Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (mbbr)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------- o0o --------------

PHẠM LÊ HỒNG DUY
MSHV : 09250500

KHĨA : 2009

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƢỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƢƠNG PHÁP
GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG (MBBR)

TP.HCM - 03/2012


Luận văn Thạc Sĩ

i

Phạm Lê Hồng Duy

CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hƣớng dẫn khoa học :

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

TS. MAI TUẤN ANH

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học
Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh ngày 28 tháng 02 năm 2012 .

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

ii

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

TP. HCM, ngày 14 tháng 02 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên Học viên: PHẠM LÊ HOÀNG DUY

MSHV: 09250500

Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1986

Nơi sinh: TPHCM.

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trƣờng
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC
THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƢƠNG PHÁP GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG
(MBBR)
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Xác định tải trọng COD vận hành thích hợp của mơ hình ứng với các tải
trọng thí nghiệm tăng dần 1 kg COD/m3.ngày ; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg

COD/m3.ngày tƣơng ứng với thời gian lƣu 10h, 7h và 4h.
- So sánh hiệu suất xử lý với mơ hình khơng có giá thể.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
Ngày 14/02/2011.
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

Ngày 31/12/2011.

V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN:

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CN BỘ MƠN

TS. NGUYỄN TẤN PHONG
TRƢỞNG PHỊNG ĐT – SĐH

QL. CHUYÊN NGÀNH
TRƢỞNG KHOA QL NGÀNH

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

iii
LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy giáo, cô giáo Khoa
Môi Trường - Trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM. Trong suốt thời gian học tập
và nghiên cứu tại trường, các thầy cơ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những tri
thức quý báu giúp tác giả hồn thành chương trình đào tạo và Luận văn thạc sĩ.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Tấn Phong,
trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình
nghiên cứu khoa học.
Xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị nhân viên Phịng thí nghiệm,
Khoa mơi trường, trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ
trong nghiên cứu và phân tích thử nghiệm.
Cảm ơn GS. Kenji Furukawa, Graduate School of Science and Technology,
Kumamoto University, Japan đã hỗ trợ công nghệ và chuyên môn sâu về kỹ thuật
giá thể sinh học di động.
Đồng thời, cảm ơn tổ chức JICA, Nhật Bản, đã hỗ trợ kinh phí cho nghiên
cứu này.
Và cuối cùng, xin được biết ơn cha mẹ, anh em trong gia đình, biết ơn tất cả
các anh chị, các bạn lớp cao học Công nghệ Môi Trường K2008, K2009 các bạn
lớp đại học K.2006, K.2007 trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã động viên, giúp
đỡ, đồng hành trong suốt hai năm học vừa qua và trong quá trình thực hiện luận
văn.
Trân trọng cảm ơn !
Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 năm 2011

Phạm Lê Hoàng Duy

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

iv

Phạm Lê Hồng Duy

TĨM TẮT
Cơng nghệ bùn hoạt tính sinh học truyền thống đƣợc sử dụng khá phố biến để xử lý
nƣớc thải sinh hoạt tại Việt Nam. Tuy nhiên, công nghệ này khá cũ kỹ và hiệu suất
xử lý của nó khơng cao. Cơng nghệ giá thể sinh học di động có hiệu quả xử lý cao
bởi vì ngun tắc hoạt động của cơng nghệ này dựa trên cả 2 mơi trƣờng lơ lửng và
dính bám. Trong nghiên cứu này, tác giả thiết kế hệ thống gồm có 2 bể thiếu khí và
hiếu khí. Trong đó, q trình thiếu khí (nghèo oxy) sẽ diễn ra q trình khử nitrat và
q trình nitrat hóa sẽ xảy ra tại mơi trƣờng hiếu khí. Ngồi ra, cả 2 q trình này
cịn xảy ra tại lớp sinh khối bám trên giá thể, trong lớp sinh khối này tồn tại cả 3
mơi trƣờng, kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Nghiên cứu đƣợc tiến hành ở 2 giai đoạn.
Giai đoạn đầu chỉ thực hiện tuần hoàn nƣớc thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí
với tỷ lệ bằng lƣu lƣợng đầu vào, hiệu quả xử lý trung bình ở giai đoạn đầu ở cả 3
tải trọng tƣơng đối tốt, tuy nhiên q trình nitrat hố và khử nitrat diễn ra khơng tốt,
trong đó BOD5 là 86,5 %,; COD là 85,9%; TSS là 75,0 %, N-NH4+ là 44,5%, PO43là 31,4%. Do đó, nghiên cứu tiếp tục thực hiện ở giai đoạn 2 bằng cách tăng tuần
hoàn nƣớc thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí bằng ba lần lƣu lƣợng đầu vào,
hiệu quả xử lý trung bình ở cả 3 tải trọng (1 kg COD/m3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày
và 2 kg COD/m3.ngày) là khá cao; trong đó BOD5 là 86,2 %,; COD là 85,5%; TSS
là 89,5%, N-NH4+ là 80,7%, PO43- là 20%, ở giai đoạn này quá trình nitrat hoá và
khử nitrat diễn ra rất hiệu quả. Thời gian lƣu ở tại trọng cuối của thí nghiệm 2 kg
COD/m3.ngày là 4 giờ, điều này có thể giúp ích cho việc giảm diện tích xây dựng
của bể lắng, giúp tiết kiệm một phần chi phí trong việc xây dựng và vận hành, do
đó, cơng nghệ này rất phù hợp cho những khu vực bị hạn chế về diện tích. Hệ thống
xử lý bằng giá thể sinh học di động không những hữu ích cho việc xử lý các chất
hữu cơ màcịn diễn ra tốt q trình nitrat hóa và khử nitrat. Chính vì những ƣu điểm
mà cơng nghệ này có thể đƣợc thay thế cho công nghệ Aerotank truyền thống để xử
lý nƣớc thải sinh hoạt cho khu dân cƣ và đơ thị có diện tích đất xây dựng bị hạn chế
ở Việt Nam trong tƣơng lai.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp

giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

v

Phạm Lê Hoàng Duy

ABSTRACT
Nowadays, the activated sludge technology is used popular to treat domestic
wastewater in Vietnam. However, this technology is elder and its removal
efficiency is not high. The moving bed biofilm reactor (MBBR) technology has a
high removal efficiency because it act in both suspended and stick sludge
environment. In this study, there are two tank, aerobic and anoxic tank. The
nitrification process (conversion of ammonia to nitrate) occrurs primarily in aerobic
tank (oxygen – rich) while denitrification requires anoxic conditons as well as a
subtance (such an organnic compounds) to act as an electron acceptor. Beside, the
nitrification and denitrification occurs in the biomass carrier because sludge layer
on the biomass carrier will create three environment, inside is unaerobic condition,
next is anoxic condition and outside is aerobic condition. This study include 2
period. The 1st period circulate wastewater from aerobic tank to anoxic tank with
1:1 ratio, average removal efficiency in this stage (Organic loading rate are 1.0, 1.5
and 2.0 kg COD/m3/day) is quite high (Biological oxygen demand (BOD), 86,5%;
Chemmical oxygen demand (COD), 85,9%; Total suspended solid (TSS), 75%; N –
Amonia (N-NH4+), 44,5%; Total phosphorus (TP), 31,4%). However, nitrification
and denitrification process is not good. Therefore, this study do 2nd period by
inreasing circumlating wastewater 3 times, average removal efficiency in this stage
(Organic loading rate are 1.0, 1.5 and 2.0 kg COD/m3/day) is quite high (Biological
oxygen demand (BOD), 86,2%; Chemmical oxygen demand (COD), 85,5%; Total

suspended solid (TSS), 89,5%; N – Amonia (N-NH4+), 80,7%; Total phosphorus
(TP), 30%). The hydraulic retention time of MBBR only has 4 hours and the sludge
was created quite low, so we can save the cost to build and operate, therefore it is
suitable for limited lands .The MBBR system is not only good for removing the
organic but also doing the nitrification and denitrification process and saving the
cost to investigate, suitable for limited lands. This study can replace for the
activated sludge technology to treat domestic wastewater at Vietnam in the future
because its high removal efficiency and advantage.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

vi

Phạm Lê Hoàng Duy

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt chƣa xử lý ...............7
Bảng 2.2: Một số giống vi khuẩn và chức năng của chúng ......................................12
Bảng 2.3. Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nƣớc ..........................18
Bảng 3.1. Tính chất nƣớc thải sinh hoạt nghiên cứu.................................................35
Bảng 3.2. Thông số đặc trƣng của giá thể sử dụng trong đề tài ................................36
Bảng 3.3. Các thơng số kiểm sốt .............................................................................41
Bảng 3.4. Thành phần nƣớc thải nhân tạo.................................................................43
Bảng 3.5. Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi ................................................44
Bảng 3.6. Thơng số vận hành thí nghiệm 1 ..............................................................44
Bảng 3.7. Thơng số vận hành thí nghiệm 2 ..............................................................45
Bảng 3.8. Thơng số vận hành thí nghiệm 3 ..............................................................45

Bảng 3.9.Thơng số vận hành thí nghiệm 4 ...............................................................46
Bảng 3.10. Thơng số vận hành thí nghiệm 5 ............................................................47
Bảng 3.11. Thơng số vận hành thí nghiệm 6 ............................................................47
Bảng 3.12. Thơng số vận hành thí nghiệm 7 ............................................................48
Bảng 3.13. Chú thích các vị trí lấy mẫu ....................................................................49
Bảng 3.14. Tần suất lấy mẫu .....................................................................................50
Bảng 3.15. Các phƣơng pháp phân tích mẫu ............................................................51
Bảng 4.1. So sánh kết quả đầu ra của các chỉ tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT ....76
Bảng 4.2. So sánh chất lƣợng nƣớc thải với cùng hệ thống khi không có sự hiện
diện giá thể ................................................................................................................82
Bảng 5.1. Kết luận của đề tài ....................................................................................83

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

vii

Phạm Lê Hồng Duy

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cƣ Nguyễn Kim.............. 5
Hình 2.2. Thành phần các chất trong nƣớc thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006) ............ 7
Hình 2.3. Sơ đồ đất ngập nƣớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang ......................... 16
Hình 2.4. Sơ đồ đất ngập nƣớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng........................... 16
Hình 2.5. Sự chuyển hóa nitơ trong q trình chuyển hóa sinh học ............................. 18
Hình 2.6.Cơng nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoại lớn hơn 500m3/ngày............................ 23
Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải tại nhà máy xử lý nƣớc thải Bình Hƣng .. 23

