Đại học quốc gia hà nội
trờng đại học khoa học tự nhiên
khoa môI trờng
Môn học: Công nghệ môI trờng
Bài tập
Ao hồ sinh học trong xử lí nớc thải
Cán bộ hớng dẫn: PGS.TS Trịnh Thị Thanh
Thực hiện: Văn Hữu Tập
Hà nội 4 - 2007
Mở đầu
Các loại nớc thải chứa nhiều tạp chất bẩn có bản chất khác nhau gây ô
nhiễm môi trờng nớc. Vì vậy, nớc thải trong bất cứ trờng hợp nào cũng không
đợc phép đổ vào nguồn nớc nh ao, hồ, sông ngòi. Muốn nớc thải đổ vào các
thuỷ vực này cần phải tiến hành xử lí. Mục đích xử lí nớc thải là khử các tạp
chất để nớc sau khi xử lí đạt tiêu chuẩn chất lợng cho việc sử dụng lại, xả vào
nguồn hoặc dùng nuôi trồng thuỷ sản.
Do vậy, nớc thải đô thị và sinh hoạt nói chung, nớc thải công nghiệp cần
phải thu gom đa đến nơi tập trung ở ngoài khu dân c để xử lí, sau đó xả vào
các thuỷ vực của nguồn nhận, phơng pháp xử lí nớc thải tiếp nối với dây
chuyền sản xuất. Sau khi xử lí đạt yêu cầu, nớc thải đợc phép đổ vào nguồn.
Có nhiều phơng pháp xử lí nớc thải nh phơng pháp hoá học (trao đổi
ion, trung hoà, hấp phụ.). Tuy nhiên, xử lí nớc thải bằng biện pháp sinh học
cũng rất đợc u chuộng và mang lại hiệu quả cao.
Phơng pháp xử lí nớc thải bằng biện pháp sinh học dựa trên cơ sở hoạt
động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ trong nớc thải. Do đó, khi sử
dụng phơng pháp này thì nớc thải phải là môi trờng sống của quần thể vi sinh
vật phân huỷ các chất hữu cơ. Nớc thải phải không có chất độc làm chết hoặc
ức chế hoàn toàn hệ vi sinh vật trong đó. Ví dụ muối của kim loại nặng ảnh h-
ởng nhiều tới đời sống của của vi sinh vật, nếu nồng độ vợt quá giới hạn chịu
đựng của chúng thì hoạt động sinh hoá của vi sinh vật bị giảm, không thể sinh
trởng đợc và có thể bị chết. Chất hữu cơ có trong nớc thải phải là chất ding d-

ỡng nguồn cacbon và năng lợng cho vi sinh vật nh các hợp chất hidrocacbon,
protein, lipit hoà tan. Trong trờng hợp nớc thải chứa nhiều chất cha tan nh
xenlulozơ, hemixenlulozơ, protein, tinh bột phải đa vào quá trình xử lí sinh
học kị khí.
Bên cạnh các chất dễ bị phân huỷ còn rất nhiều chất chỉ bị oxi hoá một
phần hoặc thậm chí hầu nh hoàn toàn không bị phân huỷ. Các chất hữu cơ tự
nhiên có lignin là khó bị phân huỷ, kitin hầu nh không bị phân huỷ, sừng,
móng, tóc Các chất hữu cơ tổng hợp từ hidrocacbon, alcol, aldehyt, este
có chất bị phân huỷ chậm, có chất hầu nh không bị phân huỷ.
Có 3 nhóm vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ bền vững là:
- Nhóm vi sinh vật phân huỷ các hợp chất hữu cơ mạch hở nh alcol
mạch thẳng, aldehyt và axit.
- Nhóm vi sinh vật phân huỷ các hợp chất thơm: benzen, toluen, phenol,
xylen
- Nhóm vi sinh vật phân huỷ dãy polymetyl, parafin của dầu mỏ.
Các chất hữu cơ có đặc điểm:
- Các chất có phân tử lớn, có nhiều mạch nhánh trong cấu trúc là những
chất không bị oxi hoá sinh học.
- Những chất có C ở trung tâm dù chỉ có một liên kết C-H thì cũng dễ bị
oxi hoá hơn (ảnh hởng cấu trúc nhóm của phân tử đến quá trình oxi hoá bị
giảm).
- Trong liên kết C-H nếu thay H bằng nhóm alkyl hoặc các nhóm aryl
thì sẽ khó bị oxi hoá hơn.
2
- Ngoài cacbon, nếu mạch có những nguyên tử khác nhau thì sẽ làm cho
chất hữu cơ bền vững hơn với quá trình oxi hoá sinh học.
Để có thể làm sạch nớc thải thì biện pháp dùng hệ vi sinh vật mang lại
nhiều hiệu quả trong công nghệ môi trờng. Có hai quá trình xử lí cơ bản là
hiếu khí và kị khí. Hai quá trình này có thể áp dụng trong phơng pháp xử lí n-
ớc thải bằng biện pháp ao hồ sinh học. Đó chính là ao hồ sinh học.

