Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ dhs (downflow hanging sponge) dạng tấm treo tự do

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

VÕ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
BẰNG CÔNG NGHỆ DHS (DOWNFLOW HANGING
SPONGE) DẠNG TẤM TREO TỰ DO

Chuyên ngành : Công nghệ môi trường
Mã số ngành: 60.85.06

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007


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

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Phước Dân
Ký tên

Cán bộ chấm nhận xét 1: ………………………………………………………………
Ký tên

Cán bộ chấm nhận xét 2: ………………………………………………………………
Ký tên

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ……tháng ……năm 2007


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 5 tháng 11 năm 2007
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: VÕ THANH THỦY
Ngày, tháng, năm sinh: 12.01.1982
Chuyên ngành: Công nghệ môi trường

Phái: Nữ
Nơi sinh: TP. HCM
MSHV: 02505548

I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG
CÔNG NGHỆ DHS (DOWNFLOW HANGING SPONGE) DẠNG TẤM
TREO TỰ DO
II-NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Tìm hiểu tổng quan nước thải sinh hoạt và các phương pháp xử lý.
Tìm hiểu cơng nghệ DHS (Downflow Hanging Sponge)
Nghiên cứu hiệu quả xử lý COD, nitơ, SS, coliform của mô hình DHS trên
nước thải sinh hoạt.

Khảo sát nồng độ DO, sinh khối bùn trong mơ hình.

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

: 05.02.2007
: 05.11.2007
: TS. NGUYỄN PHƯỚC DÂN

CHỦ NHIỆM NGÀNH

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

tháng

năm

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn

Phước Dân, thầy đã hướng dẫn và giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu
thực hiện Luận văn. Tôi xin cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Môi trường đã giúp
đỡ cho tôi rất nhiều trong thời gian học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị, các bạn đồng nghiệp tại khoa Công
nghệ Môi trường và Viện Công nghệ Sinh học – Môi trường Trường Đại học Nơng
Lâm TP.HCM, các bạn Cao học khóa 2005 ngành Công nghệ Môi trường đã hỗ
trợ, giúp đỡ tơi trong suốt q trình tơi học Cao học và thực hiện Luận văn này.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ba, Mẹ, gia đình và những
người thân của tôi đã động viên, giúp đỡ và cùng tôi bước trên những chặng
đường học tập đã qua.

Tp.Hồ Chí Minh, 11/2007
Võ Thanh Thủy.


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng cơng nghệ DHS

TĨM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS dạng
tấm treo tự do (curtain – type) theo 5 tải trọng tăng dần 0.5, 1, 1.5, 2 và 3
kgCOD/m3ngày. DHS ứng dụng quá trình xử lý sinh học bám dính trên giá thể là
mút xốp polyurethane mềm. DHS có cấu tạo hình dáng bên ngồi đặc biệt nên
khơng cần sục khí. Qua thời gian nghiên cứu, DHS thể hiện hiệu quả xử lý COD rất
tốt có thể đạt tới 98%, loại bỏ được 84% SS, 94% NH4+, xử lý 55% Nitơ tổng với
thời gian lưu nước là 9,6 giờ. Ngồi ra, DHS cịn có khả năng xử lý coliform giảm
được 2,89lg. Nồng độ sinh khối trong DHS lớn nhờ đó thời gian lưu bùn dài, q
trình hơ hấp nội bào là chủ đạo nên lượng bùn dư sinh ra ít. Với những ưu điểm
trên, hệ thống DHS thích hợp áp dụng cho các cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt
vừa và nhỏ yêu cầu chi phí đầu tư, vận hành và quản lý thấp, tiết kiệm được năng

lượng sục khí, diện tích xây dựng. DHS có cấu tạo đơn giản dễ lắp đặt, quản lý và
vận hành.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

i


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

MỤC LỤC
Trang
TÓM TẮT LUẬN VĂN ..............................................................................................i
MỤC LỤC.................................................................................................................. ii
DANH SÁCH CÁC BẢNG.......................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH .........................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...........................................................................vi
Chương 1 MỞ ĐẦU....................................................................................................1
U

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .............................................................................2
U

1.3 ĐỐI TƯỢNG – PHẠM VI NGHIÊN CỨU .....................................................2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................3
U

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu biên hội ..............................................................3
1.4.2 Phương pháp phân tích ...............................................................................3

1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình..................................3
1.4.4 Phương pháp xử lý số liệu, nhận xét ..........................................................3
1.5 TÍNH MỚI – Ý NGHĨA KHOA HỌC – THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.............3
1.5.1 Tính mới của đề tài .....................................................................................3
1.5.2 Ý nghĩa khoa học ........................................................................................4
1.5.3 Tính thực tiễn của đề tài .............................................................................4
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................5
2.1 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ....5
2.1.1 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt ..............................................5
2.1.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đối với môi trường...........................10
2.1.3 .Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt...........................11

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

ii


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC BÁM DÍNH
HIẾU KHÍ.......................................................................................................20
2.2.1 Q trình VSV sinh trưởng bám dính.......................................................20
2.2.2 Các cơng trình xử lý nước áp dụng q trình sinh trưởng bám dính........23
2.3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DHS ....................................................28
2.3.1 Giới thiệu ..................................................................................................28
2.3.2 Các kết quả nghiên cứu về DHS trong xử lý nước thải sinh hoạt. ...........31
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................39
U

3.1 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ................39

3.2 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU .............................................................................39
U

3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ............................................................................42
3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................................................................44
Chương 4 KẾT QUẢ - BÀN LUẬN ........................................................................46
4.1 KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ..........................................................46
4.2 KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ TRONG DHS....................................................53
4.3 KHẢ NĂNG LOẠI BỎ COLIFORM ............................................................65
4.4 SỰ KHUẾCH TÁN OXY VÀO BỂ...............................................................68
4.5 SINH KHỐI TRONG BỂ ...............................................................................70
Chương 5 KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................73
5.1 KẾT LUẬN.....................................................................................................73
5.2 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI................................................................74
5.3 KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................75
PHỤ LỤC A: MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU ........84
U