Hình 2.8. Mơ tả quá trình xử lý của bể MBBR ............................................................. 25
Hình 2.9. Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O .......................... 26
Hình 2.10. Sự phát triển của lớp màng biofilm ở bên ngồi ít hơn bên trong .............. 27
Hình 2.11. Nồng độ của chất nền theo chiều sâu lớp màng .......................................... 29
Hình 2.12. Lớp biofilm dính bám trên bề mặt giá thể................................................... 31
Hình 3.1. Giá thể di động kiểu K3 ................................................................................ 36
Hình 3.2.Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ của mơ hình nghiên cứu .................................. 37
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí mơ hình ...................................................................................... 38
Hình 3.4. Mơ hình thực tế ............................................................................................. 39
Hình 3.5. Kích thƣớc bể lắng, bể thiếu khí và bể hiếu khí............................................ 39
Hình 3.6. Bơm tuần hồn .............................................................................................. 40
Hình 3.7.Mơ tơ khuấy ................................................................................................... 40
Hình 3.8. Máy thổi khí RESUN .................................................................................... 40
Hình 3.9. Các nội dung nghiên cứu thực hiện............................................................... 42
Hình 3.10. Các vị trí lấy mẫu ........................................................................................ 49
Hình 4.1. Chỉ số DO ở thí nghiệm thích nghi ............................................................... 53
Hình 4.2. Chỉ số pH ở thí nghiệm thích nghi ................................................................ 54
Hình 4.3. Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thích nghi ........................................... 55
Hình 4.4. Sự biến động của DO theo thời gian ............................................................. 56
Hình 4.5. Sự chuyển hóa của pH................................................................................... 57
Hình 4.6. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể thiếu khí .................. 58
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

viii

Phạm Lê Hồng Duy

Hình 4.7. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể hiếu khí ................... 59
Hình 4.8. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể lắng ......................... 60
Hình 4.9. Chỉ số MLSS, MLVSS của giá thể ............................................................... 61
Hình 4.10. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 1(tỷ lệ 1:1:1) ............................................ 62
Hình 4.11. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1) ............................................ 62
Hình 4.13. Hiệu quả xử lý COD ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1)........................................... 64
Hình 4.14. Hiệu quả xử lý BOD5 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ....................................... 65
Hình 4.16. Hiệu quả xử lý PO43- ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ......................................... 66
Hình 4.17. Hiệu quả xử lý PO43- ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ....................................... 67
Hình 4.18. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ................................................... 69
Hình 4.19. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ................................................... 69
Hình 4.20. Hiệu quả N-NH4+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)............................................... 71
Hình 4.21. Hiệu quả N-NH4+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)............................................... 71
Hình 4.22. Sự chuyển hóa của N-NO2 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)................................ 73
Hình 4.23. Sự chuyển hóa của N-NO2 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:3:1)................................ 73
Hình 4.24. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ................................ 74
Hình 4.25. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ................................ 74
Hình 4.26. Giá thể di động K3 trƣớc khi cho vào mơ hình........................................... 77
Hình 4.27. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 26 (25/10/2010) .............................. 77
Hình 4.28. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 61 (30/11/2010) .............................. 77
Hình 4.29. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 75 (14/12/2010) .............................. 78
Hình 4.30. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 92 (31/12/2010) .............................. 78
Hình 4.31. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 180 (21/06/2011) ............................ 78
Hình 4.32. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể thiếu khí .......... 80
Hình 4.33. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể hiếu khí ........... 81

Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

ix

Phạm Lê Hoàng Duy

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD5

Nhu cầu oxy sinh hoá 5 ngày (Biochemical Oxygen Demand 5 days)

BTNMT Bộ tài nguyên môi trƣờng
COD

Nhu cầu oxy hố học (Chemical Oxygen Demand)

DxL

Đƣờng kính x Chiều dài (Diameter x Length)

DO

Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

F/M

Tỉ số cơ chất vi sinh

HRT

Thời gian lƣu nƣớc thuỷ lực (Hydraulic Retention Time)

MBBR

Moving bed biofilm reactor

MLSS

Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng ( Mixed Liquor Suspended Solids)

MLVSS

Hàm lƣợng chất rắn bay hơi Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)

OLR

Tải lƣợng chất hữu cơ Organic loading rate)

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SRT

Thời gian lƣu bùn (Sludge retention time)

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)

SVI

Thể tích lắng của bùn (Sludge volume index)

TKN

Tổng nitơ Kjeldahl Total Kjeldahl nitrogen)

ood Microorganism)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

x

Phạm Lê Hoàng Duy

MỤC LỤC
ABSTRACT .................................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. ix
MỤC LỤC ..................................................................................................................... x
CHƢƠNG 1 .................................................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu ......................................................................... 2