ao hồ sinh học
Hồ sinh học còn đợc gọi là hồ oxi hoá hoặc hồ ổn định (Waste Water
Stabilization ponds and lagoons). Đó là một chuỗi gồm 3 đến 5 hồ. Đây là ph-
ơng pháp xử lí đơn giản nhất, rẻ tiền nhất, hiệu quả khá cao và quản lí cũng
đơn giản.
1. Nguyên lí hoạt động
Nguyên lí của phơng pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của nớc nhờ
hoạt động của hệ vi sinh vật và các thuỷ sinh khác. Các chất nhiễm bẩn bị
phân huỷ thành các chất khí và nớc. Do đó, quá trình làm sạch không phải
thuần nhất là quá trình hiếu khí mà còn có cả quá trình kị khí và hỗn hợp (cả
kị khí và hiếu khí).
Có thể tóm tắt quá trình này nh sau:
Nớc thải loại bỏ rác, cát sỏi Các ao hồ sinh học Nớc đã xử lí.
Nớc thải chảy qua hệ thống ao hồ trên với một vận tốc không lớn. Trong
hồ nớc thải đợc làm sạch bằng các quá trình tự nhiên bao gồm cả tảo và các vi
khuẩn nên tốc độ oxi hoá chậm, đòi hỏi thời gian lu thuỷ lợng lớn. Các vi sinh
vật sử dụng oxi sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxi đợc hấp thụ từ
không khí để phân huỷ các chất thải hữu cơ. Còn tảo sử dụng CO
2
, NH
4
+
, phốt
phat đợc giải phóng ra trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ để thực hiện
quá trình quang hợp.
*. u - nhợc điểm của phơng pháp:
Ưu điểm:
- Đây là phơng pháp rẻ nhất, dễ thiết kế, dễ xây dựng và dễ vận hành;
không đòi hỏi cung cấp năng lợng (sử dụng năng lợng Mặt Trời).
- Phơng pháp này có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh nhiễm

