ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ NƯỚC CẤP

ĐỀ TÀI:
XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT KEM

Giảng viên hướng dẫn: TS. Phan Thanh Lâm

Sinh viên thực hiện MSSV
Vũ Hùng Phúc 2011866
Phạm Tuấn Anh 2012612

Thành phố Hồ Chí Minh – 2023

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống của chúng ta hiện nay thì nước là một trong những yếu tố thiết
yếu và không thể thay thế bằng bất cứ vật chất nào khác. Do đó, nguồn nước giữ một
vai trị vơ cùng quan trọng trong đời sống sinh hoạt của con người. Tuy nhiên, việc sử
dụng và xử lý nước cũng đang gặp phải nhiều thách thức và vấn đề. Việc sản xuất và
công nghiệp đang đặt ra nhu cầu lớn về nước, và đồng thời sản xuất cũng tạo ra nhiều
nước thải ơ nhiễm. Do đó, việc xử lý và xả thải nước thải đúng quy trình và chuẩn kỹ
thuật là rất quan trọng. Các doanh nghiệp sản xuất phải tuân thủ các quy định pháp luật
về môi trường, và thực hiện các biện pháp để giảm thiểu tác động của hoạt động sản
xuất đến môi trường nước.

Vấn đề ô nhiễm nước thải từ sản xuất kem là một vấn đề rất nghiêm trọng và
cần được giải quyết một cách hiệu quả để bảo vệ môi trường nước và sức khỏe cộng

đồng. Nước thải sản xuất kem có nồng độ ơ nhiễm khá cao, chủ yếu là các chất hữu
cơ, cặn lơ lửng và các hạt chất lỏng (dầu, mỡ). Hàm lượng N và P trong nước thải gây
nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải, làm thiếu oxy trong nước,
ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảy ra q trình phân hủy kị khí các chất
hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối. Các chất béo tạo lớp váng trên mặt nước, gây
thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu. Ngồi ra nước thải cịn chứa một số chất tẩy
rửa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiết bị…

Chính vì thế đề tài của nhóm: “XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH SẢN XUẤT
KEM” là cần thiết. Việc xử lý và quản lý nước thải sản xuất kem đúng cách sẽ giúp
giảm thiểu tác động đến môi trường và cộng đồng, đồng thời giúp các doanh nghiệp
sản xuất đạt được hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường nước.

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH...................................................................1
DANH MỤC BẢNG BIỂU.................................................................2
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU.......................................................................3

1.1. Tổng quan về ngành chế biến kem...................................................................3
1.1.1. Giới thiệu ngành sản xuất kem...............................................................3
1.1.2. Nguyên liệu trong sản xuất kem.............................................................3
1.1.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất kem.........................................................4

1.2. Các nguồn phát sinh nước thải trong quy trình sản xuất...................................5
1.3. Khả năng gây ô nhiễm của nguồn thải..............................................................6

1.3.1. Tác động của chất ô nhiễm.....................................................................6
1.3.2. Kết luận..................................................................................................7

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ.........8


2.1. Tổng quan các phương pháp xử lý...................................................................8
2.1.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học.............................................................8
2.1.2. Xử lý bằng phương pháp hóa lý.............................................................8
2.1.3. Xử lý bằng phương pháp hóa sinh:.........................................................9

2.2. Các cơng trình xử lý nước thải.......................................................................13

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT KEM...............................................15

3.1. Cơ sở lựa chọn cơng trình xử lý.....................................................................15
3.1.1. Thành phần nước thải...........................................................................15
3.1.2. Yêu cầu xử lý.......................................................................................16

3.2. Đề xuất phương án xử lý................................................................................16

3.3. Kết luận..........................................................................................................22

CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ..........................................23

4.1. Bể UASB........................................................................................................23
4.1.1. Các thông số đầu vào bể UASB:..........................................................23
4.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng cho bể UASB......................................................23
4.1.3. Kích thước bể.......................................................................................24
4.1.4. Ngăn lắng và thiết bị tách pha..............................................................25
Ngăn lắng:........................................................................................................25
Tấm chắn khí:..................................................................................................26
Tấm hướng dòng:.............................................................................................27
4.1.5. Hệ thống phân phối nước:....................................................................27