PHỤ LỤC B: SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU...................................................................91
U

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

iii


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Khối lượng chất bẩn có trong 1 m3 nước thải sinh hoạt .........................6
Bảng 2.2:Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 người ...............6
Bảng 2.3: Thành phần nước thải trước xử lý của 1 khu dân cư điển hình..................7
Bảng 2.4 Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý..........................8
Bảng 2.5: Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà
hoặc cụm dân cư độc lập .............................................................................................8
Bảng 2.6: Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt...................................................9
Bảng 2.7:Thông số thiết kế của bể lọc sinh học nhỏ giọt .........................................24
Bảng 3.1: Kết quả phân tích các chỉ tiêu hoá lý của nước thải sinh hoạt ở KTX .....39
Bảng 3.2:Thơng số thiết kế mơ hình DHS. ...............................................................41
Bảng 3.3.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu ...........................................................44
Bảng 4.1. Tóm tắt kết quả xử lý COD của DHS theo các tải trọng. .........................48
Bảng 4.2. Tóm tắt kết quả xử lý coliform theo tải trọng...........................................66

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

iv


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Các nguồn nước thải sinh hoạt....................................................................5
Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải lưu vực kênh Tàu Hũ – Bến Nghé, Đôi –
Tẻ, công suất Q = 512.000 m3/ngày đêm (ECO, 2006) ............................................17
Hình 2.3.Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải Bình Hưng Hịa, cơng suất Q = 30.000
m3/ngày đêm..............................................................................................................18
Hình 2.4 Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ (ECO, 2006) ..................19
Hình 2.5. Cơ chế trao đổi chất của màng VSV.........................................................21
Hình 2.6. Sơ đồ các cơng trình áp dụng q trình sinh trưởng bám dính .................23

Hình 2.7. Sơ đồ phác họa hình ảnh của các dịng hệ thống DHS. ............................30
Hình 2.8. Hình ảnh chụp của bể DHS xây dựng tại Ấn Độ. .....................................38
Hình 3.1. Mơ hình DHS dạng tấm treo .....................................................................40
Hình 3.2. Sơ đồ khối q trình thí nghiệm................................................................42
Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn nồng độ COD trong thời gian khảo sát. .........................46
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD trong thời gian khảo sát................46
Hình 4.3 .Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD theo tải trọng tăng dần..................48
Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn SS trong quá trình khảo sát. ...........................................50
Hình 4.5. Đồ thị thể hiện hiệu suất xử lý SS trong quá trình khảo sát......................50
Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn COD theo tải trọng. ........................................................51
Hình 4.7. Đồ thị biểu diễn hiệu suất khử COD theo tải trọng. .................................52
Hình 4.8. Đồ thị thể hiện nồng độ NH4+ và hiệu suất xử lý NH4+ ............................53
Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn nồng độ NO2- trong thời gian khảo sát...........................55
Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn nồng độ NO3- trong thời gian khảo sát.........................55
Hình 4.11. Mối liên hệ giữa TKN mất đi và NOx sinh ra của tồn bể (4m) .............56
Hình 4.12. Đồ thị biểu diễn hàm lượng TKN và hiệu suất xử lý..............................58
Hình 4.13. Đồ thị biểu diễn Tổng lượng Nitơ trong suốt quá trình khảo sát............59
Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý tổng Nitơ trong thời gian khảo sát.......59
Hình 4.15. Đồ thị thể hiện nồng độ NH4+, NO2-, NO3- ở vị trí 2m ...........................60
Hình 4.16. Đồ thị thể hiện nồng độ NH4+, NO2-, NO3- ở vị trí 4m ...........................60
Hình 4.17. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý NH3 theo tải trọng................................61
Hình 4.18. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý TKN theo tải trọng...............................62
Hình 4.19. Đồ thị biểu diễn Nitơ tổng theo tải trọng ................................................63
Hình 4.20. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý Nitơ tổng theo tải trọng. ......................63
Hình 4.21. Đồ thị biểu diễn pH của hệ thống trong thời gian khảo sát. ...................64
Hình 4.22. Đồ thị biểu diễn số lượng coliform trong thời gian khảo sát. .................65
Hình 4.23. Đồ thị biểu diễn hiệu suất khử Coliform trong thời gian khảo sát..........67
Hình 4.24. Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý coliform theo tải trọng .........................68
Hình 4.25. Đồ thị biểu diễn nồng độ DO trong thời gian khảo sát. ..........................69
Hình 4.26. Đồ thị thể hiện nồng độ DO theo tải trọng..............................................70

Hình 4.27. Đồ thị thể hiện phân phối sinh khối dọc theo chiều cao bể DHS. ..........71
Hình 4.28. Phân tích sinh khối bùn ...........................................................................72

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

v


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD:

Nhu cầu oxy hóa sinh hóa - Biochemical Oxygen Demand.

COD:

Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand

DO:

Oxy hòa tan - Dissolved Oxygen

DHS:

Bể sinh học mút xốp treo dòng từ trên - Downflow hanging sponge

H:

Hiệu suất.

HRT:

Thời gian lưu nước - Hydraulic Retention Time.

MBR:

Bể sinh học màng - Membrane Bioreactor

MLSS:

Tổng chất rắn lơ lửng trong hệ bùn lỏng - Mixed liquor suspended solids.