trong nớc thải xuống tới mức thấp nhất.
- Phơngg pháp này có khả năng loại đợc các chất hữu cơ, vô cơ tan
trong nớc thải.
3
- Hệ vi sinh vật hoạt động chịu đợc nồng độ các kim loại nặng tơng đối
cao (>30mg/l).
Nhợc điểm:
- Thời gian xử lí khá dài (có khi tới 30 đến 50 ngày).
- Đòi hỏi mặt bằng rộng.
- Trong quá trình xử lí phụ thuộc nhiều vào điều kịên tự nhiên nh thời
tiết, khí hậu. Nhiệt độ thấp của mùa đông sẽ kéo dài thời gian và hiệu quả làm
sạch hoặc gặp ma sẽ làm tràn ao hồ gây ô nhiễm các thành phần khác.
- Ao hồ sinh học, đặc biệt là ao hồ kị khí thờng sinh ra các mùi hôi thối
khó chịu làm ảnh hởng đến môi trờng xung quang.
2. Các loại ao hồ sinh học
2.1. Ao hồ hiếu khí
Ao hồ hiếu khí là loại ao nông 0,3-0,5m có quá trình oxi hoá các chất
bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh vật hiếu khí.
Ao hồ hiếu khí có hai loại chủ yếu là: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm
thoáng nhân tạo.
2.1.1. Hồ hiếu khí tự nhiên
Oxi từ không khí dễ dàng khuyếch tán vào lớp nớc phía trên, đồng thời
dới tác dụng của ánh sáng Mặt trời tảo phát triển, quang hợp tạo ra oxi. Để
đảm bảo cho ánh sáng qua nớc, chiều sâu hồ phải nhỏ, thờng là 30-40cm. Do
chiều sâu nh vậy nên diện tích của hồ càng lớn càng tốt. Tải của hồ (BOD)
khoảng 250-300 kg/ha.ngày. Thời gian lu của nớc từ 3-12 ngày.
Do ao nông, diện tích lớn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ nớc
trong ao (từ mặt thoáng đến đáy). Nớc lu trong hồ tơng đối dài, hiệu quả làm
sạch có thể tới 80-95%.
Diện tích hồ đợc tính bằng công thức:



Trong đó:
Q: Lu lợng nớc thải, m
3
/ngày;
t: Thời gian lu thuỷ lực, ngày;
H: Chiều sâu của hồ, m.
2.1.2. Hồ làm thoáng nhân tạo
Nguồn oxi cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí trong nớc hoạt động là các
thiết bị khuấy cơ học hoặc khí nén (chủ yếu là khuấy cơ học). Nhờ vậy, mức
4
F =
Q.t
H
,(m
2
)
độ hiếu khí trong hồ sẽ mạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn (2-
4,5m). Tải BOD của hồ khoảng 400kg/ha.ngày. Thời gian nớc lu trong hồ
khoảng 1-3 ngày có khi dài hơn.
Quá trình xử lí nớc thải trong hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo về cơ
bản giống quá trình xử lí trong aeroten, chỉ khác hai điểm:
+ Không dùng bùn hoạt tính hồi lu từ bể lắng. Vì vậy nồng độ bùn
trong hồ là rất nhỏ. Có thể coi phản ứng BOD ở đây là phản ứng bậc một xẩy
ra trong điều kiện khuấy trộn hoàn chỉnh.
+ Tuổi của bùn
c
tính bằng thời gian lu nớc trong hồ:


Trong đó:
V: Thể tích bể, m
3
;
Q: Lu lợng dòng thải. m
3
/ngày;
t: Thời gian lu nớc thải, ngày.
Khả năng khử BOD
5
tính theo công thức:

trong đó: S
0
và S là BOD
5

trớc và sau khi xử lí (vào và ra hồ) tính
bằng mg/l;
t: thời gian lu nớc (ngày);
K
T
: Phụ thuộc vào nhiệt độ T
0
C:
K
T
= K
20
.

(T 20)
(3)
Với T>10
0
C thì K
T
= K
20
. 1,07
T 20
là hằng số, với hồ tự nhiên = 1,035 - 1,0784, với hồ
hiếu khí nhân tạo = 1,045.
T: Nhiệt độ của nớc trong hồ (
0
C).
K
20
: Hằng số tốc độ xử lí BOD
5
theo phản ứng bậc một
(ngày
- 1
) ở 20
0
C.
Hằng số K
20
dao động từ 0,3-0,5 phụ thuộc vào chất lợng nớc thải, cờng độ
khuấy trộn và nhiệt độ nớc).
- Lợng bùn hoạt tính sinh ra trong hồ do quá trình khử BOD tính theo công

thức:

5
S
S
0
L
1+K
T
.t
=
(2)
Y(S
0
S)
1 + K
d
t
X =
(1)(4)
(mg/l)
V
Q
V
t =
Q
(1)
K
d
: Hệ số phân huỷ nội nào (ngày

-1
).
Y: Hệ số tạo bùn max tính theo bùn đợc tạo ra khi khử 1 mg BOD
5
(mg/mg)
* Chất lợng nớc sau khi xử lí:
+ Nồng độ BOD
5
giảm từ S
0
(mg/l) xuống S (mg/l) ở đầu ra.
+ Cặn lắng gồm chất rắn lơ lửng (SS) với bùn X(mg/l) tạo thành và có
thể thêm sinh khối tảo.
- Lợng oxi cần thiết:
Lợng oxi cần thiết gồm phần để khử BOD, oxi hoá NH
4
+
thành NO
3
-
đ-
ợc tính theo công thức:


Trong đó:
OC
0
: Lợng oxi cần thiết ở điều kiện chuẩn của phản ứng là 20
0
C.

Q : Lợng nớc thải cần xử lí (m
3
/ngày).
S
0
: BOD
5
đầu vào (g/m
3
).
S : BOD
5
đầu ra (g/m
3
).
f : Hệ số chuyển đổi BOD
5
ra COD hay BOD
20
, thờng là f = 0,45-
0,68.
P
X
: Phần sinh khối ra ngoài xả heo bùn d = Y
b
Q(S
0
-S)10
3
(kg/ngày)

1,42 : Hệ số chuyển từ sinh khối ra COD.
N
0
: Tổng N đầu vào (g/m
3
).
N : Tổng N đầu ra (g/m
3
).
Lợng oxi cần thiết trong điều kiện thực tế đợc tính theo công thức:
Trong đó:
: Hệ số điều chỉnh sức căng bề mặt theo hàm lợng muối. Đối với
nớc thải thờng lấy =1.
C
sh
: Nồng độ oxi bão hoà trong nớc sạch ở T
0
C (mg/l).
6
OC
0
=
Q(S
0
- S)
100f
- 1,42P
X
+
4,57Q(N

0
- N)
1000
(Kg O
2
/ngày)
(5)
OC
t
=OC
0
C
s20
C
sh
- C
d
1

1,024
(T-20)

1

. (6)
C
s20
: Nồng độ oxi bão hoà trong nớc sạch ở 20
0
C (mg/l).

C
d
: Nồng độ oxi cần duy trì trong hồ sinh học (mg/l).
: Hệ số điều chỉnh lợng oxi tổn hao do các phân tử có trong nớc
thải, nh chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích th-
ớc hồ = 0,6 - 0,94.
- ảnh hởng của nhiệt độ tính theo công thức:
T
i
: Nhiệt độ của nớc thải ở đầu vào (
0
C).
T
a
: Nhiệt độ không khí trên mặt hồ (
0
C).
A : Diện tích mặt hồ.
f : Hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào cờng độ khuấy, độ ẩm không khí thờng
lấy là 0,5.
Trong thực tế, xây ngăn hồ sục khí với trang bị bộ sục khí hợp lí sẽ cho
hiệu quả xử lí cao. Ngợc lại, sự phân tán bông kết của bùn hoạt tính thấp (độ
tuổi bùn hoạt tính nhỏ, mức độ ổn định bị hạn chế) cũng nh sự phát triển của
tảo làm cản trở sự phân tán các chất lơ lửng. Do vậy, khi xử lí nớc thải đô thị,
nồng độ các chất huyền phù dao động trong khoảng 50-20mg/l.
Sau hồ sục khí nên xây dựng 1 bể lắng (lắng 2) sẽ giảm đợc chỉ số này.
Thời gian lu nớc ở hồ sục khí khoảng 10 ngày, trong điều kiện khí hậu ôn hoà
giảm BOD đợc 80-90%, nếu ở nhiệt độ cao hơn sẽ rút ngắn đợc thời gian.
Hiệu quả khử vi khuẩn phụ thuộc vào thời gian lu nớc ở trong hồ. Về mặt này,
hồ có sục khí không bằng các ao hồ tự nhiên khác. Chính vì vậy, các ao hồ tự