Ống phân phối nước chính:..............................................................................27
Ống phân phối nước nhánh:.............................................................................28
Ống phân phối nước nhánh nhỏ:......................................................................28
Lỗ phân phối nước:..........................................................................................29
Bơm nước thải vào bể UASB:.........................................................................29
4.1.6. Thu & dẫn nước ra...............................................................................30
Máng thu nước:................................................................................................30
Ống dẫn nước thải sang bể Aerotank:..............................................................30
4.1.7. Lượng khí sinh ra và ống thu khí..........................................................31
Lượng khí sinh ra:............................................................................................31
Ống thu khí nhánh:...........................................................................................32
Ống tập trung khí:............................................................................................32
4.1.8. Bùn và đường ống thu bùn...................................................................33

Lượng bùn sinh ra:...........................................................................................33
Ống xả bùn:......................................................................................................33
Lỗ thu bùn:.......................................................................................................34
Ống thu bùn trung tâm:....................................................................................34
4.1.9. Các thông số thiết kế bể UASB............................................................35
4.2. Bể Aerotank....................................................................................................36
4.2.1. Các thông số đầu vào bể Aerotank:......................................................36
4.2.2. Nhu cầu dinh dưỡng cho bể Aerotank..................................................37
4.2.3. Kích thước bể.......................................................................................37
4.2.4. Bùn.......................................................................................................39
Lượng bùn sinh ra & thải bỏ:...........................................................................39
Tuần hoàn bùn và đường ống dẫn bùn tuần hoàn.............................................40
4.2.5. Lượng khí cung cấp và thiết bị cấp khí.................................................41
Lượng khí cần cung cấp:..................................................................................41
Đĩa thổi khí:.....................................................................................................42
Máy thổi khí nén:.............................................................................................42

Ống phân phối khí chính:.................................................................................43
Ống phân phối khí nhánh:................................................................................44
4.2.6. Dẫn nước..............................................................................................44
Ống dẫn nước vào bể:......................................................................................44
Máng thu nước:................................................................................................44
Ống dẫn nước sang bể lắng 2:..........................................................................45
4.2.7. Các thông số thiết kế bể Aerotank........................................................46

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................47

PHỤ LỤC...........................................................................................48

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất kem........................................................4
Hình 2.1 Các dạng Aerotank........................................................................................11
Hình 2.2 Mơ tả sơ bộ ngun lý hệ thống xử lý cơ bản...............................................14
Hình 3.1 Sơ đồ đề xuất công nghệ xử lý nước thải kem..............................................18

DANH MỤC BẢNG BIỂ
1

Bảng 2.1 Bảng quá trình xử lý từng thành phần của nước thải....................................13
Bảng 3.1 Bảng thành phần tính chất của nước thải đầu vào.........................................15
Bảng 3.2 Bảng thành phần tính chất của nước thải theo QCVN 40:2011/BTNMT.....16
Bảng 3.3 Bảng hiệu xuất xử lý thành phân nước thải của từng cơng trình xử lý..........21
Bảng 4.1.1 Bảng các thông số đầu vào bể UASB........................................................23
Bảng 4.1.2 Bảng thông số thiết kế bể UASB...............................................................35
Bảng 4.2.1 Bảng thông số đầu vào của bể Aerotank....................................................36
Bảng 4.2.2 Bảng các thông số thiết kế bể Aerotank.....................................................46


2

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1.1. Tổng quan về ngành chế biến kem

1.1.1. Giới thiệu ngành sản xuất kem

Ngày nay, các sản phẩm kem như kem que, kem ly, kem ốc quế… đã trở nên
quen thuộc đối với người tiêu dùng và được ưa chuộng với nhiều khách hàng ở nhiều
lứa tuổi.

Hiện nay trên thị trường có những thương hiệu kem nổi tiếng như: Baskin
Robbins, Dairy Queen, Snowee, Bố Già, Bạch Đằng, …

1.1.2. Nguyên liệu trong sản xuất kem

Trong sản xuất kem, việc lựa chọn các nguyên liệu phụ thuộc vào sản phẩm kem,
giá thành nguyên liệu và nguồn cung ứng. Nguyên liệu chủ yếu dùng trong sản xuất
kem là:

+ Đường: Đường được dùng để hiệu chỉnh chất khô và vị ngọt của sản phẩm.
Một số loại đường thường được sử dụng như: đường latose, đường saccaroze, đường
glucose, fructo…