1.2.1.Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.2.2.Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 3
1.4. Tính mới của đề tài................................................................................................. 3
1.5. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................ 4
CHƢƠNG 2 .................................................................................................................. 5
2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ......................................................................... 5
2.2. Giới thiệu chung về nƣớc thải sinh hoạt ................................................................ 5
2.2.1.Sự hình thành nƣớc thải sinh hoạt .................................................................... 6
2.2.2.Phân loại ........................................................................................................... 6
2.2.3.Thành phần nƣớc thải sinh hoạt........................................................................ 6
2.2.4.Tác hại của nƣớc thải sinh hoạt ........................................................................ 8
2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt ............................................... 9
2.3.1.Giới thiệu .......................................................................................................... 9
2.3.2.Phƣơng pháp cơ học ......................................................................................... 9
2.3.3.Phƣơng pháp hóa học ....................................................................................... 9
2.3.4.Phƣơng pháp hóa lý ........................................................................................ 10
2.3.5.Phƣơng pháp sinh học..................................................................................... 10
2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trƣởng lơ lửng ......................................................... 10
2.3.5.2. Xử lý sinh học sinh trƣởng dính bám ...................................................... 12
2.3.5.3. Xử lý sinh học bằng wetland ................................................................... 14
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

xi

Phạm Lê Hoàng Duy

2.3.6.Phƣơng pháp sinh học loại bỏ nitơ ................................................................. 16
2.3.6.1. Quá trình khử Ammonia bằng phƣơng pháp sinh học ........................... 18
2.3.6.2. Q trình Nitrate hố ............................................................................... 21
2.4. Tổng quan về công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) ....................... 24
2.4.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR ..................................................................... 24
2.4.2 Giá thể động .................................................................................................... 25
2.4.3 Lớp màng biofilm ........................................................................................... 28
2.4.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR ............... 29
2.4.4.1. Giá thể ..................................................................................................... 29
2.4.4.2. Độ xáo trộn .............................................................................................. 30
2.4.4.3. Tải trọng thể tích ..................................................................................... 31
2.4.5 Các ứng dụng khác nhau của hệ thống xử lý bằng phƣơng pháp MBBR ...... 32
2.5. Những thuận lợi và hạn chế ................................................................................. 32
2.5.1. Thuận lợi ....................................................................................................... 32
2.5.2. Hạn chế ......................................................................................................... 33
2.6. Tình hình nghiên cứu cơng nghệ ngoài nƣớc và trong nƣớc ............................... 33
2.6.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc .................................................................................. 33
2.6.2. Nghiên cứu trong nƣớc .................................................................................. 34
CHƢƠNG 3 ................................................................................................................ 35
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................... 35
3.1.1. Nƣớc thải ....................................................................................................... 35
3.2. Mơ hình nghiên cứu ............................................................................................. 37
3.2.1. Thiết kế mơ hình ............................................................................................ 37
3.2.2. Kích thƣớc của các bể .................................................................................... 39
3.2.3.Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong mô hình .......................................... 40
3.2.4. Thơng số kiểm sốt ........................................................................................ 41
3.3. Trình tự thực hiện ................................................................................................. 41
3.3.1. Giai đoạn 1 ..................................................................................................... 42
3.3.1.1. Thí nghiệm thích nghi ............................................................................ 42

Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

xii

Phạm Lê Hồng Duy

3.3.1.2. Thí nghiệm 1 ............................................................................................ 44
3.3.1.3. Thí nghiệm 2 ............................................................................................ 44
3.3.1.4. Thí nghiệm 3 ............................................................................................ 45
3.3.2. Giai đoạn 2 ..................................................................................................... 46
3.3.2.1. Thí nghiệm 4 ............................................................................................ 46
3.3.2.2. Thí nghiệm 5 ............................................................................................ 46
3.3.2.3. Thí nghiệm 6 ............................................................................................ 47
3.3.2.4. Thí nghiệm 7 ............................................................................................ 48
3.4. Quy trình lấy mẫu và phân tích ........................................................................... 49
3.4.1. Lấy mẫu ........................................................................................................ 49
3.4.2. Phƣơng pháp phân tích mẫu ......................................................................... 50
CHƢƠNG 4 ................................................................................................................ 53
4.1. Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi .............................................................. 53
4.1.1. Chỉ số DO ...................................................................................................... 53
4.1.2. Chỉ số pH ....................................................................................................... 54
4.1.3. Hiệu quả xử lý COD ...................................................................................... 55
4.2. Tổng hợp đánh giá kết quả phân tích của các chỉ tiêu DO, pH, MLSS, MLVSS,
TSS, COD, BOD5, PO43-, N-NH3, TKN, N-NO2, N-NO3 qua các tải trọng 1
kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2 kgCOD/m3.ngày. ...................................... 56

4.2.1. Chỉ số DO ...................................................................................................... 56
4.2.2. Chỉ số pH ....................................................................................................... 57
4.2.3. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS ............................................ 58
4.2.4. Hiệu quả xử lý TSS........................................................................................ 62
4.2.5. Hiệu quả xử lý COD ...................................................................................... 63
4.2.6. Hiệu quả xử lý BOD5 ..................................................................................... 65
4.2.7. Hiệu quả xử lý PO43- ...................................................................................... 66
4.2.8. Hiệu quả xử lý TKN và sự chuyển hóa của N-NO2-, N-NO3- ....................... 69
4.2.8.1. Hiệu quả xử lý TKN ................................................................................ 69
4.2.8.2. Hiệu quả xử lý N- NH4+ .......................................................................... 71
4.2.8.3. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO2-, N-NO3- .......................................... 73
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

xiii

Phạm Lê Hoàng Duy

4.3. So sánh kết quả đầu ra của các chi tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT ................ 76
4.4. Đánh giá sinh khối tạo thành trên giá thể sinh học .............................................. 76
4.5. So sánh với cùng hệ thống khi khơng có sự hiện diện giá thể ............................ 81
4.6. So sánh với một vài thí nghiệm đã đƣợc thực hiện ............................................. 82
CHƢƠNG 5 ................................................................................................................ 83
5.1. Kết luận ................................................................................................................ 83
5.2. Kiến nghị .............................................................................................................. 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 85
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ......................................................................................... 88