nhiên còn có tên là các ao hồ ổn định.
Bể lắng 2 có thể làm bằng đất, sâu từ 1-2m, nền đất hoặc đáy lát đá
hoặc tấm bê tông, nếu nền đất yếu có hiện tợng xói lở. Không nên để lu nớc
trong bể lắng quá 2 ngày để tránh rong tảo phát triển.
2.2. Ao hồ kị khí
Ao hồ kị khí là loại ao sâu, ít có hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các
vi sinh vật kị khí hoạt động sống không cần oxi của không khí. Chúng sử dụng
oxi ở các hợp chất nh nitrat, sulfat để oxi hoá các chất hữu cơ thành các axit
hữu cơ, các loại rợu và khí CH
4
, H
2
S, CO
2
và nớc.
7
T(
0
C) =
AfT
a
+ AT
i
Af + Q
(7)
Ao hồ kị khí thờng dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng ở vùng đáy. Đặc
tính của nớc thải đợc xử lí bằng phơng pháp yếm khí là có hàm lợng chất hữu
cơ cao, cụ thể là protein, mỡ, có nhiệt độ tơng đối cao, không chứa các chất
độc và đủ các chất dinh dỡng.
Nguyên tắc tạo điều kiện yếm khí và làm việc của hồ đợc minh hoạ trên

hình 1.
Hình 1. Sơ đồ một hồ yếm khí xử lí nớc thải chế biến thịt
ở đây, các vi khuẩn yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ thành các sản
phẩm cuối cùng ở dạng khí là CO
2
và CH
4
, thêm vào đó là hợp chất trung gian
phát sinh mùi nh các axit hữu cơ, H
2
S
Để duy trì điều kiện kị khí và giữ ấm nớc trong hồ những ngày mùa
đông giá lạnh, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2-6m, thông thờng lấy ở khoảng
2,5-3,5m).
Khi xây dựng hồ kị khí thờng tính toán theo kinh nghiệm: chiều sâu nh
trên đã đề cập, diện tích mặt thoáng không cần lớn (thờng vào khoảng 10-20%
diện tích ào hồ tuỳ tiện). Thời gian lu nớc có thể là dài, nhng cần tính toán sao
cho mùa hè chỉ cần lu nớc từ 1,5 đến 2 ngày và mùa đông là 5 ngày. BOD
trong hồ này trong mùa hè có thể khử tới 65-80% và mùa đông có thể khử tới
45-65%. Cửa dẫn nớc vào ao hồ nên đặt chìm đảm bảo cho việc phân bố đồng
đều trong hồ. Cửa xả nớc ra khỏi hồ theo nớc thải.
Vấn đề vận hành thờng gặp đối với loại hồ này là sự giảm nhiệt độ do
mặt nớc hồ không đợc lớp dầu mỡ phủ kín để cách nhiệt và tránh tác động
khuấy trộn của gió. Nếu hồ yếm khí đợc vận hành đúng sẽ không phát sinh
mùi làm ô nhiễm môi trờng xung quanh.
Các nhà nghiên cứu Israel, Châu Phi và Châu úc đã đa ra số liệu thiết
kế hồ ở điều kiện nhiệt độ lớn hơn 20
0
C nh ở bảng dới đây:
8