+ Sữa và các sản phẩm từ sữa: Trong sản xuất kem, các loại sữa có thể được sử
dụng như sữa tươi, sữa đặc, sữa bột nguyên cream…chất béo từ sữa như cream, bơ,
chất béo khan…


+ Dầu thực vật: Người ta có thể dùng dầu đậu nành, dầu dừa, dầu hướng dương
hoặc dầu cải để làm nguyên liệu sản xuất một số loại kem. Hàm lượng dầu thực vật có
thể chiếm từ 6 – 10% khối lượng kem thành phẩm

+ Các chất ổn định: Các chất ổn định trong sản xuất kem là những hợp chất ưa
nước, thường có chứa protein hoặc carbonhydrate.

+ Các chất nhũ hóa: Chất nhũ hóa thường là những hợp chất có tính ưa nước và
ưa béo. Trong sữa có chứa một số chất nhũ hóa như lecithine, protein, phosphate…
nhưng với hàm lượng thấp. Lịng đỏ trứng gà cũng là một chất nhũ hóa thơng dụng
trong ngành sản xuất kem, nhưng có giá thành cao.

3

+ Các chất tạo hương: Người ta sẽ dùng các chất có hương khác nhau như các
loại hoa quả tự nhiên, hạt khô (đậu phộng, hạt điều, nho khô, hạt socola…), mức quả,
nước quả…vanilla, dâu, sầu riêng, socola…

+ Chất màu: Mục đích của chất màu là làm tăng màu sắc và vẻ hấp dẫn cho
kem. Có 2 loại chất màu chính: chất màu tự nhiên và chất màu tổng hợp.

+ Các chất khác: Để bảo quản chất lượng kem, người ta bổ sung thêm một số
loại acid hữu cơ như acid citric, acid tatric… để tạo độ chua cần thiết cho kem và ức
chế sự phát triển của một số loại vi sinh có trong kem thành phẩm.
1.1.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất kem

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất kem

Thuyết minh quy trình sản xuất:
Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu


Bột kem rất đa dạng về mùi vị, màu sắc tùy vào nhu cầu, sở thích của khách hàng
mà các cơ sở sẽ chọn loại bột kem có hương vị phù hợp, sau đó cân đối với ngun
liệu khơ hoặc đo thể tích đối với ngun liệu dạng lỏng. Ngồi bột kem cịn có sữa
tươi, nước sạch, vỏ ốc quế, các ngun liệu trang trí.
Bước 2: Phối trộn theo cơng thức hỗn hợp

Mục đích của việc phối trộn là để cho nguyên liệu được hịa trộn đồng nhất, kem
đều vị. Sau khi hồn thành việc chuẩn bị nguyên liệu, các nguyên liệu lỏng sẽ được gia
nhiệt, làm nóng ở nhiệt độ 45 oC, sau đó người ta sẽ cho chất ổn định, chất nhũ hóa
vào, sau đó cho sữa bột vào và trộn đều. Khi nhiệt độ đạt 60 oC thì thêm đường, chất
tạo ngọt vào hỗn hợp nguyên liệu.
Bước 3: Thanh trùng

4

Mục đích của việc thanh trùng là để tiêu diệt, ức chế vi sinh vật, enzym có trong
nguyên liệu. Nhiệt độ thanh trùng là 85 oC.
Bước 4: Ủ kem

Tiếp theo, hỗn hợp nguyên liệu sẽ được ủ ở nhiệt độ từ 2 đến 4 oC trong vòng 5
giờ. Mục đích của việc ủ kem là để protein được hydrate hóa, chất béo được kết tinh
và đơng đặc.
Bước 5: Thêm các nguyên liệu

Để tăng thêm sự đa dạng và mùi thơm hấp dẫn, hỗn hợp kem sẽ được bổ sung
thêm hương trái cây, socolate.
Bước 6: Làm đông lạnh

Hệ thống lọc khí sẽ thổi một lượng khơng khí vào hỗn hợp nguyên liệu để tăng

thể tích hỗn hợp và lanh động một lượng nước của hỗn hợp, tinh thể đá với kích thước
nhỏ và đồng nhất được hình thành.
Bước 7: Để khn, tạo hình

Đổ kem ra các khn với hình dạng đa dạng và được bọc lại bằng giấy chịu dầu
(giấy Glassine) trước khi đưa vào làm cứng và lưu trữ.
Bước 8: Làm cứng và lưu trữ