MLVSS: Tổng chất rắn lơ lửng bay hơi trong hệ bùn lỏng - Mixed liquor volatile
suspended solids.
OLR:

Tải trọng chất hữu cơ - Organic loading rate

RBCs:

Đĩa lọc sinh học quay - Rotating Biological Contactors

SBBR:

Bể lọc sinh học mẻ - Sequential Batch Biofilm Reactor

SRT:

Thời gian lưu bùn - Sludge Retention Time

SS:

Chất rắn lơ lửng - Suspended Solids

SVI:

Chỉ số thể tích bùn - Sludge Volume Index

TKN:

Tổng nitơ Kjeldal - Total Kjeldal Nitrogen

TN:

Tổng nitơ - Total Nitrogen

TS:

Tổng chất rắn - Total solids.

TVS:

Tổng chất rắn bay hơi - Total volatile solids.

UASB:

Bể phản ứng có lớp bùn lơ lửng dịng chảy ngược - Upflow Anaerobic
Sludge Blanket

VSS:

Chất rắn dễ bay hơi - Volatile Suspended Solids.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

vi


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Tốc độ đơ thị hóa ngày càng cao ở các nước đang phát triển đã tạo gánh nặng
lên các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, và làm ảnh hưởng tới sức khỏe cộng
đồng. Do nguồn ngân sách eo hẹp, các nước đang phát triển như Việt Nam gặp phải
khó khăn trong xây dựng cơ sở hạ tầng về môi trường và sức khỏe con người.
Mặt khác, theo chương 6, Luật Bảo vệ Môi trường 2005, Quy định về bảo vệ
Môi trường trong khu đô thị, bắt buộc các khu dân cư, đô thị phải xử lý nước thải
đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường. Với thực trạng như hiện nay, việc
nghiên cứu các cơng nghệ thích hợp để cải thiện tình hình ô nhiễm do nước thải
sinh hoạt trong điều kiện Việt Nam hiện nay là vấn đề cấp thiết.
Để giải quyết vấn đề trên, các nghiên cứu theo hướng tìm kiếm các kỹ thuật
đơn giản, có hiệu quả và giá thành thấp thích hợp cho các nước đang phát triển được
tiến hành và một loại bể hiếu khí mới có tên gọi là DHS (downfow hanging sponge)
đã được đề xuất bởi Machdar et. al. 1997. DHS sử dụng các mút xốp có vai trị như
vật cố định sinh khối. Nước thải đầu vào được phân phối đều và thấm tự nhiên vào
các miếng mút được treo theo chiều của trọng lực. Đặc điểm quan trọng nhất của bể

DHS là không phải sục khí từ bên ngồi và thời gian lưu bùn (SRT) khá dài.
DHS sau đó được phát triển bởi nhóm giáo sư Harada ở Đại học Nagaoka,
Nhật Bản. Ông tiến hành nghiên cứu hàng loạt các thí nghiệm về hệ thống DHS từ
khả năng khử COD và quá trình nitrat hóa đồng thời, sự ảnh hưởng của các tác nhân
hóa lý và sinh học tới sự khử coliform, hành vi của nhóm vi khuẩn nitrat hóa trong
bể, sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình xử lý…

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

1


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

DHS đã được ứng dụng tại trạm xử lý nước thải sinh hoạt Karnal, Ấn Độ với
lưu lượng 1000m3/ngày, Harada tiến hành thí nghiệm dài trong 3 năm và đều cho
kết quả tốt. Điều này chứng tỏ hệ thống DHS là một kỹ thuật khả thi đối với nước
thải sinh hoạt ở các nước đang phát triển như Việt Nam.
Do đó, đề tài này nhằm nghiên cứu khả năng xử lý của DHS đối với nước
thải sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh.
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu hiệu quả xử lý nhu cầu oxy hóa học COD, khảo sát sự chuyển
hóa của các dạng Nitơ (Nitơ Kjeldhal TKN, amonium NH4+,nitrit NO2-,nitrat NO3-),
khảo sát nồng độ oxy hòa tan DO, hiệu quả khử Coliform, khử SS của nước thải
sinh hoạt theo tải trọng tăng dần bằng Công nghệ DHS (downflow hanging sponge)
dạng màn treo tự do (curtain – type DHS).
1.3 ĐỐI TƯỢNG – PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu là nước thải sinh hoạt từ bể tự hoại cùng với nước từ
các nguồn khác như: nhà bếp, tắm, giặt qua mơ hình curtain – type DHS.
Trong đề tài này, tác giả sử dụng nước thải sinh hoạt khu ký túc xá An Giang

thuộc trường Đại học Nông Lâm TP.HCM làm đối tượng nghiên cứu thực tế. Sử
dụng bùn hoạt tính lấy từ bể bùn hoạt tính của Nhà máy bia Việt Nam quận 12 để
nuôi cấy vi khuẩn lên giá thể mút xốp.
Nghiên cứu mơ hình DHS dạng màn (curtain-type DHS) hay còn gọi DHS
thế hệ thứ 2; xác định tải trọng thích hợp bằng cách thay đổi lưu lượng qua vận tốc
dịng vào, từ đó đánh giá hiệu quả khử COD, SS, coliform, diễn biến các dạng Nitơ,
nồng độ DO.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