4,5m
Dòng vào
Hoạt động mạnh với 3-4% chất hữu cơ
Bề mặt phân chia bùn nứôc
Vùng bùn và các vi khuản yếm khí
Dòng ra
Lớp dầu mỡ và các vật nổi
Lớp n ớc trong với 0,1% chất rắn hữu cơ
Thời gian lu (ngày)
Hiệu suất giảm BOD (%)
1 50
2,5 60
5 70
Thời gian tối u thờng chọn là 5 ngày.
Ưu điểm của xử lí yếm khí so với xử lí hiếu khí là sinh ra ít bùn hơn và
không cần thiết bị thông khí, nhng nhợc điểm của nó là phân huỷ không triệt
để nên chất thải cần đợc xử lí bằng quá trình thứ cấp là quá trình hiếu khí. Mặt
khác quá trình phân huỷ yếm khí cần nhiệt độ khá cao.
Hồ yếm khí đã đợc ứng dụng thành công trong xử lí nớc thải ở các lò
mổ chế biến thịt, một loại nớc thải có hàm lợng BOD đến 1400mg/l, hàm lợng
dầu mỡ đến 500g/l và pH trung tính.
Tuy nhiên, có thể kết hợp phơng án xử lí yếm khí với quá trình hiếu khí.
Sau đây là một vài phơng án kết hợp với các loại hồ để xử lí nớc thải ở các khu
vực nhiệt đới:
Hình 3. Một số phơng án kết hợp các loại hồ để xử lí nớc thải
A. Hồ yếm khí; F. Hồ oxi hoá tuỳ tiện; M. Hồ xử lí cấp III.
Các hồ xử lí cấp III đóng vai trò quan trọng lớn trong việc khử các vi
khuẩn gây bệnh. Vì vậy, các sơ đồ hệ thống hồ ở trên thời gian lu ở mỗi hồ là
5 ngày có thể cho dòng thải cuối cùng đáp ứng tiêu chuẩn nớc dùng trong
nông nghiệp.

2.3. Ao hồ tuỳ tiện
Loại ao hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đó là loại kết hợp có hai quá
trình song song, phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ hoà tan có đều ở trong nớc
và phân huỷ kị khí (sản phẩm chủ yếu là CH
4
) cặn lắng vùng đáy.
Trong hồ thờng xẩy ra các quá trình sau:
+ Oxi hoá các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật hiếu khí ở lớp nớc phía
trên của hồ.
+ Quang hợp của tảo ở lớp nớc phía trên.
+ Phân huỷ chất hữu cơ của các vi khuẩn yếm khí ở đáy hồ.
9
Dòng ra
F M M M

N ớc thải
Dòng ra
A M F M M

N ớc thải
Đặc điểm của ao hồ tuỳ tiện xét theo chiều sâu có 3 vùng: lớp trên là
vùng hiếu khí (vi sinh vật hiếu khí hoạt động), vùng giữa là vùng kị khí tuỳ
tiện (vi sinh vật tuỳ tiện hoạt động) và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí (vi
khuẩn lên men metan hoạt động).
Nguồn oxi cần thiết cho quá trình oxi hoá các chất hữu cơ nhiễm bẩn
trong nớc nhờ khuếch tán qua mặt nớc do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dới
tác dụng của ánh sáng Mặt trời. Nồng độ oxi hoà tan ban ngày nhiều hơn ban
đêm. Vùng hiếu khí chủ yếu ở lớp nớc phía trên mặt ao hồ có độ sâu tới 1m.
Vùng kị khí xẩy ra ở lớp đáy hồ. Tại đây các chất hữu cơ bị phân huỷ kị
khí sinh ra các khí CH

4
, H
2
S, H
2
, N
2
, CO
2
(chủ yếu là CH
4
). Do vậy quá trình
phân huỷ kị khí các chất hữu cơ còn gọi là quá trình lên men metan. Quá trình
này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. ở nhiệt độ cao, quá trình lên men metan
xảy ra nhanh hơn. Phân huỷ kị khí các chất hữu cơ thờng sinh ra các sản phẩm
dạng khí có mùi thổi khó chịu và có thể còn bị cháy nổ hoặc gây nhiễm độc
bầu không khí, có khi gây chết ngời khi ngửi phải hỗn hợp khí thoát ra từ các
bể kị khí với nồng độ cao.
Trong hồ thờng hình thành hai tầng phân cách nhiệt: tầng nớc phía trên
có nhiệt độ cao hơn tầng dới. Tầng trên có tảo phát triển, tiêu thụ CO
2
làm cho
pH chuyển sang kiềm (có khí tới 9,8). Tảo phát triển mạnh thành lớp dày rồi
chết và tự phân huỷ làm cho nớc thiếu oxi hoà tan, ảnh hởng đến vi sinh vật
hiếu khí, còn các vi sinh vật kị khí tuỳ tiện hoạt động mạnh. Trong trờng hợp
này nên khuấy đảo nớc hồ để tránh cho hồ quá tải chất hữu cơ.
Xây dựng hồ nên chọn chiều sâu khoảng 1-1,5m, tỉ lệ chiều dài và
chiều rộng là 1:1 hoặc 2:1. Những nơi có nhiều gió, diện tích hồ nên cho rộng,
còn những nơi ít gió, xây hồ có nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải lèn chặt để
chống thấm, có thể phải phủ một lớp đất sét dầy 15cm. Bờ hồ nên cố định