Kem được làm cứng bằng cách bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn 25 oC trong khoảng
thời gian 30 phút đối với các gói nhỏ và khoảng 6 đến 8 giờ đối với các gói kem lớn.
1.2. Các nguồn phát sinh nước thải trong quy trình sản xuất

Mọi quá trình chế biến sản xuất đều phát sinh các loại chất thải như nước thải,
chất thải rắn và khí thải…có tính chất đặc trưng của loại hình sản xuất đó. Chất thải
này được sinh ra từ:

- Dây chuyền sản xuất
- Hoạt động sinh hoạt của công nhân
- Các máy móc bổ trợ…

5

Hai nguồn phát sinh phía cuối khơng nằm trong quy trình sản xuất, và được kiểm
soát, thu gom để xử lý riêng. Dựa vào mức độ ô nhiễm và lưu lượng phát thải, ta thấy
nước thải từ quy trình sản xuất phát sinh một lượng lớn và thường xuyên nhất. Vì thế,
người ta chủ yếu quan tâm đến tính chất nước thải từ quy trình sản xuất để thiết kế hệ
thống xử lý phù hợp.

Dựa vào quy trình sản xuất, nước thải sản xuất phát sinh từ các công đoạn như:


+ Nhập và chuẩn bị nguyên liệu, trái cây, hạt khô… gọt vỏ, bỏ hạt, thải bỏ
nguyên liệu hư hỏng…làm phát sinh chất thải rắn. Ngồi ra, khâu đóng gói thành
phẩm, dán bao bì… cũng phát sinh một lượng chất thải lớn như thải bỏ bao bì hỏng,
dán nhãn bị hư, đóng hộp bị lỗi cũng thải bỏ…

+ Tẩy rửa các thiết bị khuấy trộn, các bể chứa, máy móc thêm hóa chất… làm
phát sinh nước thải. Đồng thời nước thải này cịn dính lại nhiều cặn bã kem, làm
nguồn nước bị ô nhiễm rất nhiều thành phần hữu cơ, vô cơ.

+ Vệ sinh nhà xưởng, thiết bị sau mỗi ca, hoặc sau mỗi ngày làm việc.

 Lưu lượng và thành phần ô nhiễm của nước thải tại nhà máy thay đổi tùy thuộc
vào nguồn nguyên liệu sử dụng, như loại kem, loại sữa, chất béo hay hương vị khác
nhau của từng loại kem, chất tẩy rửa, phụ gia…và tùy vào mùa vụ của nguyên liệu,
như trái cây theo mùa, hàng nhập từ nước ngoài theo đợt…Vì thế, khi khảo sát thành
phần tính chất nước thải, cần theo dõi trong một thời gian dài, lấy mẫu nước thải phải
có tính đại diện cao để thiết kế hệ thống xử lý phù hợp.

1.3. Khả năng gây ô nhiễm của nguồn thải

1.3.1. Tác động của chất ô nhiễm

Chất hữu cơ: hàm lượng hữu cơ cao trong nước sẽ dẫn đến việc suy giảm ơxi hịa
tan trong nước, ảnh hưởng đến hoạt động sống và phát triển của tôm cá, thủy sinh.
Hơn thế nữa, sự thiếu hụt oxi hòa tan sẽ làm giảm khả năng tự làm sạch cũa nguồn
nước.

Chất rắn lơ lửng (SS): hàm lượng chất vô cơ cao, SS cao sẽ gây cản trở sự xuyên
thấu của ánh sáng mặt trời, làm giảm sự quang hợp của tảo, rong rêu, làm cản trở sự


6

phát triển của chúng. Ngồi ra, SS cao cịn gây nên độ đục cao, mất vẻ cảm quan của
dòng nước.

Chất dinh dưỡng: Nitơ, phốtpho là chất dinh dưỡng quan trọng cho quá trình phát
triển của vi sinh trong các cơng trình xử lý sinh học và của sinh vật dưới nước nói
chung. Nhưng khi nước thải được thải ra sông suối, với hàm lượng N, P quá cao,
chúng sẽ kích thích sự phát triển quá mức của tảo, rong rêu… gây nên hiện tượng phú
dưỡng, làm ô nhiễm thủy vực.