PHẦN PHỤ LỤC ........................................................................................................ 89

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

1

Phạm Lê Hoàng Duy

CHƢƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm của thập kỷ 20, Việt Nam đƣợc biết đến nhƣ là một quốc gia
đang vƣơn lên phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xã hội. Thực tế cho thấy, ngày càng
có nhiều nhà đầu tƣ nƣớc ngoài đổ vốn vào Việt Nam để kinh doanh. Tốc độ tăng
trƣởng kinh tế cao trong hai thập kỷ qua mang lại kết quả là tỷ lệ nghèo theo thống
kê đã giảm rõ rệt. Tỷ lệ nghèo, theo chuẩn nghèo quốc tế, đã giảm từ 58% xuống
còn 20% trong giai đoạn 1993 - 2004. Tuy nhiên, nhiều hộ gia đình mới chỉ vƣơn
lên khỏi chuẩn nghèo một chút, và vì vậy vẫn có nguy cơ bị tái nghèo.
Song đi đôi với kết quả tăng trƣởng kinh tế là sự gia tăng của tình trạng bất bình
đẳng, đặc biệt là khoảng cách ngày càng rộng hơn về mức thu nhập giữa nông thôn
và thành thị cũng nhƣ mức chênh lệch ngày càng lớn xuất phát từ tình trạng ngăn
cách về địa lý, xã hội, dân tộc và ngôn ngữ. Ba vùng chiếm hơn hai phần ba ngƣời
nghèo Việt Nam là: miền núi phía Bắc, đồng bằng sơng Cửu Long và duyên hải Bắc
Trung bộ. Các dân tộc thiểu số mặc dù chỉ chiếm 14% dân số Việt Nam và sống chủ
yếu ở các vùng núi xa xơi, nhƣng lại có tỷ lệ nghèo quá cao (gần 30% dân nghèo
của cả nƣớc). Khoảng 90% dân nghèo sống ở nông thôn. Dân nghèo nông thôn chủ

yếu tập trung ở những hộ nông dân có ít ruộng đất, phải trơng đợi vào nguồn tín
dụng khơng chính thức với lãi xuất cao, ít đƣợc tiếp cận với thị trƣờng nơng sản và
khơng có việc làm ngồi nghề nơng. Để tạo ra nhiều việc làm phi nơng nghiệp, địi
hỏi phải tăng cƣờng phát triển mạnh mẽ khu vực kinh tế ngồi quốc doanh, đồng
thời xố bỏ sự thiên vị, công khai hay ngầm định dành cho các doanh nghiệp nhà
nƣớc có nhiều vốn là chủ yếu.
Xã hội ngày càng phát triển thì chất lƣợng mơi trƣờng sống ngày càng phải nâng
cao nhất là vấn đề về thức ăn, nƣớc uống và vệ sinh môi trƣờng. Thực tế cho thấy
vấn đề về vệ sinh môi trƣờng tại các khu vực dân cƣ tập trung nhỏ ít đƣợc quan tâm,
bằng chứng là nguồn nƣớc thải sinh hoạt tại những khu vực này đƣợc thải thẳng
trực tiếp ra kênh, rạch, sông suối nhỏ và đổ vào hệ thống sơng chính. Q trình này
Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

2

Phạm Lê Hoàng Duy

cứ tiếp diễn hàng ngày, hàng tháng, hàng năm vơ tình làm cho chất lƣợng nguồn
nƣớc cấp nƣớc sông, nƣớc ngầm) suy giảm về chất lƣợng và hậu quả là làm ảnh
hƣởng đến đời sống của ngƣời dân và hệ sinh thái tại khu vực nơi đó. Lý giải cho
nguyên nhân này là nguồn chi phí để lắp đặt một hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt
thông thƣờng là khá cao. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là ngồi nguồn chi phí khá cao để
lắp đặt và xây dựng một hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt thơng thƣờng thì vẫn
cịn tồn tại hữu hình những lý do khách quan khác đó là diện tích bố trí bị giới hạn
và hiệu quả hạn hẹp về trình độ chun mơn.
Hiện nay, hầu nhƣ toàn bộ lƣợng nƣớc thải sinh hoạt từ các hộ dân và một phần

từ các khu công nghiệp lƣu vực sơng Sài Gịn phần lớn khơng đƣợc thu gom và xử
lý theo đúng quy định. Mặc dù vẫn có một số khu vực có hệ thống thu gom riêng
biệt, nhƣng nƣớc thải sinh hoạt vẫn không đƣợc xử lý mà xả trực tiếp vào các hệ
thống này và nguồn tiếp nhận cuối cùng là sông suối, chủ yếu là sông Đồng Nai, Sài
Gịn. Hệ quả là gây ơ nhiễm nghiêm trọng nhiều khu vực sơng Đồng Nai và Sài
Gịn. Ngồi ra, chất lƣợng nƣớc ngầm cũng bị suy giảm đáng kể từ chính các dịng
thải này.
Vì vậy, vấn đề nghiên cứu các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải sinh hoạt là hết sức
cần thiết.
1.2. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dƣỡng trong nƣớc thải
sinh hoạt bằng sự kết hợp giữa công nghệ sinh học thiếu khí và hiếu khí có sử dụng
giá thể di động K3 ở các tải trọng khác nhau (1 kg COD/m3 ngày.đêm; 1,5 kg
COD/m3 ngày.đêm và 2 kg COD m3 ngày.đêm) cùng với q trình tuần hồn nƣớc
thải khác nhau, dựa trên những kết quả đạt đƣợc, rút ra đƣợc ƣu điểm, nhƣợc điểm
của quá trình và khả năng áp dụng công nghệ tại Việt Nam.
1.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến các phƣơng pháp xử
lý nƣớc thải sinh hoạt hiện nay.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