chắc chắn tránh xói lở.
Khả năng khử BOD tính theo công thức:
; K
T
= K
20
.
(T 20)
E : Hiệu suất xử lí (%)
S
0
: BOD
5
của nớc thải đầu vào hồ (mg/l)
S : BOD
5
của nớc thải đầu ra đã xử lí (mg/l)
K
T
: Hệ số phụ thuộc vào kiểu hồ tự nhiên hoặc kiểu hồ hiếu khí
nhân tạo, vào nhiệt độ và tính chất của nớc thải sinh hoạt hay
công nghiệp
10
S
S
0
L
1+K
T
.t

=E =
(8)
Đối với nớc thải sinh hoạt thì K
20
nằm trong khoảng 0,5-1; với nớc thải
công nghiệp thì 0,3<K
20
<2,5.
là hằng số, với hồ tự nhiên = 1,035-1,074, với hồ hiếu khí nhân tạo
= 1.045.
T: Nhiệt độ của nớc trong hồ (
0
C).
Thời gian lu nớc trong hồ tính theo công thức:
K
T
- Tính nh công thức trên K
T
= K
20
.
(T 20)
T> 10
0
C thì K
T
=K
20
.1,07
(T-20)

Nếu trờng hợp ở trong nớc có nồng độ kim loại nặng cao thì cần phải
dùng biện pháp hấp phụ, trao đổi ion hoặc các biện pháp khác để loại chúng
hoặc làm giảm nồng độ của chúng. Kim loại nặng cũng nh các chất có độc
tinh khác ảnh hởng ức chế hoặc tiêu diệt trớc hết các vi sinh vật, sau đến các
giới thuỷ sinh vật khác và cuối cùng ảnh hởng đến môi trờng sống của con ng-
ời. Nếu các chất độc này nhiễm vào nớc sinh hoạt, mẫn cảm với độ độc của
các ion kim loại. Ngời ta đã đề ra phơng pháp dùng tảo chỉ thị mức độ nhiễm
độc của các ion kim loại nặng trong nớc.
Bảng 1. Các thông số kĩ thuật tiêu biểu để thiết kế các ao hồ sinh học
Kiểu ao
Thông số
Hiếu khí
thấp
Hiếu
khí cao
Hiếu khí
vừa
Kị khí
tuỳ tiện
Hồ kị
khí
Hồ hiếu
khia
Chế độ khuấy
Khuấy
gián
đoạn
Khuấy
gián
đoạn

Khuấy
gián đoạn
Khuấy
lớp trên
mặt
Khuấy đều
Kích thớc hồ(ha) <4 0,2-0,8 0,8-4 0,8-4 0,2-0,4 0,8-4
Sự hoạt động
Từng
loạt hoặc
song
song
Từng
loạt
Từng loạt
hoặc song
song
Từng loạt
hoặc
song
song
Từng loạt
Từng loạt
hoặc song
song
Thời gian lu
(ngày)
10-40 4-6 5-20 5-30 20-50 3-10
Chiều sâu (m) 0,9-1,2 0,3-4,5 0,9-1,5 1,2-1,4 2,4-4,8 1,8-6
pH 6,5-10 6,5-10 6,5-10,6 6,5-8,5 6,5-7,2 6,5-8