2


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu biên hội
Tham khảo, tổng hợp số liệu về thành phần tính chất nước thải sinh hoạt theo
các tài liệu trong và ngoài nước. Tìm hiểu các nghiên cứu và cơng nghệ xử lý nước
thải sinh hoạt đã được thực hiện ở Việt Nam và nước ngồi.
Thu thập, tìm hiểu các nghiên cứu đã được thực hiện về công nghệ DHS cũng
như các cơng trình đã áp dụng ngồi thực tế ở nước ngồi để có cở sở và phương
hướng cho đề tài áp dụng trên nước thải tại Việt Nam.
1.4.2 Phương pháp phân tích
Các chỉ tiêu lý, hóa được phân tích hàng ngày là pH, DO, SS, COD, TKN,
NH4, NO2-, NO3-. Các chỉ tiêu sinh học như Coliform, sinh khối cũng được khảo sát
Các chỉ tiêu pH, DO được đo bằng máy đo nhanh, các chỉ tiêu cịn lại được
phân tích theo Standard Method, Hoa Kỳ.
1.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình
Xây dựng mơ hình thí nghiệm curtain – type DHS, tiến hành nuôi cấy vi sinh

lên giá thể mút xốp, chạy các tải trọng tăng dần, lấy mẫu và đem phân tích các chỉ
tiêu.
1.4.4 Phương pháp xử lý số liệu, nhận xét
Từ số liệu thơ, tính tốn hiệu suất xử lý, hiệu suất chuyển hóa, vẽ đồ thị và
đưa ra những phân tích, nhận xét và kết luận về đề tài.
1.5 TÍNH MỚI – Ý NGHĨA KHOA HỌC – THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.5.1 Tính mới của đề tài
Tại Việt Nam chưa có một nghiên cứu nào về khả năng xử lý của bể curtain –
type DHS (downflow hanging sponge reactor) trong xử lý nước thải sinh hoạt hay
các loại nước thải khác.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

3


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

1.5.2 Ý nghĩa khoa học
Xác định được tải trọng của bể DHS để xứ lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu
chuẩn TCVN 6772:2000.
1.5.3 Tính thực tiễn của đề tài
Kích thước cơng trình nhỏ gọn do là những tấm treo thắng đứng chiếm ít
diện tích, giá thể là mút xốp polyurethane vụn rẻ tiền nên chi phí đầu tư thấp.
Trong q trình xử lý khơng cần năng lượng cấp khí từ bên ngồi, lượng bùn
sinh ra ít nên khơng phải rút bùn dư, vì vậy chi phí vận hành và quản lý thấp, quy
trình vận hành đơn giản.
Với những đặc điểm trên, tác giả tin rằng bể DHS có thể được ứng dụng để
xử lý nước thải cho các cơng trình dịch vụ công cộng, khu dân cư nhỏ như cao ốc,
chung cư, ký túc xá…

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

4


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Chương 2

TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2.1.1 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt
Một trong những vấn đề môi trường mà Việt Nam đang phải đối mặt là sự ô
nhiễm nguồn nước mặt do hầu hết nước thải chưa được xử lý tốt hoặc không qua xử
lý sơ bộ, thải trực tiếp vào hệ thống cống chung, kênh mương, ao hồ tự nhiên; đặc
biệt tại các khu dân cư đô thị và nơng thơn. Chính vì vậy, vấn đề ơ nhiễm nguồn
nước mặt, nước ngầm và ô nhiễm đất do nước thải sinh hoạt ngày càng gia tăng.
Nước thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động của con người, chủ
yếu do các hoạt động sau:
NGUỒN NƯỚC THẢI TỪ CÁC NGÔI NHÀ

NƯỚC THẢI PHÂN

NƯỚC TIỂU

NƯỚC RỬA
TẮM GIẶT

NƯỚC THẢI NHÀ BẾP

CÁC LOẠI
NƯỚC THẢI KHÁC

Hình 2.1. Các nguồn nước thải sinh hoạt
Các loại nước thải được hình thành có lưu lượng, thành phần và tính chất
khác nhau. Tuy nhiên, để thuận tiện cho xử lý và tái sử dụng, người ta chia chúng
thành ba loại:
- Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị
vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt. Loại nước thải này chủ yếu
chứa chất lơ lửng, các chất tẩy giặt thường gọi là “nước xám”. Nồng độ
các chất hữu cơ trong loại nước thải này thấp và thường khó phân hủy sinh
học. Trong nước thải chứa nhiều tạp chất vô cơ.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

5


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

- Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh gọi là “nước đen”.
Nước thải này tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh và gây mùi hôi thối. Hàm
lượng các chất hữu cơ (BOD5) và các chất dinh dưỡng như nitơ, phốt-pho
cao. Các loại nước thải này thường gây nguy hại đến sức khoẻ và dễ làm
nhiễm bẩn nguồn nước mặt. Tuy nhiên chúng thích hợp cho việc xử lý làm
phân bón hoặc tạo khí sinh học.
- Nước thải nhà bếp chứa dầu mỡ và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy
rửa bát. Các loại này có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD5,COD) và
các nguyên tố dinh dưỡng khác (nitơ, phốt-pho).

Nước thải sinh hoạt thường không ổn định lượng xả ra theo thời gian như:
ngày, tháng hoặc mùa. Lượng nước thải sinh hoạt thường được tính gần đúng
dựa vào kinh nghiệm đánh giá qua qui mô khu vực sinh sống (thành thị, ngoại ô,
nông thôn), chất lượng cuộc sống (cao, trung bình, thấp) ... Lượng nước thải
sinh hoạt và tính chất ơ nhiễm thường biến động cao.
Bảng 2.1: Khối lượng chất bẩn có trong 1 m3 nước thải sinh hoạt
Chất
Lắng
Khơng lắng
Hịa tan
Cộng tồn bộ
Imhoffk, 1972

Chất bẩn (g/m3)
Khoáng Hữu cơ Tổng cộng
50
150
200
25
50
75
375
250
625
450
450
900

BOD5
100

50
150
300

Bảng 2.2:Khối lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt cho 1 người
Chất
Lắng
Khơng lắng
Hịa tan
Cộng tồn bộ
Imhoffk, 1972

Chất bẩn (g/người/ngày-đêm)
Khống Hữu cơ Tổng cộng
BOD5
10
30
40
20
5
10
15
10
75
50
125
30
90
90
180

60

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

6


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Bảng 2.3: Thành phần nước thải trước xử lý của 1 khu dân cư điển hình
Thành phần
Tổng chất rắn (TS)
Chất rắn hòa tan (TDS)
- Cố định
- Bay hơi
Chất rắn lơ lửng (SS)
- Cố định
- Bay hơi
Chất rắn có khả năng lắng
BOD5
TOC
COD
Nitơ tổng
N – hữu cơ
N- Ammonia
N - Nitrite
N - Nitrate
Phospho tổng
P – hữu cơ
P – vô cơ

Chloride
Sulfate
Độ kiềm (theo CaCO3)
Dầu mỡ

Đơn vị
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L

Tổng Coliform
Khuẩn lạc/100mL
VOCs
mg/L
Burks, B.D. and M.M. Minnis, 1994.