3

Phạm Lê Hồng Duy

Thu thập thơng tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến hiệu quả xử lý nƣớc
thải sinh hoạt của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng giá thể di động.
Nghiên cứu trên mơ hình thực nghiệm về cơng nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt
bằng phƣơng pháp xử lý có giá thể di động (MBBR), gồm có:
 Thiết lập mơ hình xử lý và phƣơng pháp vận hành mơ hình.
 Sử dụng giá thể K3 cho mục đích nghiên cứu.
 Vận hành mơ hình thực nghiệm với tải trọng khác nhau và có sự tuần hồn
của nƣớc thải với tỷ lệ từ bể hiếu khí về bể thiếu khí lần lƣợt là bằng 1 lần và gấp 3
lần so với lƣợng nƣớc thải đầu vào.
 Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm của mơ hình nghiên cứu theo các vị
trí nghiên cứu nhất định.
 Đánh giá kết quả và hiệu quả ứng dụng của đề tài.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Mô hình thí nghiệm lab scale) đƣợc tiến hành trong điều kiện bình thƣờng.
Nƣớc thải sinh hoạt lấy từ bể thu gom của trạm xử lý nƣớc thải thuộc lô S của
chung cƣ Nguyễn Kim.
Sử dụng mơ hình thí nghiệm bao gồm: kết hợp thiếu khí và hiếu khí.
Đánh giá hiệu quả xử lý COD và chất dinh dƣỡng với HRT qua 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: OLR lần lƣợt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2
kg COD/m3.ngày với tỷ lệ tuần hoàn nƣớc thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể
thiếu khí là 1:1:1.
+ Giai đoạn 2: OLR lần lƣợt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2
kg COD/m3.ngày với tỷ lệ tuần hồn nƣớc thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể
thiếu khí là 1:3:1.
Nghiên cứu đƣợc tiến hành trong khoảng thời gian từ 30/08/2010 – 31/06/2011.
1.4. Tính mới của đề tài
Kết hợp giữa hai quá trình bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống và giá thể di động
bám dính trong việc loại bỏ các chất ơ nhiễm, đồng thời để tăng hiệu suất của quá
trình khử nitrat, tác giả có tuần hồn nƣớc thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí.
Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp

giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

4

Phạm Lê Hoàng Duy

1.5. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
 Nghiên cứu này thực hiện dựa trên các phƣơng pháp sau:
 Thu thập tài liệu.
 Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu trong nƣớc và nƣớc ngoài về
xử lý nƣớc thải sinh hoạt.
 Phƣơng pháp thực nghiệm
 Căn cứ trên các tài liệu đã thu thập bắt đầu tiến hành thiết kế và lắp đặt mơ
hình thí nghiệm (lab scale). Tại phịng thí nghiệm khoa Mơi trƣờng – trƣờng ĐH
Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh mơ hình bắt đầu hoạt động thích nghi ở HRT
18 h với OLR 0.3 kgCOD/m3.ngày, sau gần 1 tháng mơ hình ổn định và giá thể di
động xuất hiện lớp màng mỏng. Tiếp theo ta bắt đầu giai đoạn phát triển màng đến
chiều dày ổn định, sau đó tiến hành thí nghiệm với HRT lần lƣợt 10h; 7 h và 4 h
tƣơng ứng với các tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2.0
kgCOD/m3.ngày ở 2 giai đoạn tuần hồn nƣớc thải khác nhau. Mục đích của q
trình tuần hoàn nƣớc thải là để nâng cao hiệu suất khử nitrat điều mà công nghệ
Aerotank sinh học truyền thống không thực hiện đƣợc.
 Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu mơi trƣờng.
Tồn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu mơi trƣờng đƣợc tiến hành
theo đúng các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế (theo
Standard Methods).
 Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu.

Các số liệu kết quả thí ngiệm đƣợc phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel
và Graph.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

5

Phạm Lê Hoàng Duy

CHƢƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu
Nƣớc thải sinh hoạt đƣợc lấy từ Lô S chung cƣ Nguyễn Kim, địa chỉ Nguyễn
Kim-Tân Phƣớc, phƣờng 7, Quận 10, Tp.HCM.
Chung cƣ Nguyễn Kim có 178 hộ dân, cơng suất của trạm xử lý nƣớc thải
khoảng 150 m3 ngày đêm. Ở đây sử dụng cơng nghệ sinh học hiếu khí bể Aerotank.
Sau đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cƣ Nguyễn Kim.

