Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
***

BÀI TẬP LỚN
HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI – EE4271
(Mã lớp: 129118)
Đề tài:
XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA VÀ
TRONG KHU DÂN CƯ/ KHU CÔNG NGHIỆP

Giảng viên dạng dạy:
ThS. Đinh Thị Lan Anh
Nhóm sinh viên thực hiên: (Nhóm 6)
1. Bùi Hoàng Tuấn (NT)

- 20174341

2. Nguyễn Quang Quỳnh Dương

- 20173792

3. Trịnh Văn Hùng

- 20173932

4. Vũ Xuân Trường

- 20174309

5. Nguyễn Trường Giang

- 20173808

6. Lê Anh Tuấn

- 20174329

Hà Nội, 11/2021

1


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................2
CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BIA........................................................................................................................5
I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI........................................................................................................5
I.1.1. Tổng quan về bia....................................................................................5
I.1.2. Công nghệ sản xuất bia.........................................................................5
I.1.3. Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất bia.......................................7
I.1.4. Đặc tính dịng nước thải........................................................................8
I.2. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT BIA..........................................................................................................10
I.2.1. Phương pháp bùn hoạt tính................................................................10

I.2.1.1. Thành phần bên trong bùn hoạt tính...............................................11
I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh
vật trong bùn hoạt tính................................................................................15
I.2.1.3 Phân loại bùn hoạt tính....................................................................15
I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính....................................16
I.1.2.5 Xử lý bùn cặn...................................................................................17
I.1.2.6. Ưu nhược điểm của phương pháp...................................................17
I.2.2. Phương pháp hồ sinh học hiếu khí.....................................................18
I.2.2.1. Tổng quan.......................................................................................18
I.2.2.2. Phân loại.........................................................................................19
I.2.2.3. Các giai đoạn xử lý.........................................................................21
I.2.2.4. Thiết kế............................................................................................22
I.2.2.5. Đánh giá..........................................................................................23
I.2.3. Phương pháp yếm khí..........................................................................24
I.2.3.1. Quá trình trao đổi chất:..................................................................24
I.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình phân hủy...............24
I.2.3.3. Một số loại bể xử lí sinh học bằng phương pháp kị khí..................25
I.2.3.4. Đánh giá ưu, nhược điểm................................................................26
2


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

I.2.3.5. Một số nhà máy bia.........................................................................26
I.2.4. Phương pháp màng sinh học hiếu khí................................................27
I.2.4.1. Tổng quan.......................................................................................27
I.2.4.2. Các q trình..................................................................................27
I.2.4.3. Ưu nhược điểm của phương pháp...................................................29
I.2.4.4. Một số nhà máy sử dụng phương pháp MBR..................................30
I.2.4.5. Một số lưu đồ P&ID điển hình cho phương pháp MBR.................30

I.2.4.6: Kết quả so sánh với phương pháp bùn hoạt tính truyền thống.......32
I.3. ĐÁNH GIÁ CHUNG..................................................................................33
I.3.1. Tổng quan về hai phương pháp xử lí nước thải hiếu khí và kị khí. 33
I.3.2. Quy trình xử lí nước thải nhà máy bia..............................................34
I.3.3 Hệ thống Scasa nhà máy bia Haniken................................................35
I.3.4. Chi phí xây dựng và vận hành nhà máy bia......................................36
CHƯƠNG II: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG KHU DÂN CƯ VÀ KHU
CÔNG NGHIỆP................................................................................................37
II.1. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ..............................37
II.1.1. Nguồn gốc của nước thải khu dân cư...............................................37
II.1.2. Đặc tính nước thải đầu vào................................................................37
II.1.3. Xử lý nước thải khu dân cư...............................................................38
II.1.3.1. Tiêu chí lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải.................................38
II.1.3.2. Sơ đồ xử lý nước thải sinh hoạt tiêu chuẩn...................................38
II.1.3.3. Đánh giá phương pháp xử lý nước thải.........................................42
II.2. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP.................43
II.2.1. Thực trạng ơ nhiễm nguồn nước thải cơng nghiệp.........................43
II.2.2 Đặc tính nước thải cơng nghiệp.........................................................43
II.2.3 Xử lí nước thải cơng nghiệp...............................................................45
II.2.4. Minh họa: Xử lý nước thải cho ngành công nghiệp gỗ...................49
II.2.4.1. Đặc tính nước thải.........................................................................49
II.2.4.2. Phương pháp xử lý.........................................................................50
II.2.4.3. Kết quả đạt được............................................................................52
3


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

II.2.4.4: Sơ đồ P&ID và SCADA.................................................................53
II.3. HỆ THỐNG XỬ LÝ CHUNG NƯỚC THẢI KHU DÂN CƯ VÀ KHU

CƠNG NGHIỆP................................................................................................54
II.3.1. Đặc tính nước thải của khu công nghiệp và khu dân cư................54
II.3.2. Xử lý nước thải chung, quy trình xử lý nước thải...........................57
II.3.3.Hệ thống scada nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp và sinh
hoạt.................................................................................................................58
CHƯƠNG III: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - XỬ LÝ HỖN HỢP
NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NƯỚC THẢI CƠNG NGHIỆP BẰNG
KHUẨN LAM....................................................................................................60
III.1. TỔNG QUAN...........................................................................................60
III.1.1. Tình hình thực tế..............................................................................60
III.1.2. Vi khuẩn lam.....................................................................................60
III.2. XỬ LÝ ĐƯỢC THỰC HIỆN..................................................................60
III.3. KẾT LUẬN...............................................................................................62
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................64

4


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

CHƯƠNG I: XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
I.1.TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẢN XUẤT BIA VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI
I.1.1. Tổng quan về bia
Bia được sản xuất lâu đời trên thế giới, là sản phẩm lên men có tác dụng giải
khát, tạo sự thoải mái và tăng cường sức lực cho cơ thể. Các nước có sản lượng sản
xuất bia cao là Mỹ, CHLB Đức với sản lượng trên 10 tỷ lít/năm, và cịn rất nhiều nước
với sản lượng trên 1 tỷ lít/năm.
Thành phần chính của bia bao gồm : 80 - 90 % nước; 3 - 6 % cồn; 0,3 - 0,4
H2CO3 và 5 - 10 % là các chất tan, trong các chất tan thì 80% là gluxit, 8 đến 10 % là

các chứa nitơ, ngồi ra cịn chứa các axit hữu cơ, chất khống, một số vitamin.
Nguyên liệu chính để sản xuất bia bao gồm: malt đại mạch; nguyên liệu thay
thế như gạo, lúa mì, ngơ, ... ; hoa Houblon; men và nước. Trong đó nước chiếm thành
phần chủ yếu, nước dùng để sản xuất bia phải là nước mềm, hàm lượng sắt, mangan
càng thấp càng tốt, nước phải được khử trùng trước khi đưa vào nấu, đường hóa.
I.1.2. Cơng nghệ sản xuất bia
Các cơng đoạn chính của Cơng nghệ sản xuất bia được miêu tả bao gồm:

Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ dây chuyền sản xuất bia

5


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Hình 1.2: Cơng nghệ sản xuất bia và các dịng thải của nó
- Chuẩn bị nguyên liệu: Malt đại mạch và ngun liệu thay thế (gạo, lúa mì,
ngơ) được làm sạch rồi đưa vào xay, nghiền ướt để tăng bề mặt hoạt động của enzym
và giảm thời gian nấu .
- Lọc dịch đường để thu nước nha và loại bỏ bã malt. Quá trình gồm hai bước:
Bước 1: Lọc hỗn hợp dịch đường thu nước nha đầu;
Bước 2 : Dùng nước nóng rửa bã thu nước nha cuối và tách bã malt .
- Nấu với hoa houblon để tạo ra hương vị cho bia, sau đó nước nha được qua
thiết bị tách bã hoa.
- Làm lạnh: Nước nha từ nồi nấu có nhiệt độ xấp xỉ 100°C được làm lạnh tới
nhiệt độ thích hợp của q trình lên men, ở nhiệt độ vào khoảng 10 đến 16°C và qua

6



Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

hai giai đoạn. Giai đoạn 1 dùng nước lạnh hạ nhiệt độ xuống chừng 30°C và giai đoạn
2 dùng tác nhân lạnh glycol để hạ nhiệt độ xuống còn chừng 14°C.
- Lên men chính và lên men phụ: Đây là các quá trình quan trọng trong sản xuất
bia. Quá trình lên men nhờ tác dụng của men giống để chuyển hóa đường thành alcol
etylic và khí cacbonic:
Lên men
C6 H12O6 
2C2 H 5OH  2CO2   (QR )

Nhiệt độ duy trì trong giai đoạn lên men chính (6 đến 10 ngày) từ 8 đến 10°C .
Sau đó tiếp tục thực hiện giai đoạn lên men phụ bằng cách hạ nhiệt độ của bia non
xuống 1 đến 3°C và áp suất 0,5 đến 1 at trong thời gian 14 ngày cho bia hơi và 21
ngày cho bia đóng chai lon
Q trình lên men phụ diễn ra chậm và thời gian dài giúp cho các cặn lắng, làm
và bão hòa CO2 , làm tăng chất lượng và độ bền của bia. Nấm men tách ra, một phần
được phục hồi làm men giống, một phần thải có thể làm thức ăn gia súc. Hạ nhiệt độ
của bia non để thực hiện giai đoạn lên men phụ có thể dùng tác nhân làm lạnh glycol .
- Lọc bia nhằm loại bỏ tạp chất không tan như nấm men, protein, houblon làm
cho bia trong hơn trên máy lọc khung bản với chất trợ lọc là diatomit .
- Bão hòa CO2 và chiết chai. Trước khi chiết chai, bia được bão hịa CO2 bằng
khí thu được từ quá trình lên men chứa trong bình áp suất. Các dụng cụ chứa bia
(chai , lon, két) phải được rửa, thanh trùng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh, sau đó thực
hiện q trình chiết chai ở điều kiện chân khơng để hạn chế sự tiếp xúc của bia với
khơng khí. Tiếp theo là đóng nắp và thanh trùng ở các chế độ nhiệt khác nhau để đảm
bảo chất lượng trong thời gian bảo hành.
Trong công nghệ sản xuất bia, nước được dùng vào các mục đích:
- Làm nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ nhất định để nghiền ướt malt và gạo (hay
lúa mì ) và bổ sung tiếp trong q trình nấu - đường hóa .

- Sản xuất hơi nước dùng cho q trình nấu - đường hóa, nấu hoa, thanh trùng.
- Một lượng nước lớn dùng cho quá trình rửa chai, lon, thiết bị máy móc và sàn
thao tác.
I.1.3. Các nguồn phát sinh nước thải sản xuất bia
Nước thải của Công nghệ sản xuất bia bao gồm :
- Nước làm lạnh, nước ngưng, đây là nguồn nước thải ít hoặc gần như khơng bị
ơ nhiễm, có khả năng tuần hoàn sử dụng lại.
- Nước thải từ bộ phận nấu - đường hóa, chủ yếu là nước vệ sinh thùng nấu, bể
chứa, sàn nhà, nên chứa bã malt, tinh bột, bã hoa, các chất hữu cơ
- Nước thải từ hầm lên men là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa,
đường ống, sàn nhà, xưởng, có chứa bã men và chất hữu cơ.
- Nước thải rửa chai, đây cũng là một trong những dịng thải có ơ nhiễm lớn
trong Công nghệ sản xuất bia.

7


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Về nguyên lý chai để đóng bia được rửa qua các bước: rửa với nước nóng, rửa
bằng dung dịch kiêm lỗng nóng (1 - 3 % NaOH), tiếp đó là rửa sạch bẩn và nhân bên
ngoài chai và cuối cùng là phun kiềm nóng rửa bên trong và bên ngồi chai, sau đó rửa
sạch bằng nước nóng và nước lạnh. Do đó dịng thải của q trình rửa chai có độ pH
cao và làm cho dịng thải chung có giá trị pH kiềm tính.

Hình 1.3. Sơ đồ nước sử dụng sản xuất bia và các dịng thải của nó
Kiểm tra nước thải từ các máy rửa chai đối với loại chai 0,5 lít cho thấy mức độ
ơ nhiễm trong bảng:

Hình 1.4. Ô nhiễm nước thải từ máy rửa chai bia (đối với loại chai 0,5l)

I.1.4. Đặc tính dịng nước thải
Trong sản xuất bia, cơng nghệ ít thay đổi từ nhà máy này sang nhà máy khác,
sự khác nhau có thể chỉ là sử dụng phương pháp lên men nổi hay chìm. Nhưng sự khác
nhau cơ bản là vấn đề sử dụng nước cho q trình rửa chai, lon, máy móc thiết bị, sàn
nhà, ... Điều đó dẫn đến tải lượng nước thải và hàm lượng các chất ô nhiễm của các

8


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

nhà máy bia rất khác nhau. Ở các nhà máy bia có biện pháp tuần hồn nước và cơng
nghệ rửa tiết kiệm nước thì lượng nước thấp, như ở CHLB Đức, nước sử dụng và nước
thải trong các nhà máy bia như sau :
- Định mức nước cấp : 4 - 8 m3/1000 lít bia; tải lượng nước thải : 2,5 - 6
m3/1000 lít bia;
- Tải trọng BOD5 : 3 + 6 kg / 1000 lít bia; tỷ lệ BOD5 : COD = 0,55 - 0,7
- Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải như sau: BOD5 = 1100 đến 1500
mg/l; COD = 1800 đến 3000mg/l ;
- Tổng nitơ : 30 đến 100 mg/l; tổng photpho: 10 đến 30 mg/l .
Với các biện pháp sử dụng nước hiệu quả nhất thì định mức nước thải của nhà
máy bia khơng thể thấp hơn 2 đến 3 mà cho 1000 lít bia sản phẩm. Trung bình lượng
nước thải ở nhiều nhà máy bia lớn gấp 10 đến 20 lần lượng bia sản phẩm.