Khoảng
300-1200
250-850
150-550
100-300
100-400
30-100
70-300
50-200
100-400
100-400
200-1,000
15-90
5-40
10-50
0
0
5-20
1-5
5-15
30-85
20-60
50-200
50-150

Giá trị điển hình
720
500
300
200
220
70
150
100
220
160
500
40
15
25
0
0
12
2
10
50
30
100
100

106-108
100-400

107

250

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

7


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Bảng 2.4 Thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý
Thành phần
SS
TDS
BOD5
COD
Nitrogen hữu cơ
N-ammonia
N-nitrites
P-hữu cơ
P-vô cơ
Chất béo
Total Coliform
Độ kiềm

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
No/ 100ml
mg CaCO3/l

Hàm lượng
Yếu
Trung bình
100
220
250
500
110
220
250
500
8
15
12
25
0
0
1
3
3
5
50

100
6
7
10 - 10
107-108
50
100

Mạnh
350
850
400
1000
35
50
0
5
10
200
107-109
150

Metcalf & Eddy, 2003

Theo các nghiên cứu trong nước thì thành phần đặc trưng của nước thải như
sau:
Bảng 2.5: Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà
hoặc cụm dân cư độc lập
Thông số
Tổng chất rắn

Các chất rắn dễ bay hơi
Cặn lơ lửng
Cặn lơ lửng dễ bay hơi
BOD5
COD
Tổng Nitơ
Nitơ amoni
Tổng photpho
Photphat (tính theo phốtpho)
Tổng coliform
Fecal coliform
Trần Đức Hạ, 2002

Tải lượng,
g/người.ngày
115-117
65-85
35-50
25-40
35-50
115-125
6-17
1-3
3-5
1-4
11
10 - 4x1012

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

Nồng độ,mg/L
680-1000
380-500
200-290
150-240
200-290
680-730
35-100
6-18
18-29
6-24
108-1010
107-109

8


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Bảng 2.6: Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt
Chât ơ nhiễm trong nước thải

Nồng độ (mg/l)
Loại yếu*

Loại
Trung
mạnh*
bình*
Tổng chất rắn (TS)

≥ 1200
≤ 350
700
Chất rắn lơ lửng (SS)
≥ 350
≤ 100
250
Nitơ tổng số
≥ 85
≤ 20
40
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5)
≥ 300
≤ 100
200
Nhu cầu oxy hóa học (COD)
≥ 1500
≤ 250
500
Phốt phát tổng số
≥ 20
≤6
10
Dầu, mỡ
≥ 150
≤ 50
100
Nitrit NO2
0
0

0
Nitrat NO3
0
0
0
*: có thể phân biệt theo ô nhiễm cao (mạnh), vừa (trung bình) và nhẹ (yếu)
Kim Thái, Hiền Thảo, 1999
Thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt ở nước ta khác xa so với nước thải
ở các thành phố hiện đại của các nước công nghiệp phát triển do: 1) Mức sống trung
bình của xã hội trong các đơ thị cịn thấp nên lượng chất thải hữu cơ theo đầu người
không cao; 2) Hầu hết các nhà đều có bể tự hoại (cho dù hồn thiện hay chưa hồn
thiện), do đó trước khi xả vào cống, nước thải cũng đã được xử lý một phần bằng
sinh học kỵ khí. Vì những lý do này dẫn đến có một số đặc trưng: 1) Nồng độ nhiễm
bẩn thấp hơn nhiều so với nước thải ở các nước công nghiệp phát triển. Ở những
thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, BOD5 thường là 150-200 mg/l
trong khi ở các đô thị khác là 100-150 mg/l; 2) Nồng độ các chất rắn lơ lửng (SS)
thường dao động rất lớn; 3) Nồng độ NH3 và H2S cao.
Đối với những nguồn thải đã qua bể tự hoại thì mức độ ô nhiễm giảm, COD
của nước thải trong bể tự hoại giảm từ 25% đến 50%. Nồng độ các chất bẩn trong
dòng nước thải ra khỏi bể tự hoại nằm ở trong giới hạn: BOD5: 120- 140 mg/l; Tổng
các chất rắn: 50-100 mg/l; Nitơ amôn (N-NH3): 20-50 mg/l; Nitơ nitơrat (N-NO3):
<1 mg/l; Tổng Nitơ: 25-80 mg/l; Tổng phôt pho: 10-20 mg/l; Tổng coliorm: 103106MPN/100ml.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

