn nước mặt.
Oxy hòa tan
Oxy thường có độ hòa tan thấp, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất, nồng độ muối
có trong nước thải. Trong quá trình xử lý, các VSV tiêu thụ oxy hòa tan để oxi hóa
sinh hóa, đồng hóa chất dinh dưỡng và chất nền (BOD, N, P) cần thiết cho sự sống,
sinh sản và tăng trưởng của VSV. Chỉ tiêu nồng độ oxy hòa tan đảm bảo cho quá
trình xử lý hiếu khí là 1,5-2mg/l.
Tổng vi khuẩn nhóm Coliform
Nhóm vi khuẩn coliform bao gồm các vi khuẩn hiếu khí, yếm khí, gram âm,
dạng không bào tử, và vi khuẩn que có thể lên men lactoza tạo khí và axit trong thời
o

gian 48 giờ ở nhiệt độ 35 C. Có nhiều biện pháp đếm lượng vi khuẩn nhóm
coliform tồn tại trong nước thải, một trong những phương pháp thông dụng nhất là
lên men hệ thống ống. Kết quả kiểm tra các ống nhắc lại và ống pha loãng được
biểu diễn bằng số lượng có khả năng lớn nhất (Most Probable Number - MPN) của
các sinh vật trong nước thải. Chỉ tiêu này thể hiện mật độ trung bình của các vi
khuẩn nhóm coliform trong nước thải.
1.2. Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải, loại nước thải cần xử lý

(nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước thải bệnh viện,
nước rỉ rác từ bãi chôn lấp,…), lưu lượng nước thải, điều kiện mặt bằng,… mà có
thể ứng dụng các phương pháp xử lý khác nhau. Do nước thải của tòa nhà là nước
-

thải sinh hoạt, cần phải xử lý: BOD 5, COD, TSS, Coliform, Nitrat (NO 3 ), Amoni
+

(NH4 ) nên chỉ tập trung vào biện pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
8


Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có
trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H 2S, sunfit, amoni, nitơ… dựa trên
cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh
vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển. Sản phẩm cuối
cùng của quá trình phân hủy sinh học thường là các chất khí như: CO 2, N2, CH4,
+

3-

H2S, các chất vô cơ như NH4 , PO4 và các tế bào mới. Đây là bước xử lý quan
trọng cho nước thải sinh hoạt, quyết đinh chất lượng nước đầu ra.
Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể chia làm 2 loại:
- Phương pháp kỵ khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều

kiện không có oxy.
- Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong

điều kiện cung cấp oxy liên tục.

 Phương pháp kị khí
 Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

Quá trình phân hủy xảy ra trong bể kín với bùn tuần hoàn. Hỗn hợp bùn với
nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn, sau khi phân hủy hỗn hợp được đưa
sang bể lắng hoặc bể tuyển nổi để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể
kỵ khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá
chậm.
 Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (bể UASB)

Đây là một trong những quá trình kỵ khí ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới
do hai đặc điểm chính sau:
- Cả ba quá trình phân hủy – lắng bùn – tách khí được lắp đặt trong cùng một

công trình.
- Tạo thành các loại bùn hạt có mật độ vi sinh vật rất cao và tốc độ lắng vượt

xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng.

9


Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học kỵ khí UASB còn có những ưu điểm so
với quá trình bùn hoạt tính hiếu khí như:
-

Ít tiêu tốn năng lượng vận hành.

-

Ít bùn dư nên giảm chi phí xử lý bùn.

-

Bùn sinh ra dễ tách nước.

-

Nhu cầu dinh dưỡng thấp nên giảm chi phí bổ sung dinh dưỡng.

- Có khả năng thu hồi năng lượng từ khí metan.
 Bể lọc kị khí

Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa
cacbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống,
tiếp xúc với lớp vật liệu trên đó có vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển. Vì vi
sinh vật được giữ trên bề mặt vật liệu tiếp xúc và không bị rửa trôi theo nước sau xử
lý nên thời gian lưu của tế bào sinh vật rất cao (khoảng 100 ngày).
 Phương pháp hiếu khí
 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng

Trong quá trình bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan
chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí - có khả năng
lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước chảy liên tục vào bể aerotank, trong đó khí
được đưa vào xáo trộn cùng bùn hoạt tính cung cấp oxy cho vi sinh vật phân hủy
chất hữu cơ.
Dưới điều kiện như thế, vi sinh vật sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành
bông bùn. Hỗn hợp bùn và nước thải chảy đến bể lắng đợt 2 và tại đây bùn hoạt tính
lắng xuống đáy. Một lượng lớn bùn hoạt tính (25-75% lưu lượng) tuần hoàn về bể
aerotank để giữ ổn định mật độ vi khuẩn, tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ.