Hình 1.5. Đặc tính nước thải nước thải từ nhà máy bia ở Việt Nam

Hình 1.6. Đặc tính dịng thải nhà máy bia Haniken

9



Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

I.2. CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BIA
Để giảm lượng nước thải và các chất gây ô nhiễm nước thải trong công nghệ
sản xuất bia , cần nghiên cứu thăm dò các khả năng sau:
- Phân luồng các dịng thải để có thể tuần hồn sử dụng các dịng ít chất ơ
nhiễm như nước làm lạnh , nước ngưng cho quá trình rửa thiết bị, sàn, chai .
- Sử dụng các thiết bị rửa cao áp như súng phun tia hoặc rửa khô để giảm lượng
nước rửa.
- Hạn chế rơi vãi nguyên liệu, men, hoa houblon và thu gom kịp thời bã men, bã
malt, bã hoa và bã lọc để hạn chế ơ nhiễm trong dịng nước rửa sàn.
Do đặc tính nước thải của Cơng nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất
hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là hydratcacbon,
protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh học. Tỷ lệ giữa
BOD5 và COD nằm trong khoảng từ 0,50 đến 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý
sinh học. Tuy nhiên , trong những trường hợp thiếu các chất dinh dưỡng như nitơ và
photpho cho quá trình phát triển của vi sinh vật , cần phải có bổ sung kịp thời.
Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc, để tách các tạp
chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác. Đối với dịng thải rửa chai có
giá trị pH cao cần được trung hịa bằng khí CO2 của q trình lên men hay bằng khí
thải nồi hơi.
I.2.1. Phương pháp bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính hay cịn có tên gọi khác là bùn vi sinh hoạt tính, là loại bùn thải
được sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học. Bên trong bùn
hoạt tính là tập hợp của nhiều chủng loại vi sinh vật có lợi cho các cơng trình xử lý
nước thải như: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh,… Các vi sinh vật trong
nước thải bám vào các chất lơ lửng trong đó để cư trú, sinh sản và phát triển, và các vi
sinh vật này sẽ sử dụng nguồn chất hữu cơ trong nước làm thức ăn, đồng thời phân hủy

các chất hữu cơ làm tăng sinh khối và dần dần tạo thành các hạt bông bùn được gọi là
bùn hoạt tính.

Hình 1.7. Bùn hoạt tính

10


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

I.2.1.1. Thành phần bên trong bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính là một quần thể vi sinh vật. Quần thể này gồm có: các loại vi
khuẩn, nấm, Protozoa, tích trùng và các loại động vật không xương sống, động vật bậc
cao khác (giun, dòi, bọ, nhặng). Tác nhân sinh học trong quá trình xử lí nước thải bằng
phương pháp bùn hoạt tính là vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính.
Có 5 nhóm vi sinh vật trong bùn hoạt tính, được tìm thấy như sau:
 Vi khuẩn
Vai trị chủ yếu là loại bỏ chất dinh dưỡng hữu cơ khỏi nước thải. Bao gồm: vi
khuẩn hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí và vi khuẩn tùy nghi.
 Vi khuẩn hiếu khí
Chủ yếu được sử dụng trong các nhà máy xử lý mới, trong môi trường hiếu khi.
Vi khuẩn này sử dụng oxy tự do trong nước để phân hủy các chất ô nhiễm trong nước
thải .Và sau đó chuyển đổi thành năng lượng mà nó có thể sử dụng để phát triển và
sinh sản.

Hình 1.8. Vi khuẩn hiếu khí
Để vi khuẩn hiếu khí sinh trưởng tốt, hệ thống phải bổ sung oxy một cách cơ
học. Điều này sẽ đảm bảo vi khuẩn có thể thực hiện cơng việc của chúng 1 cách chính
xác. Và tiếp tục phát triển và sinh sản trên nguồn thức ăn của nó.
Các chủng vi khuẩn :Bacilus, mycobacterium tuberculosis, nocardia,

lactobacillus, pseudomonas Aeruginosa.
 Vi khuẩn kỵ khí
Được sử dụng trong xử lý nước thải trong mơi trường khơng có oxy. Vai trị
chính của các vi khuẩn này là làm giảm khối lượng bùn và tạo ra khí metan từ nó. Khí
metan nếu được làm sạch và xử lý đúng cách có thể là 1 nguồn năng lượng thay thế.
Đây là 2 lợi ích rất lớn để giảm tiêu thụ điện năng, vốn rất cao khi xử lý nước thải.

11


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Vi khuẩn này có thể lấy oxy từ nguồn thức ăn của nó và sẽ khơng cần thêm oxy
để giúp thực hiện cơng việc của mình. Loại bỏ photpho từ nước thải là 1 lợi thế khác
của vi khuẩn kỵ khí được sử dụng trong xử lý nước thải.

Hình 1.9.Vi khuẩn kỵ khí
 Vi khuẩn tùy nghi
Là loại vi khuẩn linh hoạt và dễ sống nhất. Vì chúng có khả năng chuyển đổi
thành vi khuẩn kỵ khí hay hiếu khí tùy thuộc vào môi trường.
 Động vật nguyên sinh
Động vật nguyên sinh sống trong các hệ thống xử lý nước thải có khả năng di
chuyển trong ít nhất 1 giai đoạn phát triển của chúng. Chúng lớn gấp 10 lần vi khuẩn.
Chúng là những sinh vật đơn bào có màng tế bào. Động vật nguyên sinh là vi sinh vật
đơn bào được tìm thấy trong các hệ thống xử lý nước thải. Chúng thực hiện nhiều chức
năng có lợi trong quá trình xử lý.
Vai trị:
 Làm trong nước thải thứ cấp
Động vật nguyên sinh làm trong nước thải thứ cấp thông qua việc loại bỏ vi
khuẩn và keo tụ của vật lơ lửng.