9


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

2.1.2 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đối với môi trường
Khi nước thải sinh hoạt xử lý chưa đạt yêu cầu xả vào sơng hồ, nguồn nước
có thể bị ơ nhiễm và chất lượng nước giảm sút do các quá trình sau đây:
- Lắng cặn khu vực miệng xả: cặn lắng phần lớn là chất hữu cơ nên dễ bị
oxy hoá sinh hoá, làm oxy trong nguồn nước bị giảm. Trong lớp cặn lắng
phía dưới diễn ra q trình lên men, các chất khí như H2S, CH4...tạo thành,
thốt ra xâm nhập vào trong nước, gây mùi và nổi váng bọt lên bề mặt.
Cặn lắng còn làm giảm tiết diện miệng xả, thay đổi đáy sơng hồ, cản trở
dịng chảy…
- Chế độ oxy trong sơng hồ: Nồng độ oxy hồ tan là yếu tố giới hạn nên độ
giảm của nó sẽ ảnh hưởng xấu đến sự ổn định hệ sinh thái sơng hồ. Thời
gian tính theo chiều dịng chảy khi nồng độ oxy trong mức sông hồ thấp
nhất gọi là thời gian tới hạn. Tại thời điểm tới hạn, nguồn nước bị ơ nhiễm
nặng nhất. Thơng thường trong tính tốn xử lý nước thải, bảo vệ nguồn
nước không được lớn hơn hai ngày.
- Hiện tượng phú dưỡng: các nguyên tố dinh dưỡng có trong nước thải sinh
hoạt như Nitơ (N), Photpho (P), Kali (K) và các chất khoáng khác khi vào
nguồn nước sẽ được phù du thực vật, nhất là các loài tảo lam hấp thụ tạo
nên sinh khối trong quá trình quang hợp. Sự phát triển đột ngột của tảo
lam làm cho nước có mùi và độ màu tăng lên, chế độ oxy trong nguồn
nước không ổn định. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng nước nở hoa
do phú dưỡng. Sau quá trình phát triển, phù du thực vật bị chết, xác của
chúng tạo nên sự nhiễm bẩn lần hai trong nguồn nước.
- Vi khuẩn gây bệnh: Một số loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại trong nước thải
khi ra sơng hồ sẽ thích nghi dần và phát triển mạnh. Theo con đường nước
nó sẽ gây bệnh dịch cho người và các động vật khác. Ước tính có khoảng
7.000 vi khuẩn Salmoella, 6.000 - 7.000 vi khuẩn Shigella và 1.000 vi
khuẩn Vibrio cholera trong 1 lít nước thải. Các loại vi khuẩn Shigella và

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

10


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

Vibrio cholera nhanh chóng bị tiêu diệt trong mơi trường nước thải nhưng
vi khuẩn Salmoella có khả năng tồn tại lâu dài trong đất. Các loại vi rút
cũng xuất hiện nhiều trong nước thải. Ngồi ra trong nước thải sinh hoạt
cịn có nhiều các loại trứng giun sán như Ancylostoma, Ascaris, Trichuris
và Taenia… Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng giun sán. Trứng
giun sán có thể tồn tại trong đất đến 1,5 năm.
Chính vì vậy giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý nước thải trước khi xả ra
nguồn là một yêu cầu cấp bách, nhằm bảo vệ môi trường, đảm bảo sức khỏe nhân
dân và tạo điều kiện cho đô thị phát triển ổn định, lâu bền.
2.1.3.Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt.
2.1.3.1 Một số nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt trong những năm gần đây
Khi con người chú trọng đến môi trường và tiến hành xử lý các nguồn ơ
nhiễm trước khi thải ra mơi trường thì nước thải sinh hoạt là đối tượng đầu tiên.
Cho đến nay việc xử lý nước thải sinh hoạt vẫn được các cá nhân, tổ chức nghiên
cứu để tìm ra các cơng nghệ thích hợp, hiệu suất cao, chi phí phù hợp. Xử lý nước
thải sinh hoạt là nhằm loại bớt hàm lượng chất rắn và khoáng hoá chất hữu cơ có
trong nước thải. Trong đó biện pháp xử lý sinh học được áp dụng rộng rãi và hiệu
quả trong xử lý nước thải sinh hoạt.
Linping et. al. 1999 nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
lắng tăng cường kết hợp với bể lọc sinh học nhỏ giọt thơng khí tự nhiên. Để xử lý
nước thải sinh hoạt, một mơ hình với quy mơ phịng thí nghiệm đã được dựng nên
gồm bể lắng sơ bộ và lọc sinh học nhỏ giọt. Trong bể lắng Linping cho các chất đa
điện phân vào như chất keo tụ để tăng cường quá trình xử lý sơ bộ và than củi được
sử dụng như chất mang trong bể lọc sinh học nhỏ giọt. Oxy được cung cấp cho bể

lọc nhỏ giọt bằng cách thơng gió tự nhiên. Q trình xử lý sơ bộ tăng cường hiệu
quả xử lý lên đến 91 % đối với chất rắn lơ lửng và 79% đối với tổng nhu cầu oxy
hóa học. Bể lọc nhỏ giọt phía sau cho q trình nitrate hóa hồn tồn ở tải trọng thể
tích là 0,7 – 1 g CODt/ l.ngày. Tính trung bình thì nồng độ CODt và SS đầu ra sau