Dầu mỡ: Việc dùng dầu mỡ thực vật trong quy trình sản xuất cũng sinh ra các
ván dầu, dầu mỡ thừa, chất béo, tạo lớp ván nổi trên mặt nước, ngăn cản oxi khuếch
tán vào nước, phát sinh các mùi khó chịu do phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện
thiếu khí…
1.3.2. Kết luận

Nguồn gốc của sự biến đổi môi trường trên thế giới đều do các hoạt động kinh tế,
xã hội, do sự phát triển công nghiệp và hoạt động khai thác không bền vững của con
người. Các hoạt động này một mặt đem lại các lợi ích kinh tế, góp phần cải thiện chất
lượng cuộc sống, nhưng mặt khác lại gây khan hiếm tài nguyên, ô nhiễm và hủy hoại
môi trường sống.

Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch khi tiếp nhận một nguồn thải, nhờ
khả năng tự pha loãng, xáo trộn nguồn nước và hoạt động của các vi sinh vật làm giảm
nồng độ chất ô nhiễm đến một mức độ nhất định. Nhưng khi lưu lượng nguồn thải quá
nhiều, nồng độ quá cao, nguồn nước sẽ mất đi hoặc suy giảm khả năng tự làm sạch đó.
Từ đó gây nên các phản ứng phân hủy, sinh ra các mùi và tạo chất phân hủy thứ cấp,
ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh cũng như sức khỏe của con người. Vì thế, việc xây
dựng một hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy để xử lý nguồn thải trước khi thải vào

thủy vực là rất cần thiết.

7

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

2.1. Tổng quan các phương pháp xử lý
Theo phân tích thành phần nguồn thải như trên, nước thải sản xuất kem chủ yếu

chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi các yếu tố như ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, rác, cát bụi, dầu
mỡ…Vì thế các phương pháp được đề xuất để nghiên cứu khả năng xử lý phù hợp với
nguồn thải này là:

- Xử lý bằng phương pháp cơ học.
- Xử lý bằng phương pháp hóa lý.
- Xử lý bằng phương pháp sinh học.
2.1.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học.

Xử lý cơ học được đặt ở đầu hệ thống xử lý, nhằm loại bỏ các chất rắn, vô cơ và
hữu cơ, dầu mỡ, nhựa, tạp chất nổi, rác…Tùy theo đặc điểm các loại cặn trong rác
thải, các cơng trình xử lý cơ học thường được sử dụng là:

- Song chắn rác (thô, mịn, tinh…)
- Bể lắng cát, các loại bể lắng: lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm…
- Bể điều hòa lưu lượng, bể trung hòa (acid hoặc kiềm)
- Bể tách dầu mỡ

Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào kích thước rác, hạt lơ lửng, tính
chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và độ sạch cần thiết phải đạt
được theo yêu cầu của nơi tiếp nhận.

2.1.2. Xử lý bằng phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lí nước thải bằng phương pháp hố lí là áp dụng các
q trình vật lý và hố học để loại bớt các chất ô nhiễm (các hạt lơ lửng phân tán (rắn
và lỏng), khí tan, chất vơ cơ và hữu cơ hòa tan trong nước thải) ra khỏi nước thải. Các
cơng trình thích hợp được đề xuất như: bể tuyển nổi, keo tụ, tạo bông…

8

2.1.3. Xử lý bằng phương pháp hóa sinh:

Bản chất của phương pháp này là ứng dụng vi sinh vật có trong nước thải, chủ
yếu là vi khuẩn dị dưỡng. Chúng sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn, chuyển hóa chất
hữu cơ, chất độc hại thành chất vơ cơ, khí đơn giản và nước. Vì thế, phương pháp này
được ứng dụng và đạt hiêu quả cao khi xử lý nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ hịa
tan và một số chất vơ cơ như H2S, NH3, Sunfua, Nitrit… Một số chất hữu cơ có khả
năng bị oxi hóa dễ dàng, cịn một số chất khác hồn tồn khơng bị oxi hóa hoặc oxi
hóa rất chậm. Dựa vào đó người ta có thể chia ra làm 2 loại: chất hữu cơ dễ phân hủy
sinh học và chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.