 Phản ánh sức khỏe của bùn hoạt tính
Chúng cũng là chỉ số sinh học phản ánh sức khỏe của bùn. Trong các hệ thống
xử lý nước thải, động vật nguyên sinh có thể tồn tại đến 12h khi khơng có oxy. Nhưng
chúng thường được gọi là vi sinh vật hiếu khí, do đó là các chỉ số tuyệt vời của mơi
trường hiếu khí.
Ngồi ra, chúng cũng chỉ ra một mơi trường độc hại và có độ nhạy với độc tính
cao hơn so với vi khuẩn. Một dấu hiệu của độc tính trong hệ thống xử lý nước thải là
động vật nguyên sinh không di chuyển hoặc vắng mặt. Một số lượng lớn các động vật
nguyên sinh có mặt trong sinh khối của hệ thống xử lý nước là dấu hiệu của 1 hệ thống
hoạt động tốt và ổn định.

12


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

 Tiêu hóa vi khuẩn gây bệnh
Trong bể sục khí của quá trình sinh học, một mạng lưới dinh dưỡng thực sự
được thiết lập. Hệ thống sinh học của các nhà máy này bao gồm các quần thể cạnh
tranh thức ăn với nhau. Sự phát triển của chất phân hủy, vi khuẩn dị dưỡng phụ thuộc
vào chất lượng và số lượng chất hữu cơ hịa tan trong nước thải.
Chúng ta có thể biết được hiệu quả của hệ thống xử lý dựa trên sự hiện diện của
các động vật nguyên sinh được phân loại như sau :
 Trùng amip
Ít ảnh hưởng đến việc xử lý, chết khi lượng thức ăn giảm.
Trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, hai loại amip là chủ yếu là amip
trần như Actinophyrs., mayorella sp. và Thecamoeba sp. Động vật nguyên sinh đơn
bào có hình dạng hình bầu dục và có 1 hoặc nhiều roi. Các động vật nguyên sinh có roi
di chuyển trong hệ thống bằng các roi trong môi trường di chuyển xoắn ốc.
 Trùng roi

Chủ yếu ăn các chất dinh dưỡng hữu cơ hịa tan.
 Trùng lơng
Có tác dụng làm trong nước do loại bỏ các vi khuẩn lơ lửng. Trùng lông là
trùng bơ tự do, lông mao đồng loạt di chuyển để dòng nước di chuyển và bắt vi khuẩn.
Dòng nước sẽ cuốn vi khuẩn lơ lửng vào miệng trùng.
Trùng lơng là động vât ngun sinh có số lượng lớn nhất trong bùn hoạt tính,
nhưng trùng roi và trùng amip cũng có thể có mắt. Trùng lơng thường thấy nhất trong
quá trình xử lý nước thải bao gồm : Aspidiscacostata, Carchesiumpolypinum.
Chilodonellauncinata.
Opercularcoarcta,
Operculariamicrodiscum,
Trachelophylumpusillum. Vortcella convallariaand Vorticella mircostoma.
 Trùng lơng bị
Tác dụng là xử lý tốt, thống trị bùn hoạt tính. Trùng lơng bị thường được tìm
thấy trên các hạt bùn trong khi trùng lơng cuống như Carchesium sp. và Vortcella sp.
Chỉ có lông mao quanh miệng và được gắn vào các hạt bùn. Phần thân trước của
chúng được mở rộng và 1 phần sau hẹp lại. Khi lông mao đập. Và cuống di chuyển sẽ
tạo ra một xoáy nước cuốn cho vi khuẩn phân tán vào miệng chúng.
 Động vật đa bào
Động vật đa bào là một dạng vi sinh xử lý nước thải có chức năng ăn vi khuẩn,
ăn tảo và động vật đơn bào. Sự kiểm soát của động vật đa bào thường gặp trong hệ
thống cũ, ao hồ, đầm phá.
Mặc dù lồi động vật này ít đóng góp cho hệ thống xử lý bùn hoạt tính. Nhưng
sự hiện diện của chúng cho thấy được tình trạng của hệ thống xử lý nước thải.
Ba động vật đa bào phổ biến nhất được tìm thấy trong hệ thống xử lý bùn hoạt
tính là :
 Trùng bánh xe

13



Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Làm trong nước thải và là loài đầu tiên bị ảnh hưởng bởi chất độc hại.
 Tuyến trùng
Nuốt vi khuẩn, nấm, động vật đơn bào nhỏ và các tuyến trùng tuyến khác.
Đặc điểm
Tuyến trùng là động vật thủy sinh có trong nước ngọt, nước lợ, nước mặn và đất
ẩm ướt trên toàn thế giới.
Tuyến trùng là một phần của hệ sinh thái, là thức ăn cho động vật không xương
sống nhỏ. Chúng bò vào các hạt bùn và di chuyển giống như trùng roi khi ở sống tự
do. Chúng tiết ra 1 chất dính để co thể neo vào chất nền ( giá thể ) để chúng có thể ăn
mà bị dòng nước cản trở. Nếu thiếu đi các hoạt động của tuyến trùng, các chất độc có
thể đang tăng dần trong q trình xử lý.
Các loại tuyến trùng
Chúng có thể chia thành 3 nhóm : sán dây ( có cơ thể phân đoạn) và sán ( có cơ
thể đơn, phẳng và không phân đoạn). Một đặc điểm chung của hầu hết các tuyến trùng
là chúng đẻ trứng.
Để trứng có thể lây nhiễm, chúng cần phải phát triển thành ấu trùng. Sự phát
triển của ấu trùng xảy ra ở mức nhiệt độ và độ ẩm cần thiết.
Trứng giun sán có thể tồn tại trong 1 -2 tháng trong cây trồng. Phải mât nhiều
tháng trong đất, nước ngọt và nước thải và có thể mất nhiều năm trong phân và bùn.
Trứng tuyến trùng được bị vơ hiệu hóa ở nhiệt độ cao trên 40 độ C và giảm độ ẩm
( dưới 5%). Trong xử lý nước điển hình, trứng giun được loại bỏ bằng phương tiện vật
lý như lắng đọng, lọc hoặc keo tụ.
 Gấu nước
Sống sót được trong mơi trường cực đoan và độ nhạy độc
 Vi khuẩn dạng sợi (Filamentous)
Đặc điểm
Trong các nhà máy xử lý nước thải đó là nếu khơng có các vi sinh dạng sợi làm

cầu nối. Và có thể thấy chúng ở giữa cấu trúc của bơng bùn thì họ cho rằng khơng có
vi sinh dạng sợi. Vi sinh dạng sợi ở bên trong bông bùn có thể là nguyên nhân gây ra
nhiều sự cố hơn là ở dưới dạng một cầu nối mảnh mai.
Sự thống trị của vi khuẩn dạng sợi trong hệ thống xử lý bùn có thể gây ra vấn
đề trong việc lắng bùn. Đôi khi quá nhiều vi sinh vật sợi sẽ can thiệp vịa việc lắng
đọng mỡ và bùn đóng thành cục. Khối bùn lắng rất kém nên dòng nước thải sau khi xử
lý vẫn còn đục. Một số vi sinh vật sợi có thể gây ra bọt trong bể xử lý nước thải.
 Tảo và nấm
Là những sinh vật quang hợp và thường không gây ra vấn đề trong hệ thống xử
lý bùn hoạt tính. Tuy nhiên sự có mặt của chúng thường chỉ ra những vấn đề liên quan
đến sự thay đổi PH và bùn già.