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cƣ Nguyễn Kim
2.2. Giới thiệu chung về nƣớc thải sinh hoạt
Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc đƣợc thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt của một
khu dân cƣ phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nƣớc và đặc điểm của hệ thống
thoát nƣớc. Tiêu chuẩn cấp nƣớc sinh hoạt cho một khu dân cƣ phụ thuộc vào hiệu
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)

Luận văn Thạc Sĩ

6

Phạm Lê Hoàng Duy

quả cung cấp nƣớc của các nhà máy nƣớc hay các trạm cấp nƣớc hiện có. Các trung
tâm đơ thị thƣờng có tiêu chuẩn cấp nƣớc cao hơn so với các vùng ngoại thành
lƣợng nƣớc thải sinh hoạt tính trên đầu ngƣời cũng có sự khác biệt giữa thành thị và
nơng thơn.
2.2.1. Sự hình thành nƣớc thải sinh hoạt
Nƣớc thải đƣợc hình thành trong quá trình sinh hoạt của con ngƣời, một số hoạt
động dịch vụ hoặc công cộng nhƣ bệnh viện, trƣờng học, nhà ăn,…cũng tạo ra các
loại nƣớc thải có thành phần và tính chất tƣơng tự nhƣ nƣớc thải sinh hoạt.
2.2.2. Phân loại
Nƣớc thải sinh hoạt đƣợc chia làm 2 loại :
 Nƣớc đen là nƣớc thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ
yếu là các chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.
 Nƣớc xám là nƣớc phát sinh từ các quá trình : rửa, tắm, giặt, với thành phần
các chất ô nhiễm không đáng kể.
2.2.3. Thành phần nƣớc thải sinh hoạt
Nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngồi ra cịn
có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Ở những khu
dân cƣ đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nƣớc thải sinh họat khơng đƣợc xử lý
thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng.Mức độ
tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng và hiệu quả xử lý các chất
đặc biệt này.

Thành phần các chất trong nƣớc thải sinh hoạt đƣợc trình bày trong hình 2.2.

Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

7
Nƣớc thải sinh hoạt

99,9% là nƣớc

0,1% các chất rắn

50 – 70% là chất hữu cơ

Phục vụ

25% là
cacbonhydrat

65% là
protein

10% là
các chất béo

Cát

Muối

Kim loại

Hình 2.2. Thành phần các chất trong nƣớc thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006)
Chất lƣợng nƣớc thải sinh hoạt chƣa xử lý thơng qua một số chỉ tiêu ơ nhiễm đặc
trƣng có thể tham khảo bảng 2.1.(theo Melcaf and Eddy ,2003).
Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt chƣa xử lý
Nồng độ

Các chỉ tiêu
Đơn vị

Nhẹ

Trung bình

Nặng

Chất rắn tổng cộng

mg/L

350

720

1200

Tổng chất rắn hòa tan

mg/L

250

500

850

- Cố định (Fixed)

mg/L

145

300

525

- Bay hơi

mg/L

105

200

325

Chất rắn lơ lửng

mg/L

100

220

350

- Cố định

mg/L

20

55

75

- Bay hơi

mg/L

80

165

275

Chất rắn lắng đƣợc

mg/L

5

10

20

BOD5

mg/L

110

220

400

Tổng cacbon hữu cơ

mg/L

8

160

210

COD

mg/L

250

500

1000

Tổng nitơ theo N)

mg/L

20

40

85

mg/L

8

15

35

- Hữu cơ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

Phạm Lê Hoàng Duy

8

Nồng độ

Các chỉ tiêu
Đơn vị

Nhẹ

Trung bình

Nặng

- Amơnia tự do

mg/L

12

25

50

- Nitrit

mg/L

0

0

0

- Nitrat

mg/L

0

0

0

mg/L

4

8

15

- Hữu cơ

mg/L

1

3

5

- Vơ cơ

mg/L

3

5

10

Cloru

mg/L

30

50

100

Sunfat

mg/L

20

30

50

Độ kiềm (theo CaCO3)

mg/L

50

100

200

Dầu mỡ

mg/L

50

100

150

Coliform No/100

mg/L

106 - 107

107 – 108

107 – 109

Chất hữu cơ bay hơi,

µg/L

<100

100 - 400

>400

Tổng Phospho (theo P)

(Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006)
2.2.4. Tác hại của nƣớc thải sinh hoạt
Tác hại đến môi trƣờng của nƣớc thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong
nƣớc thải gây ra.
 COD, BOD: sự khống hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lƣợng lớn và
gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hƣởng đến hệ sinh thái môi
trƣờng nƣớc. Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong q
trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm nhƣ H2S, NH3,CH4… làm cho nƣớc có

mùi hơi thối và làm giảm pH của môi trƣờng.
 SS: lắng động ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.
 Nhiệt độ: nhiệt độ của nƣớc thải sinh hoạt thƣờng không ảnh hƣởng đến đời
sống thủy sinh vật nƣớc.
 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đƣờng nƣớc nhƣ tiêu
chảy, ngộ độc thức ăn…