Để xác định khả năng xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, ta thiết lập tỉ
lệ BOD và COD. Nếu BOD/COD > 0,5 thì nước thải có khả năng được xử lý bằng
phương pháp sinh học. Tuy nhiên, nước thải này không được chứa các chất độc hại và
các tạp chất muối kim loại nặng. Đối với các chất vô cơ, người ta vẫn phải thiết lập
ngưỡng giá trị tối đa để không gây độc cho vi sinh.

Có 2 phương pháp chính để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là hiếu
khí và kị khí.

- Hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh hiếu khí, vi sinh vật được gieo cấy trong bùn

hoạt tính hoặc màng sinh học.

- Kị khí: là phương pháp xử lý khơng cần oxi. Chúng cịn được áp dụng chủ yếu
để phân hủy cặn.

Các q trình sinh học có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hay ở trong các
cơng trình nhân tạo.

a/ Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

Các ví dụ tiêu biểu:

- Các cánh đồng tưới
- Cánh đồng lọc
- Ao sinh học

9

Tuy nhiên, vì diện tích đất xây dựng cho các cơng trình này thường lớn, mà nhà
máy thường không đáp ứng đủ, nên các cơng trình tự nhiên này ít được áp dụng.
b/ Xử lý nước thải trong cơng trình nhân tạo.

 Hiếu khí:
Bể Aerotank: nước thải được sục khí và hịa trộn với bùn hoạt tính. Có rất nhiều

dạng bể Aerotank như: 1 bậc khơng tái sinh và có tái sinh bùn, 2 bậc khơng tái sinh và
có tái sinh bùn…

Nguyên lý chung:
Sau khi được lắng bớt 1 phần cặn lơ lửng ở các khâu xử lý trước, nước thải được

bơm vào bể Aerotank để xử lý, tại đây có tiến hành thổi khí nhằm tăng lượng oxi hịa
tan, giúp q trình hiếu khí diễn ra mạnh và hồn tồn hơn. Sau đó, nước thải có chứa
bùn được đưa về bể lắng đợt 2 nhằm tách riêng bùn và nước. Phần lớn bùn hoạt tính
tuần hồn được quay trở lại bể Aerotank và lượng bùn dư đưa về bể xử lý bùn.

10

Hình 2.1 Các dạng Aerotank

Trong đó:

a) Aerotank 1 bậc, khơng tái sinh bùn b) Aerotank 1 bậc, có tái sinh bùn

c) Aerotank 2 bậc, khơng tái sinh bùn d) Aerotank 2 bậc, có tái sinh bùn

1-Bể Aerotank 4-Bể tái sinh bậc 1

2-Bể lắng 5-Bể Aerotank bậc 2

3-Trạm bơm bùn 6-Bể tái sinh bậc 2

Thiết bị lọc sinh học (nhỏ giọt, cao tải, hoặc lọc với vật liệu lọc ngập trong
nước): nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ bởi màng vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ
oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn năng lượng cho sự phát triển.

Nguyên lý chung:

Thiết bị lọc sinh học là thiết bị được bố trí đệm và cơ cấu phân phối nước cũng
như khơng khí. Trong thiết bị lọc sinh học, nước thải được lọc qua lớp vật liệu bao phủ
bởi màng vi sinh vật. Vi sinh trong màng sinh học sẽ oxi hóa các chất hữu cơ, sử dụng

chúng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng. Như vậy chất dinh dưỡng được tách ra
khỏi nước, còn khối lượng màng sinh học tăng lên.

Vật liệu đệm có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần lớn, như
sỏi, đá, ống nhựa, sợi nhựa, sơ dừa…

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong thiết bị lọc sinh học là:

- Bản chất các chất hữu cơ ô nhiễm
- Vận tốc oxi hóa, cường độ thơng khí

11

- Tiết diện màng sinh học
- Thành phần vi sinh
- Diện tích và chiều cao thiết bị
- Đặc tính vật liệu đệm (kích thước, độ xốp, bề mặt phân riêng…)
- Tính chất vật lý của nước thải, nhiệt độ của quá trình, tải trọng thủy lực…
- Cường độ tuần hoàn, sự phân phối nước thải Những vật liệu được sử dụng làm

giá thể thường là các vật liệu trơ như cát sỏi, gốm, xỉ quặng hoặc chất dẻo…
 Kị khí (yếm khí):

Được ứng dụng để lên men cặn tạo thành trong xử lý hóa sinh nước thải sản xuất,
cũng như để xử lý bậc 1 nước thải rất đậm đặc (BOD = 4 – 5 g/l), chứa các chất hữu
cơ có thể bị phân hủy bởi các vi sinh yếm khí. Thường là bước xử lý trước xử lý hiếu
khí.