14


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

I.2.1.2 Các yếu tố tác động làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật trong bùn
hoạt tính
- Nguồn thức ăn: vi sinh vật trong bùn hoạt tính là những kẻ háu ăn, chúng cần
một môi trường dồi dào chất hữu cơ để hấp thụ sinh trưởng và phát triển như môi
trường nước thải y tế, nước thải nhà máy,… Hoặc bổ sung thêm chất hữu cơ, COD và
BOD để duy trì hoạt động của vi sinh vật. Trên thực tế vi sinh vật không ưa nước thải
quá sạch cho lắm.
- Dịng chảy: việc kiểm sốt và điều tiết dòng chảy rất quan trọng, nếu dòng
chảy quá nhanh bùn hoạt tính sẽ bị cuốn trơi khỏi bể và khơng thể tạo điều kiện lắng
cặn xuống đáy bể. Dòng chảy quá chậm sẽ làm sẽ không đủ nguồn lực để thúc đẩy quá
trình sinh trưởng và phát triển.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ cần phải phù hợp với ngưỡng sinh trưởng và phát triển vi
sinh vật. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng không tốt đến sự phát triển và

quá trình xử lý nước.
- Độ pH: Nồng độ acid thấp hoặc môi trường kiềm không phải là điều kiện lý
tưởng để sinh trưởng, cần đo độ pH của nước thường xuyên để đảm bảo đạt ngưỡng
6.0 – 9.0.
- Các chất dinh dưỡng và chất độc tố: Các chất dinh dưỡng đặc biệt là Ni tơ và
Phốt pho có vai trò quan trong sự phát triển vi sinh vật. Do đó cần phải tính tốn kỹ,
ngồi ra cần xác định các chất độc có trong nước thải, các chất độc sẽ gây sốc hệ vi
sinh và ảnh hưởng đến q trình xử lý
I.2.1.3 Phân loại bùn hoạt tính
 Bùn vi sinh hiếu khí
Bùn vi sinh hiếu khí được áp dụng cho xử lý nước theo công nghệ sinh học hiếu
khí, áp dụng cho các bể như: Aerotank, MBBR…

Hình 1.10. Bùn vi sinh hiếu khí

15


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Đặc điểm:
Có màu nâu, bùn có dạng lơ lửng, dạng hỗn hợp dung dịch bằng đầu lắng thì có
hiện tượng tạo bơng. Nếu tắt máy sục khí hoặc khuấy trộn thì trong hỗn hợp hình
thành bơng bùn, các bơng bùn nầy kết hợp với nhau tạo thành 1 thể có khổi lượng
riêng nặng, sau thời gian sẽ lắng xuống nước, và nước trong sẽ thốt ra sau q trình
xử lý.
 Bùn vi sinh thiếu khí (hiếm khí)
Bùn vi sinh thiếu khí được áp dụng dùng cho bể anoxic.
Đặc điểm:
+ Có màu nâu, sẫm hơn khi đem so sánh cùng loại bùn hiếu khí

+ Bơng bùn hiếm khí thường sẽ lớn hơn bùn hiếu khí đồng thời tốc độ lắng
cũng sẽ nhanh hơn nhiều
+ Nếu quan sát kỹ, bông bùn vi sinh hiếm khí trong bể sẽ có các bọt khí nằm
trong đó.
Khi dùng đũa thủy tinh để khuấy nhẹ hay thổi bông bùn, chúng lập tức sẽ vỡ ra,
trở thành những bọt khí (gồm các khí ni tơ có tính khơng mùi, màu, vị).
 Bùn vi sinh kỵ khí
Bùn vi sinh kỵ khí thường xuất hiện trong các bể kỵ khí nhằm xử lý chất thải
trong bể này và bể yếm khí trong dây chuyền xử lý AAO.
Đặc điểm:
+ Bùn vi sinh kỵ khí có màu đen.
+ Có đặc điểm sở hữu bông bùn to, tốc độ lắng nhanh.
+ Khi bùn hạt càng lớn thì vi sinh vật lại phát triển tương đối tốt.
I.1.2.4 Trình tự xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính.
 Q trình hình thành bùn hoạt tính
- Khi nước thải đi vài bể thổi khí, các bơng bùn hoạt tính được hình thành mà
hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng.
- Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cư trú, phát triển dần, cùng với các động vật
nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn.
- Tạo nên các bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hịa tan,
keo và khơng hịa tan phân tán nhỏ.
- Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P).
Làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ khơng hịa tan và thành tế bào
mới.
- Trong bể thổi khí (Aerotank) lượng bùn hoạt tính tăng dẫn. Sau đó được tách
ra tại bể lắng đợt 2. Một phần bùn được quay lại về đầu bể Aerotank để tham gia xử lý
nước thải theo chu trình mới.
 Chuyển hóa chất bẩn của vi sinh

16



Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

- Q trình chuyển hóa chất bẩn trong bể xử lý nước thải được thực hiện từng
bước xen kẽ và nối tiếp.
- Sinh khối bùn thay đổi. Một vài loại vi khuẩn có khả năng phân hủy các hợp
chất hữu cơ có cấu trúc phức tạp chuyển về đơn giản. Là nguồn chất nền cho vi khuẩn
tiếp theo.
- Quá trình này tiếp diễn cho đến khí chất thải cuối cùng khơng thể là thức ăn
của vi sinh vật nữa.
 Tái sinh bùn hoạt tính
Nếu trong nước thải có nhiều chất hữu cơ hoặc có nhiều chất hữu cơ khó phân
hủy. Cần có thời gian để chuyển hóa thì bùn hoạt tình tuần hoàn. Phải tách riêng và
sục oxy cho chúng tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Q trình này gọi là q trình tái sinh
bùn hoạt tính.
Như vậy q trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tình bao gồm các giai đoạn
sau:
+ Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải và bùn hoạt tính
+ Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ
+ Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải
+ Tái sinh bùn hoạt tình tuần hồn và đưa chúng về bể Aerotank.
I.1.2.5 Xử lý bùn cặn