Lượng sinh khối dư mỗi ngày cùng với lượng bùn tươi từ bể lắng I được dẫn tiếp
tục đến công trình xử lý bùn. Một số dạng bể ứng dụng quá trình bùn hoạt tính lơ
lửng như: bể aerotank thông thường, bể aerotank xáo trộn hoàn chỉnh, mương oxy
hóa, bể hoạt tính gián đoạn,…
10


 Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám:
-

Bể lọc sinh học:

Bể lọc sinh học chứa đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật dính bám.
Vật liệu tiếp xúc thường là đá có đường kính trung bình từ 25 – 100 mm, hoặc vật
liệu nhựa có hình dạng khác nhau,… có chiều cao từ 4 – 12 m. Nước thải được phân
bố đều trên mặt lớp vật liệu bằng hệ thống quay hoặc vòi phun. Quần thể vi sinh vật
sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy
chất hữu cơ chứa trong nước thải. Quần thể vi sinh vật này có thể bao gồm vi khuẩn
hiếu khí, kỵ khí, tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh,… trong đó vi
khuẩn tùy tiện chiếm ưu thế.
Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0,1 – 0,2 mm) là loại vi sinh vật hiếu
khí, khi vi sinh phát triển, chiều dày lớp màng ngày càng tăng, vi sinh bên ngoài
tiêu thụ hết lượng oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát
bề mặt giá thể môi trường kỵ khí hình thành. Khi lớp màng dày, chất hữu cơ bị phân
hủy hoàn toàn ở lớp ngoài, vi sinh sống gần bề mặt giá thể thiếu nguồn cơ chất, chất
dinh dưỡng dẫn đến tình trạng phân hủy nội bào và mất đi khả năng dính bám.
Nước thải sau khi xử lý được thu qua hệ thống thu nước đặt bên dưới. Sau khi ra
khỏi bể, nước thải vào bể lắng đợt II để loại bỏ màng vi sinh tách khỏi giá thể. Nước
sau xử lý có thể tuần hoàn để pha loãng nước thải đầu vào bể lọc sinh học, đồng
thời duy trì độ ẩm cho màng nhầy.

-

Màng lọc sinh học:

Bể sinh học hiếu khí MBBR có một lượng khá lớn các vi sinh hiếu khí dạng lơ
lửng. Chúng tồn tại dưới dạng các bông bùn hoạt tính lơ lửng, cùng sinh trưởng và
phát triển song song các vi sinh vật hiếu khí dạng dính bám. Nhờ vậy, hiệu quả xử
lý của bể sinh học hiếu khí – MBBR sẽ cao hơn nhiều so với các dạng bể lọc sinh
học hiếu khí khác.

11


1.3. Các Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt tiên tiến được áp dụng rộng rãi
trên thế giới hiện nay
1.3.1. Công nghệ A-O/AAO

Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải bằng công nghệ
AO/AAO
Công nghệ AO/AAO là công nghệ sử dụng vi sinh vật để xử lý các chất ô
nhiễm có trong nước thải, bao gồm các quá trình xử lý kết hợp như: yếm khí
(Anaerobic), thiếu khí (Anoxic), hiếu khí (Oxic)
a. Các quá trình xử lý quan trọng diễn ra ở bể thiếu khí (Anoxic): dòng bùn

tuần hoàn chứa nitrat được trộn lẫn với nước thải đầu vào - có hàm lượng hữu
cơ/nguồn carbon cao, trong điều kiện thiếu oxy, các vi sinh vật dị dưỡng sử dụng
nguồn carbon này và oxy trong nitrat cho hoạt động sống của mình, kết quả là Nitrat
được chuyển hóa thành N2, quá trình xử lý nitơ được thực hiện ở công đoạn này.
b. Các quá trình xử lý quan trọng diễn ra ở bể hiếu khí (Oxic): Vi sinh vật hiếu

khí (bùn hoạt tính) sử dụng Oxy để Oxy hóa thức ăn (Các chất ô nhiễm trong nước thải

như BOD, N, P) và dinh dưỡng thành CO2 và nước; một phần tổng hợp thành vi
sinh vật mới. Kết quả của quá trình là nước thải sau xử lý được làm sạch.