Q trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí ngày càng được ưa
chuộng vì những ưu điểm nổi bật của chúng so với các phương pháp thông thường

khác như:

- Ít tiêu hao năng lượng trong quá trình hoạt động
- Giá thành vận hành thấp hơn, tự sản sinh năng lượng có thể thu hồi sử dụng

dưới dạng biogas.
- Sản sinh ít bùn thừa, làm giảm khó khăn trong việc xử lý bùn thải.
- Nhu cầu sử dụng chất dinh dưỡng của các vi sinh vật cũng ít hơn, là ưu điểm

nổi bật đối với xử lý các loại nước thải thiếu hụt chất dinh dưỡng.
- Vận hành ở tải trong hữu cơ cao, do đó làm giảm kích thước cơng trình.

Bể UASB: UASB là bể kỵ khí lớp bùn chảy ngược dòng (Upflow Anaerobic
Sludge Blanket reactor). Nước thải chuyển động từ dưới lên đi qua lớp bùn vi sinh kỵ
khí lơ lửng.

Nguyên tắc: gồm 2 quá trình là phân hủy và lắng kết hợp. Trong điều kiện kỵ
khí, các chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị phân hủy thành các hợp chất có khối lượng
phân tử nhỏ hơn, hình thành các khí như CH4, CO2, tạo nên sự xáo trộn bên trong bể.
Các hạt bùn đã được tách khí sẽ rơi xuống lại tầng bùn lơ lửng. Nồng độ bùn trong bể

12

có thể lên đến 10 – 40 g/l. Sự hình thành bùn hạt làm tăng khả năng xử lý nước thải.
Quá trình hình thành bùn hạt phụ thuộc nhiều vào bản chất nước thải, pH, dinh dưỡng,
nhiệt độ, điều kiện vận hành…

Trong các công trình xử lý, kiểu cơng trình xử lý được chọn phụ thuộc vị trí nhà
máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp nước, lưu lượng thành phần và nồng độ ô nhiễm
của nước thải.


2.2. Các cơng trình xử lý nước thải

Hoạt động sản xuất trong công nghiệp không thể tránh khỏi việc phát sinh chất
thải, nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, muốn thải bỏ vào thủy vực thì nước thải phải
được xử lý. Do vậy, nước thải từ các quy trình sản xuất phải được thu gom đến cơng
trình xử lý tập trung của nhà máy.

Việc lựa chọn quy trình cơng nghệ xử lí thích hợp phải dựa vào thành phần, tính
chất của nước thải, bản chất của các chất nhiễm bẩn, các điều kiện địa lí, khả năng của
nhà máy, yêu cầu của nguồn tiếp nhận… Theo đó, người ta chia q trình xử lí thành
các cơng đoạn chính như sau:

Bảng 2.1 Bảng quá trình xử lý từng thành phần của nước thải.

Thành phần Quá trình xử lý
Cặn lơ lửng Song chắn rác, lắng cát, lắng, tuyển nổi, kết tủa hóa
học, lọc.
Chất hữu cơ dễ phân hủy Sinh trưởng lơ lửng hiếu khí, kỵ khí
sinh học Sinh trưởng bám dính hiếu khí, kỵ khí.
Hồ sinh học
Oxi hóa hóa học, lọc màng...

Chất dinh dưỡng:

- Nitơ Oxi hóa hóa học (chlorine), sinh học lơ lửng nitrate
hóa và khử nitrate, sinh học bám dính nitrate hóa và
khử nitrate.

Tách khí (air stripping), trao đổi ion.


Xử lý hóa học, xử lý sinh học.

13

- Phốtpho Xử lý hóa học – sinh học

Vi sinh gây bệnh Khử trùng bằng các hợp chất oxi hóa mạnh như:
Keo và cặn lơ lửng chlorine, chlorine dioxide, Ozone, bức xạ UV.
Mùi Phân tách màng, xử lý hóa học (keo tụ tạo bông)
Hấp thụ hóa học, hấp phụ than hoạt tính.
Lọc phân ủ

Hình 2.2 Mơ tả sơ bộ ngun lý hệ thống xử lý cơ bản
14