Hình 1.11. Sơ đồ xử lý bùn cặn
I.1.2.6. Ưu nhược điểm của phương pháp
Ưu điểm:
 Bùn hoạt tính thu được có thể tái sử dụng để làm phân bón.
 Chi phí đầu tư thấp
 Hiện nay trên thị trường có rất nhiều đơn vị cung cấp giải pháp


17


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

 Q trình phân hủy nhanh khơng gây mùi hơi cho chất lượng nước
(BOD) đầu ra ổn định
 Nước sau xử lý có thể đạt chuẩn A hoặc B, phụ thuộc vào kích thước bể
xử lý
Nhược điểm:
 Để có chất lượng xử lý tốt yêu cầu diện tích xử lý lớn
 Nồng độ bùn hoạt tính thường duy trì ở mức 3-5g/l đảm bảo vi sinh vật
phát triển bình thường
 Tạo ra lượng bùn dư lớn dẫn đến phát sinh chi phí xử lý
 Tiêu thụ năng lượng lớn để cung cấp oxy duy trì vi sinh vật
 Chất lượng nước đầu ra có thể biến động vì độ lắng của bùn phụ thuộc
nhiệt độ, nồng độ MLSS, độ tải chất hữu cơ…
I.2.2. Phương pháp hồ sinh học hiếu khí
I.2.2.1. Tổng quan

Phương pháp hồ sinh học hiếu khí là phương pháp lợi dụng quá trình tự
làm sạch của nguồn tiếp nhận nước thải. Lượng ơ xy cho q trình sinh hóa chủ
yếu là do khơng khí xâm nhập qua mặt thống của hồ và do quá trình quang hợp
của thực vật nước.
Nhu cầu oxi cho q trình oxi hóa được đáp ứng nhờ khuếch tán bề mặt hoặc
làm thoáng nhân tạo. Ở hồ làm thống tự nhiên, oxi khơng khí dễ dàng khuếch tán vào
lớp nước phía trên và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển tiến hành thải
ra oxi. Để đảm bảo ánh sáng qua nước, chiều sâu của lớp nước phải nhỏ, thường là 30
– 40cm, do chiều sâu nhỏ nên thường thì diện tích lớn.Thời gian lưu nước từ 3 – 12

ngày. Ở hồ làm thoáng nhân tạo nguồn cung cấp oxi cho vi sinh vật hiếu khí là các
thiết bị khuấy trộn cơ học hoặc nén khí. Nhờ vậy, mức độ hiếu khí trong hồ thường
mạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn (2 – 4,5m). Thời gian lưu nước
trong hồ khoảngr 1- 3 ngày. Quá trình xử lý hiếu khí cơ bản liên quan đến việc cung
cấp một mơi trường
giàu oxy thích hợp cho sinh vật có thể làm giảm phần hữu cơ của chất thải vào
khí carbon dioxide và nước trong sự hiện diện của oxy.

18


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Hình 1.12. Hồ sinh học hiếu khí
Ngồi nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học cịn có thể đem lại những lợi ích
sau:
 Ni trồng thủy sản.
 Là nơi tích trữ nguồn nước để tưới cho cây trồng.
 Điều hòa dịng chảy nước mưa trong hệ thống thốt nước đơ thị hoặc các
khu công nghiệp, khu dân cư.
Ở nước ta hiện này hồ sinh học chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong các biện
pháp xử lý nước thải vì có nhiều thuận lợi.
I.2.2.2. Phân loại
Hiện nay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại:
- Hồ làm thống tự nhiên: Ơxy cung cấp cho q trình ơ xy hóa chủ yếu do sự
khuyếch tán khơng khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của thực vật nước (rong,
tảo,…). Để đảm bảo cho ánh sáng có thể xuyên qua, thì chiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt
nhất là từ 0,3 - 0,5 m. Sức chứa tiêu chuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250 300 kg/ha/ngày. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 ngày.
Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nên diện tích của hồ địi
hỏi phải đủ lớn. Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp với việc nuôi trồng thủy

sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp.
Do ao nông, diện tích lớn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho tồn bộ nước trong ao
(từ mặt thống đến đáy). Mặc dù hiệu quả của việc loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa hịa
tan có thể cao tới 95%, nhưng nước thải hồ sẽ chứa một lượng lớn các loại tảo chúng
sẽ đóng góp vào việc đo tổng nhu cầu oxy sinh hóa của nước thải. Để đạt được loại bỏ
cả hai nhu cầu oxy sinh hóa hịa tan và khơng hòa tan, các tảo lơ lửng và vi sinh vật
phải được tách ra từ nước thải hồ

19


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Hình 1.13. Hồ tự nhiên
- Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo: Loại này nguồn ô xy cung cấp cho quá trình
sinh hóa là bằng các thiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học. Do được tiếp khí
nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêu
BOD khoảng 400 kg/ha/ngày. Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngày.
Hồ làm thoáng nhân tạo có thể được phân nhiều loại như hoặc là hệ thống trộn
hoàn toàn trộn hoặc hệ thống trộn một phần. Một hồ khuấy trộn hồn tồn có đủ năng
lượng trộn (mã lực) đầu vào để giữ cho tất cả khối vi khuẩn trong hồ ở trạng thái lơ
lửng. Mặt khác, hồ khuấy trộn một phần có chứa một số lượng nhỏ hơn của mã lực mà
chỉ là đủ để cung cấp oxy cần thiết để oxy hóa nhu cầu oxy sinh hóa đi vào hồ.
Q trình xử lý nước thải trong hồ hiếu khí nhân tạo về cơ bản giống q trình
trong aeroten chỉ khác ở 2 điểm:
+ Khơng dung bùn hoạt tính hồi lưu từ lắng 2. Vì vậy nồng độ bùn trong hồ rất
nhỏ. Có thể coi phản ứng xảy ra là phản ứng bậc 1 trong điều kiện khuấy trộn hồn
chỉnh.
+ Tuổi của bùn được tính bằng thời gian lưu nước trong hồ t = V/Q. Thời gian
lưu gần đúng dựa trên áp dụng môđen của Monod cho hồ khuấy trộn hoàn toàn