12


Bể điều hòa:
Các nguồn nước thải khác nhau theo hệ thống thoát nước sẽ đi qua giỏ lọc rác
đặt tại đầu bể điều hòa, nhằm giữ lại các chất thải rắn có trong nước thải, tránh các
sự cố về bơm (nghẹt bơm, gãy cánh bơm…), đồng thời làm giảm 5% lượng SS và
5% lượng COD. Các chất thải rắn bị giữ lại tại song chắn rác được vớt bỏ định kỳ.
Lưu lượng và chất lượng nước thải từ các nguồn chảy về luôn dao động trong
ngày. Trong khi đó các hệ thống sinh học phải được cung cấp nước thải đều đặn về
thể tích cũng như hàm lượng các chất cần xử lý 24/24 giờ. Do đó cần thiết phải có
một bể điều hòa.
Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng nước thải và các chất cần xử lý
để bảo đảm hiệu quả cho các quy trình xử lý sinh học về sau, nó chứa nước thải và
các chất cần xử lý ở các giờ cao điểm, phân phối lại trong các giờ không hoặc ít sử
dụng để cung cấp ở một lưu lượng nhất định 24/24 giờ cho các hệ thống sinh học
phía sau. Nhiệm vụ của bể điều hòa: điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm
trong nước thải, làm giảm kích thước và tạo chế độ làm việc liên tục ổn định cho
các công trình xử lý tiếp theo, tránh hiện tượng quá tải, cũng như giữ cho hiệu quả
xử lý nước thải được ổn định, các bể sinh học phía sau hoạt động hiệu quả. Dưới tác
dụng của hệ thống sục khí thô được lắp dưới đáy bể, hàm lượng các chất dinh
dưỡng được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải. Nhờ quá trình xáo trộn này
mà hỗn hợp nước thải qua bể điều hòa được hòa trộn giải phóng các chất hoạt động
bề mặt trong nước thải, đồng thời phân hủy một phần chất hữu cơ trong nước thải
(khoảng 10% BOD) Nước thải sau đó sẽ được bơm điều hòa bơm với một lưu

lượng dòng chảy ổn định vào Bể sinh học thiếu khí – Anoxic để thực hiện quá trình
xử lý sinh học tiếp theo.
Bể sinh học thiếu khí – Anoxic:
-

Tại Bể Anoxic, NO3 trong nước thải sinh ra từ quá trình oxy hóa amoni ở
trong bể hiếu khí, được bơm tuần hoàn về bể anoxic, cùng với bùn hoạt tính, và
-

nước thải nạp vào, với điều kiện thiếu oxy (anoxic), quá trình khử NO 3 thành N2 tự
do được thực hiện, và N2 tự do sẽ thoát ra ngoài không khí. Hàm lượng Nitơ tổng
13


trong nước thải giảm xuống mức cho phép. Quá trình chuyển hóa nitơ hữu cơ trong
nước thải dưới dạng amoni thành nitơ tự do được diễn ra theo 2 bước liên quan đến
2 loại vi sinh vật tự dưỡng nitrosomonas và nitrobacter.
Tại bể thiếu khí có gắn máy khuấy chìm nhằm tạo ra điều kiện thiếu khí cho
sự hoạt động của chủng vi khuẩn khử nitrat sẽ tách oxy từ nitrat cho quá trình oxy
hóa các chất hữu cơ.
Tiếp theo, nước thải sẽ được dẫn vào bể xử lý sinh học hiếu khí. Tại Bể sinh
học hiếu khí FBBR hỗn hợp bùn và nước được xáo trộn đều bằng hệ thống phân
phối khí từ Máy thổi khí. Thiết bị thổi khí được vận hành liên tục nhằm cung cấp
oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động. Trong điều kiện thổi khí liên tục, quần thể vi
sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải thành các hợp
chất vô cơ đơn giản như CO 2 và nước… theo phản ứng sau: Chất hữu cơ + Vi sinh
vật hiếu khí => H2O + CO2 + sinh khối mới +…
Bên cạnh đó, trong bể được lắp đặt các giá thể vi sinh cố định. Giá thể vi sinh
có chức năng xử lý hoàn thiện các hợp chất nitơ, photpho còn lại trong nước thải.
Vật liệu giá thể này có diện tích tiếp xúc lớn giữ để các vi sinh vật xử lý nước thải