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

11


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

cùng khoảng 55 và 15 mg/l. Khoảng 46 – 62% tổng P được loại bỏ. Toàn hệ thống
cũng cho hiệu quả xử lý tương đối tốt về vi sinh. Tổng coliform, coliform phân và
liên cầu khuẩn phân giảm từ 2 – 4 log đơn vị. Bùn sinh ra trong toàn hệ thống chiếm
khoảng 1,7% nước thải đã được xử lý. Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý sơ
bộ là chính cịn lượng bùn sinh ra tại bể lọc nhỏ giọt là không đáng kể. Giá thành
tiết kiệm được về mặt giảm thiểu lượng bùn sinh ra và năng lượng cấp khí ước tính
là rất lớn (khoảng 50%) so với q trình bùn hoạt tính thơng thường. (Linping,
1999).
Hiras et. al. 2004 nghiên cứu xử lý chất hữu cơ và nitơ khi áp dụng đĩa quay
sinh học 2 bậc đối với nước thải sinh hoạt. Một hệ thống tiền khử nitrate đĩa quay
sinh học (RBC) ở quy mơ phịng thí nghiệm kết hợp xử lý hiếu khí và thiếu khí
được nghiên cứu để xử lý nước thải sinh hoạt nồng độ cao. Hệ thống được vận hành
ở bốn tỉ số tuần hoàn khác nhau 1, 2, 3, và 4 lần với tải trọng chất hữu cơ từ 38 –
182 gCOD/m2.ngày và 0,22 – 14 g oxit nitơ/m2.ngày trong vùng thiếu khí và từ 3,4
– 18 gCOD/m2.ngày; 0,24 – 14 gNH4-N/m2ngày trong vùng hiếu khí. Hiệu quả xử
lý COD, BOD5, TSS và TN lần lượt là 82%, 86%, 63% và 54%, nước thải đầu ra
của RBC cho qua lắng hiệu quả khử COD và TSS là 94% và 97%. Khi tăng tải
trọng thủy lực bằng cách tăng dịng tuần hồn làm giảm hiệu quả khử chất hữu cơ

nhưng tăng khả năng loại Nitơ, và hiệu quả khử Nito tổng tăng khi tăng tỉ lệ tuần
hồn đến 3 sau đó lại giảm khi tăng tiếp tỉ lệ tuần hoàn.
Evans et. al. 2004 nghiên cứu hiệu quả nitrat hóa trong bể lọc sinh học nhỏ
giọt của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt với quy mô thực tế. Trong thập kỷ trước,
Hệ thống xử lý nước thải của các thành phố Ames và Iowa sử dụng bể lọc nhỏ giọt
đều đạt quá trình nitrate hóa hồn tồn. Vào giai đoạn 1, nhu cầu oxy sinh hóa
cacbon (CBOD) đều được loại khỏi bể lọc nhỏ giọt (TF) và giai đoạn 2 xảy ra quá
trình nitrate hóa loại đáng kể ammonia trong nước thải. Dựa vào số liệu vận hành từ
tháng 1/1999 đến tháng 12/2001, tốc độ xử lý ammonia trung bình đối với bể lọc
nhỏ giọt là 1,5.10-4 kgN/m2.ngày. Phương pháp MPN khẳng định sự có mặt của các

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

12


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

vi khuẩn nitrate hóa tại lớp trên cùng của bề mặt lớp vật liệu lọc của tất cả giai đoạn
của bể lọc nhỏ giọt.
Iaconi et. al. 2005 nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc sinh học
từng mẻ (SBBR) mà khơng tạo ra bùn dư. Một mơ hình quy mơ thí nghiệm được
thiết lập, nghiên cứu trên nước thải sinh hoạt sau quá trình xử lý sơ bộ lấy tại trạm
xử lý nước thải tại phía Nam Italia. Tải trọng hữu cơ cao nhất mà hệ thống còn hiệu
quả xử lý là 7 kgCOD/m3.ngày, COD đầu ra có giá trị thấp hơn 60 mg/l. Hiệu quả
khử TKN cao 90 – 95% tương ứng với tải lượng hữu cơ 5,7 kg COD/m3.ngày, tải
lượng nitơ là 0,8 kg TKN/m3.ngày. Nồng độ N-NO3- của nước thải sau xử lý nhỏ
hơn 6 mg/l mặc dù trong chu kỳ xử lý của bể SBBR khơng có pha thiếu khí chứng
tỏ q trình khử nitrate diễn ra mãnh liệt trong bể lọc. Quá trình có ưu điểm là hiệu
quả khử SS cao đạt 90% và lượng bùn dư sinh ra không đáng kể 0,01

kgVSS/kgCODbị khử. Mật độ sinh khối có kết quả rất cao khoảng 200 gTSS/lsinh khối,
và nồng độ sinh khối cao tương ứng là 40 gTSS/lgiá thể. Nồng độ sinh khối như vậy
vẫn không làm giảm hoạt động tổng hợp sinh khối bằng chứng là qua kết quả đo
tổng hàm lượng protein của sinh khối 29% chất hữu cơ và giá trị tiêu thụ oxy cực
đại (50 mgO2/ gVSS.giờ).
Cũng năm 2005, Hanhan et. al. tiến hành đánh giá khả năng khử nitrat của
đĩa quay sinh học trong xử lý nước thải sinh hoạt. Hanhan nghiên cứu sự ảnh hưởng
của thời gian lưu và tốc độ quay đến quá trình khử nitrate trong hai mơ hình đĩa
quay sinh học (RBC) được vận hành song song cho nước thải sinh hoạt. Các đĩa
quay sinh học được bao phủ để cản trở oxy xâm nhập và được đặt ngập 40% trong
nước thải. Trên trục quay của một đĩa quay sinh học bố trí các tấm kim loại mỏng
(RBC1). Trong suốt quá trình nghiên cứu thì khả năng khử Nitrate của đĩa quay sinh
học có các tấm mỏng nhỏ hơn so với đĩa quay sinh học khơng có các tấm mỏng
(RBC2) do các tấm mỏng gây ra sự khuếch tán oxy trong quá trình chuyển động.
Tốc độ khử nitrate lớn nhất đạt được là 2,06 g/m2.ngày với thời gian tiếp xúc là
28,84 phút và lưu lượng tuần hoàn là 1 l/s. Hiệu quả khử nitrate của RBC1 giảm khi
tăng vận tốc quay. Đối với đĩa quay sinh học khơng có các tấm mỏng (RBC2) thì

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

13


Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

quá trình khử nitrate khơng bị ảnh hưởng khi tốc độ quay nằm trong khoảng 0,67 –
2,1/phút. Nếu được vận hành trong điều kiện thích hợp thì q trình khử nitrate
trong RBC là giải pháp thích hợp để loại nitơ nhằm giảm thiểu các chất dinh dưỡng
ở các vùng ven biển bởi vì các đĩa quay sinh học thì rất lợi về mặt kinh tế và vận
hành đơn giản.