Trong một hoặc 2 thập kỷ qua , hồ đã trở nên rất phổ biến với rất nhiều nhiều
người, và với điều đó, vì có nhu cầu mới, kỹ thuật thân thiện với môi trường để duy trì
và trẻ hóa các hồ. Xem xét các chi phí xây dựng một hồ, nó có ý nghĩa kinh tế tốt để
kéo dài tuổi thọ của hồ. Một trong những cách đơn giản nhất và kinh tế nhất để làm
điều này là sử dụng khí.
Sục khí là quá trình thêm oxy cho nước. Duy trì mức độ lành mạnh của oxy hòa
tan (DO), một trong những phần lớn, nếu không phải là thông số chất lượng nước quan
trọng nhất, trong ao trợ của bạn trong sự phân hủy của thực vật mục nát và các nguồn

20


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

khác của chất dinh dưỡng thâm nhập vào hồ của bạn. Phân tích này được thực hiện bởi
các vi sinh vật tại nước/tiếp xúc với đất và tiếp tục tiến hành một vài cm sâu trong đất.
Phân hủy này có thể được thực hiện theo hai cách, hiếu khí và / hoặc kỵ khí. Phân hủy
hiếu khí địi hỏi phải có một nguồn cung cấp liên tục của oxy và thu nhanh hơn là nồng
độ oxy hòa tan gần mức bão hòa. Tỷ lệ suy giảm chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí
khơng phải là nhanh chóng như trong điều kiện hiếu khí và các sản phẩm cuối cùng là
các hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như rượu và axit hữu cơ có mùi hơi (mùi bùn). Nói
cách khác, sự phân hủy chậm hơn và ít hơn trong mơi trường yếm khí hồn chỉnh hơn
trong mơi trường sống hiếu khí mà sản phẩm cuối cùng chính là phân hủy carbon
dioxide. Vì vậy, những gì chúng ta có thể học hỏi là, sự phân hủy nhiều hơn chúng ta
có thể tạo điều kiện, thơng qua việc bổ sung oxy có sục khí, các chất dinh dưỡng ít hơn
sẽ có sẵn cho tảo nở hoa và phát triển nhà máy thủy sản quá mức.
Nguồn cung cấp thiên nhiên, vào những thời điểm, đủ lượng thơng khí và oxy
hịa tan thơng qua gió, mưa, bắn tung tóe nước từ một dịng suối đến hoặc thác nước,
và quang hợp thực hiện bởi thảm thực vật thủy sinh trong hồ. Tuy nhiên, như các chất
dinh dưỡng được bổ sung vào hồ hoặc cơ thể của nước từ các nguồn như dòng chảy,

bụi từ các địa điểm xây dựng, cỏ xén, và lá cây gần đó, nhu cầu oxy tăng lên. Khi
chúng ta tin rằng thực tế là nước mùa hè ấm áp nắm giữ ít oxy hòa tan, và nhu cầu
vềoxy tăng trong thời gian này, sẽ làm cho chết cá, tảo nở hoa, mùi hơi, và xây dựng
của các thảm thực vật trì trệ.
Sục khí có thể giúp thiên nhiên theo kịp với nhu cầu oxy hòa tan và kéo dài
tuổi thọ của hồ. Sục khí làm tăng mức độ oxy hịa tan nên quá trình sinh học bình
thường trong một hệ thống ao có thể trở nên cân bằng. Nó cũng giúp để di chuyển
nước trong khu vực lưu hành thấp (mà nếu khơng có thể xây dựng mức độ khơng
mong muốn của các loại tảo), và tạo điều kiện trộn khắp ao nếu xử lý hóa học là cần
thiết. Trong ngắn hạn, thơng khí cung cấp một cách để giúp làm sạch ao tù đọng và cải
thiện chất lượng nước cho mục đích tưới tiêu.

Hình 1.14. Hồ nhân tạo
Các loại hồ sinh học hiếu khí có thể làm một hoặc nhiều bậc, chiều sâu của các
bậc sau sâu hơn các bậc phía trước. Thiết bị đưa nước vào hồ phải có cấu tạo thích hợp

21


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

để phân phối, điều hịa nước trên tồn bộ diện tích hồ. Thông thường, hồ một bậc
thường được thiết kế với diện tích 0,5 - 0,7 ha; hồ nhiều bậc thì mỗi bậc 2,25 ha; tùy
theo cơng suất mà có thể xây dựng làm nhiều hồ.
I.2.2.3. Các giai đoạn xử lý

Hình 1.15. Q trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Oxi hóa tồn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng
nhu cầu năng lượng của tế bào.

 Giai đoạn 2 (q trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào
 Giai đoạn 3 ( q trình dị hóa): Hơ hấp nội bào
Nguồn nước thải chảy vào với dung tích nhỏ nên chất cặn lắng xuống đáy sẽ
được xử lý bằng những vi sinh vật yếm khí cịn các chất hữu cơ lơ lửng sẽ được vi sinh
vật hấp thụ và phân huy nhờ q trình oxy hóa.
Vi sinh vật hiếu khí tồn tại trong nước tiếp nhận oxy và sản sinh mạnh mẽ, nhờ
vậy mà phân hủy các chất hữu cơ thành các sản phẩm như muối nitrat, nitrit,..
Quá trình quang hợp của tảo sử dụng CO 2, ion NH4+ , photphat nên O2 được
giải phóng, chúng được sử dụng ngược lại cho q trình oxy hóa chất hữu cơ, tạo
thành 1 vịng chuyển hóa vật chất tự nhiên
Ở tầng mặt nước thải, oxy sẽ khuyếch tán từ quá trình quang hợp và khơng khí
nhờ thế q trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra mạnh mẽ. Còn càng sâu xuống đáy của
hồ, thì lượng oxy sẽ giảm dần, do vậy mức độ và tốc quá trình phân hủy chất hữu
cũng sẽ giảm dần.
Cơ sở của phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên là dựa vào hoạt
động sống của hệ vi sinh vật có trong đất, nước mặt để chuyển hóa các hợp chất ơ
nhiễm. Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là các VSV và các thủy sinh
khác. Các chất bẩn được phân hủy thành các khí và nước. Theo độ sâu của ao hồ thì