bám vào đó mà sinh trưởng và phát triển, tạo thành màng mỏng nhầy nhầy gelatin
bám trên lớp giá thể. Sau một thời gian, chiều dày lớp gelatin dày lên ngăn cản oxy
của không khí không thấm vào trong lớp màng nhầy được. Do thiếu oxy, vi khuẩn
yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng làm mêtan và CO 2
làm tróc lớp màng nhầy ra khỏi quả cầu rồi bị nước cuốn trôi. Sau đó, trên bề mặt
giá thể tiếp tục hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lập đi lập lại tuần
hoàn và nước thải được làm sạch các chất dinh dưỡng. Ngoài ra, trong bể sinh học
hiếu khí FBBR có một lượng khá lớn các vi sinh hiếu khí dạng lơ lửng. Chúng tồn
tại dưới dạng các bông bùn hoạt tính lơ lửng, cùng sinh trưởng và phát triển song
song các vi sinh vật hiếu khí dạng dính bám. Nhờ vậy, hiệu quả xử lý của bể sinh
học hiếu khí FBBR sẽ cao hơn nhiều so với các dạng bể sinh học hiếu khí truyền
thống. Hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí – MBBR: BOD giảm 85 ÷ 95%,
Nitơ tổng giảm: 80 ÷ 85%, lượng Phospho tổng giảm 70 ÷ 75%… sau đó

14


nước chảy qua bể lắng sinh học. Cuối bể bố trí 02 bơm chìm hồi lưu hỗn hợp bùn
nước về bể thiếu khí để tiếp tục khử nitơ triệt để.
Bể lắng sinh học
Sau khi ra khỏi bể sinh học FBBR trong nước vẫn còn một lượng bông bùn
lơ lửng, thực chất là màng sinh học già cỗi và cũng có một lượng sinh khối vi sinh
lơ lửng trôi theo dòng nước. Do đó, để giảm lượng chất rắn thải ra ngoài, nước thải
được đưa qua bể lắng để lắng các bông cặn này nhờ phương pháp lắng trọng lực. Bể
này cũng được thiết kế dạng vát đáy hình côn, dưới đáy bể có lắp bơm chìm để thu
hồi bùn. Đây là nơi xảy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bông cặn (bùn
sinh học). Bùn này sẽ được tuần hoàn về bể sinh học hiếu khí để ổn định mật độ vi
sinh, phần dư thừa xả bỏ qua bể chứa bùn.
Bể khử trùng
Khử trùng là một khâu quan trọng cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải

sinh hoạt. Sau quá trình xử lý cơ học, nhất là nước sau khi qua bể lắng, phần lớn các
vi sinh vật đã bị giữ lại. Song để tiêu diệt hoàn toàn các vi trùng gây bệnh, cần phải

tiến hành khử trùng nước. Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt
các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong
quá trình xử lý nước thải. Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước thải không phải
là vi trùng gây bệnh nhưng không loại trừ khả năng có vi khuẩn gây bệnh. Vì vậy
cần phải tuyệt trùng nước thải trước khi xả ra ngoài. Có nhiều phương pháp để xử lý
nước thải, ở đây ta chọn phương pháp khử trùng bằng chất oxy hóa mạnh (clorin
hoặc hợp chất của clorin). Clorin hay hợp chất của clorin đều là chất diệt trùng mạnh sẽ khuyếch tán qua lớp vỏ tế
bào sinh vật ⇒ gây phản ứng với men tế bào ⇒ làm phá hoại các quá trình trao đổi chất của tế bào vi sinh vật.

Nước thải sau khi xử lý theo quy trình công nghệ như trên, đảm bảo đạt Tiêu
chuẩn xả thải theo Quy chuẩn quốc gia hiện hành về chất lượng nước thải sinh hoạt
– QCVN 14:2008/BTNMT – Cột B. Khâu cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải
chính là bể chứa bùn. Bể chứa bùn Bùn dư sẽ được bơm từ bể lắng về bể chứa bùn.
Tại bể này, bùn sẽ được lưu một thời gian để tách bớt nước, nén giảm thể tích. Lớp
15