Tawkif et. al. 2006 nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng đĩa sinh học
quay. Hệ thống RBC bao gồm hai bậc nối tiếp nhau. Hệ thống được vận hành ở các
tải trọng hữu cơ khác nhau và thời gian lưu nước khác nhau để tìm ra điều kiện vận
hành tối ưu. Hiệu quả xử lý nhu cầu oxy hóa học (COD tổng, COD lơ lửng và COD
dạng keo) của toàn hệ thống giảm mạnh khi giảm HRT từ 10 giờ xuống 2,5 giờ và
tăng OLR từ 11 – 47 gCOD/m2.ngày, tuy nhiên phần COD hịa tan đầu ra khơng bị
ảnh hưởng. Hầu hết COD bị khử ở bậc một và quá trình nitrate hóa diễn ra ở bậc hai
trong hệ thống. Hiệu quả nitrate hóa tồn hệ thống đạt được 49% với OLR là 11
gCOD/m2.ngày. Với tổng thời gian lưu nước là 10, 5 và 2,5 giờ thì nồng độ E.coli
giảm tương ứng là 1,6; 1,5 và 0,8 log10. Chỉ số thể tích bùn (SVI) giảm khi tăng
OLR nhưng chỉ số thể tích bùn SVI của bùn dư sinh ra trong RBC với OLR khác
nhau thì ln nhỏ hơn 74 ml/gTS, chứng tỏ bùn có khả năng lắng tốt. Hiệu suất xử
lý cũng được đánh giá khi so sánh RBC hai bậc và RBC một bậc vận hành ở cùng
OLR là 22 gCOD/m2.ngày và cùng HRT là 5h. Kết quả thể hiện hàm lượng COD và
E.coli đầu ra của RBC hai bậc thấp hơn so với RBC một bậc. Hơn nữa, hiệu quả của
q trình nitrate hóa hai bậc cũng cao hơn so với một bậc.
Năm 2006, Zhiquiang et. al. cũng có một báo cáo khác về nghiên cứu xử lý
đồng thời cacbon và nitơ trong nước thải tổng hợp có tính chất tương tự nước thải
sinh hoạt bằng phương pháp đĩa quay sinh học dạng lưới (net-like RBC: NRBC).
Kết quả đạt được so sánh với đĩa quay sinh học thông thường (RBC) thì NRBC có
một số ưu điểm như thời gian thích nghi nhanh, nồng độ sinh khối cao và có thể
chịu được tải trọng chất hữu cơ lớn. Khả năng khử COD đạt 78,8 – 89,7% và nitơ
tổng đạt 40,2 – 61,4% khi xử lý hiếu khí với nước thải có tính chất giống nước thải
sinh hoạt có COD thấp với thời gian lưu nước từ 5 – 9h. Tốc độ khử COD đạt được

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

14

Xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ DHS

80 -95% khi tải trọng chất hữu cơ nằm trong khoảng 16 – 40gCOD/m2.ngày. Một số
lượng lớn giun tròn được phát hiện trong hệ thống NRBC, điều này làm cho hệ
thống NRBC sản sinh ra rất ít bùn trong q trình vận hành do sự tiêu thụ của
chúng.
Quá trình tiền khử nitrate trong bể lọc sinh học bị giới hạn bởi lượng chất
hữu cơ dễ phân hủy, điều này có thể dẫn đến nhu cầu cacbon bên ngoài bổ sung cần
nhiều hơn. Sự kết hợp quá trình tiền khử nitrate, nitrate hóa và khử nitrate rất thích
hợp đối với nước thải sinh hoạt do tỉ lệ tuần hồn có thể giảm và nguồn cacbon bên
ngồi có thể được tiết kiệm. Để sử dụng nguồn cacbon bên ngồi ít nhất, tỉ lệ tuần
hồn khơng vượt q 100 – 150%. Khi đó, khoảng 50-60% tổng N-NO3 giảm trong
giai đoạn tiền khử nitrate. Quá trình khử nitrate trong quy mơ phịng thí nghiệm và
quy mô thực tế cần 10 gCOD tổng/ g N-NO3 trong giai đoạn tiền khử nitrate (pre –
DN) và có thể đạt được tải trọng 0,4 – 0,5 kg N-NO3/ m3.ngày khi khơng cần nguồn
cacbon bên ngồi. Chỉ khoảng 40 – 70% tải lượng COD được khử trong giai đoạn
tiền khử nitrate, phần COD còn lại được khử trong giai đoạn nitrate hóa. Với tải
trọng 1 kg COD/m3.ngày ngăn cản quá trình nitrate hóa xuống đến khoảng 0,1 kg
N-NH4/m3.ngày. Đối với tốc độ nitrate hóa lớn hơn 0,5 kg N-NH4/m3.ngày ở 120C
thì tốc độ khử COD nhỏ hơn 2 kgCOD/m3.ngày trong q trình nitrate hóa.
(Degussa et. al. 2007).
Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng các loại thực vật sống dưới nước
đã và đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận
hành, đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Các hệ thống bãi lọc khác nhau bởi dạng
dòng chảy, môi trường và các loại thực vật trồng trong bãi lọc... Các loài thực vật
được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là Cỏ nến, Sậy, Cói, Bấc, Lách...Qua các thí
nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ các chất hữu
cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, các hợp
chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút. Các chất ô nhiễm trên được loại bỏ nhờ nhiều
cơ chế đồng thời trong bãi lọc như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của

vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật.

HVTH: KS. Võ Thanh Thủy

15