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

9

Phạm Lê Hoàng Duy

 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dƣỡng đa lƣợng. Nếu nồng độ
trong nƣớc quá cao dẫn đến hiện tƣợng phú dƣỡng hóa ( sự phát triển bùng phát
của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nƣớc 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 q
trình hơ hấp của tảo thải ra)
 Màu: mất mỹ quan.
 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt
2.3.1. Giới thiệu
Với thành phần ơ nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ
các loại chất không tan đến các loại chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nƣớc,
việc xử lý nƣớc thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nƣớc và đƣa vào
nguồn tiếp nhận hoặc đƣa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phƣơng pháp xử lý thích

hợp thƣờng đƣợc căn cứ trên đặt điểm của các loại tạp chất có trong nƣớc thải. Các
phƣơng pháp chính thƣờng đƣợc sử dụng trong các cơng trình xử lý nƣớc thải sinh
hoạt là : phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp hóa lý và
phƣơng pháp sinh học.
2.3.2. Phƣơng pháp cơ học
Các phƣơng pháp cơ học thƣờng đƣợc sử dụng gồm : lắng, trộn, tuyển nổi, …
Phƣơng pháp xử lý cơ học đƣợc sử dụng dựa vào các lực vật lý nhƣ lực trọng
trƣờng, lực ly tâm…để tách các chất không hồ tan, các hạt lơ lửng có kích thƣớc
đáng kể ra khỏi nƣớc thải.
Ƣu điểm : phƣơng pháp tƣơng đối đơn giản, mức chi phí thấp, hiệu quả xử lý
chất lơ lửng.
2.3.3. Phƣơng pháp hóa học
Các phƣơng pháp hóa học gồm có : oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng
phân hủy các chất độc hại.
Cơ sở của phƣơng pháp này là dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất ơ
nhiễm và hóa chất thêm vào.
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

10

Phạm Lê Hoàng Duy

Ƣu điểm : hiệu quả xử lý cao, thƣờng đƣợc dùng trong các hệ thống xử lý nƣớc
khép kín.
Nhƣợc điểm : Chi phí vận hành cao, khơng thích hợp cho các hệ thống xử lý
nƣớc thải có quy mơ lớn.

2.3.4. Phƣơng pháp hóa lý
Các phƣơng pháp hóa lý bao gồm : keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, hấp phụ…
Bản chất của phƣơng pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đƣa
vào nƣớc thải chất phản ứng nào đó để gây tác động đến các chất ơ nhiễm, biến đổi
hóa học tạo thành các chất dễ xử lý và không gây ô nhiễm môi trƣờng.
Phƣơng pháp xử lý hóa lý có thể kết hợp với các phƣơng pháp cơ học, hóa học,
sinh học.
2.3.5. Phƣơng pháp sinh học
Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có 5 nhóm chính:
 Q trình hiếu khí.
 Q trình thiếu khí.
 Q trình kị khí.
 Thiếu khí và kị khí kết hợp.
 Quá trình hồ sinh học.
Bản chất của phƣơng pháp sinh học trong quá trình xử lý nƣớc thải sinh hoạt là
sử dụng hiệu quả sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất
hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nƣớc thải.
Ƣu điểm : rẻ tiền, sản phẩm phụ của quá trình có thể tận dụng lảm phân bón
(bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lƣợng (khí metan).
2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trƣởng lơ lửng
Q trình bùn hoạt tính là q trình sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật,
chúng sống tập trung kết dính lại với nhau thành hạt bùn hoặc những bông bùn với
trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%), những bông bùn hay hạt bùn này cịn
đƣợc gọi là bùn hoạt tính có kích thƣớc khoảng từ 50 đến 200µm, màu vàng nâu và
dễ lắng. Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chất rắn của rong rêu,
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)


Luận văn Thạc Sĩ

11

Phạm Lê Hoàng Duy

tảo. Những sinh vật sống trong bùn thƣờng là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm
men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật ngun sinh và hạ đẳng, dịi, giun, đơi khi là
các ấu trùng sâu bọ, vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nƣớc thải của bùn hoạt
tính là vi khuẩn, có thể chia làm 8 nhóm:
1. Pseudomonas
2. Achrobacter
3. Enterobacteriaceae
4. Athrobacter bacillus
5. Alkaligenes- Achromobacter
6. Cytophaga- Flavobacterium
7. Pseudomonas- Vibrio aeromonas
8. Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micrococus.
Trong nƣớc thải các tế bào của lồi Zooglea có thể sinh ra bao nhầy xung quanh
tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó lắng và các chất gây
mùi… và phát triển các hạt bông cặn. Các hạt bơng cặn này khi kuấy trộn và thổi
khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật,
nguyên sinh động vật và các chất độc. Trong bùn hoạt tính ln có động vật nguyên
sinh mà đại diện là Sarcodina, Mastigophora, Ciliata, Suctoria và vài loại sinh vật
phức tạp khác. Quan hệ giữa động vật nguyên sinh và vi khuẩn là quan hệ “mồi –
thú” thuộc cân bằng động chất hữu cơ – vi khuẩn – động vật nguyên sinh. Khi bùn
lắng xuống, hoạt tính bùn giảm gọi là “bùn già”.Hoạt tính của bùn có thể đƣợc hoạt
hóa trở lại bằng cách cung cấp đầy đủ dinh dƣỡng và cơ chất hữu cơ. Phần lớn các
vi sinh vật có đều khả năng xâm chiếm, bám dính trên bề mặt vật rắn khi có cơ chất,
muối khống và oxy tạo nên màng sinh học dạng nhầy có màu thay đổi theo thành
phần nƣớc thải từ vàng xám đến nâu tối. Trên màng sinh học có chứa hàng triệu đến

hàng tỷ tế bào vi khuẩn, nấm men, và một số đông vật nguyên sinh khác. Tuy nhiên,
khác với hệ quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính thành phần lồi và số lƣợng các
loài trong màng sinh học là tƣơng đối đồng nhất. cơng thức bùn hoạt tính thƣờng
dùng trong các tính tốn là C5H7O2N.
Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
giá thể sinh học di động (MBBR)