22


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

lượng oxi đi vào trong nước giảm và DO sấp xỉ 0 ở vùng đáy. Do đó trong ao hồ gồm
cả 3 q trình là hiếu khí, tùy tiện và yếm khí.
Xử lý nước thải trong hồ sinh học thực chất là quá trình xử lý này xử dụng khu
hệ vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, nguyên sinh vật ) tự nhiên có trong nước mặt để làm sạch
nước. Hồ sinh học là dạng xử lý trong điều kiện tự nhiên được áp dụng rộng rãi hơn cả
vì có những ưu điểm như: tạo dòng nước tưới tiêu và điều hòa dịng thải, điều hịa vi

khí hậu trong khu vực, khơng yêu cầu vốn đầu tư, bảo trì, vận hành và quản lý đơn
giản, hiệu quả xử lý cao. Tuy nhiên, nhược điểm của hồ sinh học là yêu cầu diện tích
lớn và khó điều khiển được q trình xử lý, nước hồ thường có mùi khó chịu đối với
khu vực xung quanh.
I.2.2.4. Thiết kế
Hồ ổn định chất thải hiếu khí tốc độ cao vẫn còn đang trong giai đoạn thử
nghiệm của sự phát triển. Mục đích của các hồ này là để chuyển đổi càng nhiều carbon
dioxide vào vật liệu tế bào tảo càng tốt. Theo cách này sự sản xuất protein và oxy tối
đa có thể được duy trì. Thiết kế hồ như vậy là dựa trên tỷ số của diện tích và thể tích,
và dưới những điều kiện thuận lợi một số lượng lớn tảo có thể được phát triển. Tải
trọng hữu cơ trong hồ liên tục hỗn hợp có thể được vượt quá 56g BOD 5/m2 mỗi ngày.
Tuy nhiên, một phạm vi có thể có của giá trị là 10 - 35g BOD 5/m2 mỗi ngày, với hiệu
quả loại bỏ khoảng 70%. Nếu hồ hiếu khí được thiết kế để tạo ra oxy với số lượng
vượt quá chất chảy BOD, hàm lượng phải được trộn trong khoảng 3 giờ mỗi ngày để
giữ bùn không thay đổi trong điều kiện hiếu khí. Trộn với vận tốc khoảng 50 cm mỗi
giây mang lại một nguồn cung cấp bổ sung chất dinh dưỡng cho bề mặt, nơi chúng có
thể được sử dụng hiệu quả nhất với ánh sáng có sẵn. Nó là điều cần thiết với những hồ
hớt và tách tảo từ nước thải, mặt khác tải trọng hữu cơ được cung cấp đến dòng chảy
của các tế bào tảo có thể là vấn đề hiện tại.
Người ta chỉ xử lý các hồ này nước đã được lắng để tránh sự lắng cặn. Độ sâu
của các hồ này không quá 60cm để ánh sáng có thể uyên qua đến đáy bể.
Ở chương này ta chỉ giới thiệu về phương pháp nên ta tập chung vào yếu tố
chính là lượng oxy cung cấp cho hồ từ đó tính diện tích mặt hồ

Oxi  C. f .S

Trong đó:

Oxi: Là lượng oxy cung cấp cho hồ (kg/m3 ngày);
C: Hệ số bằng 2,8.105;

f: Hiệu quả chuyến đổi ánh sáng (%);
S: Cường độ chiếu sáng (calo/cm3 ngày).
Diện tích mặt hồ được tính theo cơng thức:

F

Q.
Q  Sv  2

  1  m 
H
H .k1  S r

23


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải m3/ngày
t: thời gian lưu thủy học, ngày
H: chiều sâu của hồ
Sv: BOD dòng ra, mg/l
St: BOD dòng vào,
k1: hằng số tốc độ phản ứng, phụ thuộc vào nhiệt độ

k1  f t oC   0,3.(1,05)t  20

I.2.2.5. Đánh giá
Ưu điểm:

 Cách xử lý đơn giản, dễ thực hiện
 Hiệu quả, hiệu suất khử fecal coliform cao
 Cần nguồn vốn ít, chi phí rẻ
 Khơng yêu cầu kĩ thuật cao và xử lý hiệu quả
Nhược điểm:
 Do đây quà quá trình tự làm sạch của hồ nhờ các vi sinh vật, do vậy cần
thời gian để q trình đồng hóa và dị hóa thực hiện, tốn thời gian
 Cần có diện tích để xây dựng hồ, hoặc cần xây dựng trạm xử lý nước gần
hồ tự nhiên
 Phù hợp ở các khu công nghiệp, nhà máy, hoặc khu dân cu nhỏ.
I.2.3. Phương pháp yếm khí
I.2.3.1. Quá trình trao đổi chất:

Hình 1.16. Quá trình phân hủy kị khí

24


Nhóm 6 – Cơng nghệ xử lý nước thải (129118)

Q trình phân hủy kỵ khí chất bẩn là q trình diễn ra hàng loạt các phản ứng
sinh hóa phức tạp và có thể chia thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá trình
phân hủy các chất thải hữu cơ như sau:
- Thủy phân: Các phức chất và các chất khơng tan (polysaccharides, protein,
lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino
acid, acid béo).
- Axit hóa: Vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản
như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh
khối mới.
- Axetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa

thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
- Methanol hóa: Acetic, H2, CO2, acid fomic và methanol chuyển hóa thành
methane, CO2 và sinh khối mới.
I.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình phân hủy
- Nhiệt độ: là yếu tố điều tiết cường độ của quá trình. Nhiệt độ tối ưu cho quá
trình này là 35oC. Như vậy quá trình này có thể thực hiện ở điều kiện ấm ( 30-35oC)
hoặc nóng (50-55oC). Khi nhiệt độ dưới 10o C vi khuẩn tạo metan hầu như không hoạt
động.
- Liệu lượng nạp nguyên liệu (bùn) và mức độ khuấy trộn: Nguyên liệu nạp cho
q trình cần có hàm lượng chất rắn bằng 7÷9%. Tác dụng của khuấy trộn là phân bố
đều dinh dưỡng và tạo điều kiện tiếp xúc tốt với các vi sinh vật và giải phóng khi sản
phẩm ra khỏi hỗn hợp lỏng-rắn.
- Tỉ số C/N: Tỉ số C/N tối ưu cho q trình là 25÷30/l
- pH: pH tối ưu cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến 7,5.
Do lượng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trước khi quan sát thấy pH thay đổi,
nên nếu pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì
hàm lượng axit tăng lên dẫn đến kết quả là làm chết các vi khuẩn tạo CH4.
Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của dòng vi khuẩn, thời gian lưu cần đủ để
đảm bảo hiệu suất khử các chất ô nhiễm và điều kiện khơng chứa các hóa chất độc, đặc
biệt là kim loại nặng (Cu,Ni,Zn,...), hàm lượng NH3 và sunfua quá dư cùng một số
hợp chất hữu cơ khác như bảng dưới:

I.2.3.3. Một số loại bể xử lí sinh học bằng phương pháp kị khí
 Cơng trình tự nhiên
- Trong tự nhiên q trình xử lý sinh học kị khí chỉ tồn tại ở dạng ao, hồ kị khí,
thường phải sâu hơn 2m

25