Sự biến động
nhiệt độ (
0
C)
0-30 5-30 0-30 0-50 6-50 0-30
Nhiệt độ tối u (
0
C) 20 20 20 20 30 20
11
T =
S
0
-S
K
T
.S
(9)
Tải
BOD
5
(kg/ha.ngày)
67.800-
135.600
90.400-
180.800
16.950
56.500-
203.400
226.300-
565.000

Hiệu quả xử lí
BOD
5
(%)
80-95 80-95 60-80 80-95 50-85 80-95
Chuyển đổi chính
Tảo,
CO
2
, tế
bào vi
khuẩn
Tảo,
CO
2
, tế
bào vi
khuẩn,
Tảo, CO
2
,
tế bào vi
khuẩn,
NO
3
Tảo, CO
2
,
tế bào vi
khuẩn,

CH
4
CH
4
,
CO
2
. tế
bào vi
khuẩn
CO
2
, tế bào
vi khuẩn
Nồng độ tảo
(mg/l)
40-100 100-260 5-10 5-20 0-5
Chất rắn lơ lửng
trong nớc ra
(mg/l)
80-140 150-300 10-30 40-60 80-160 80-250
Nguyên lý kết cấu và làm việc của hồ hiếu - kị khí đợc minh hoạ qua hình sau:
Hình 2. Sơ đồ các quá trình sinh học chính trong hồ tuỳ tiện
Trong điều kiện tự nhiên, gió và nhiệt độ là những yếu tố quan trọng
ảnh hởng tới mức độ khuấy trộn nớc trong hồ. ở đây khuấy trộn có hai tác
dụng: giảm tới mức tối thiểu, rút ngắn thời gian lu và các vùng sinh vật. Vì
quá trình quang hợp chỉ xảy ra ở độ sâu từ 150mm đến 300mm dới bề mặt
thoáng của nớc, do đó nếu không có khuấy trộn, phần lớn nớc trong hồ nằm
12
Vi khuẩn

yếm khí
Các axit
hữu cơ
CO
2
, H
2
S
N ớc thải
Mực n ớc
thấp nhất
0,6m
Tảo
O
2
CO
2
, NO
3
-
, PO
4
3-
, SO
4
2-
Vi khuẩn hiếu khí
Mực
n ớc
cao

nhất
1,5m
0,9m Gió
ánh sáng
Chất thải rắn
trong vùng tối. Chiều sâu tối thiểu của nớc trong hồ cần bằng 0,6m để phòng
ngừa sự phát triển của các loài thực vật có rễ. Còn chiều sâu tối đa của nớc
trong hồ cần khống chế ở mức 1,5m để phòng ngừa mùi do quá trình yếm khí
gây ra, vì khi chiều sâu lớn hơn 1,5m quá trình yếm khí chiếm u thế.
2.4. Ao hồ ổn định xử lí bậc III.
Nớc thải sau khi xử lí cơ bản (bậc II bằng aeroten, lọc sinh học hay xử
lí kị khí hoặc qua các thiết bị xử lí hoá lí, vật lí cha đạt tiêu chuẩn là nớc
sạch để xả vào nguồn thì có thể phải xử lí bổ sung (bậc III). Một trong các
công trinh xử lí bậc III là ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo, nuôi cá.
Đây là loại ao hồ tuỳ tiện, nông sâu, rộng hẹp tuỳ điều kiện cho phép.
Trong nớc thải đã xử lí còn một lợng BOD
5
nào đó (ví dụ khoảng 60-80mg/l),
còn nitơ ở các dạng NH
4
+
, NH
2
-
, NO
3
-
và phosphat (nguồn P). Trong ao hồ, hệ
vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, sẽ hoạt động ở 3 vùng: kị khí ở đáy, tuỳ tiện ở
vùng giữa và hiếu khí ở vùng trên mặt nớc. Vi sinh vật hoạt động sẽ phân huỷ

nốt phần BOD còn lại hoặc phần COD đợc chuyển sang dễ phân huỷ. ở vùng
hiếu khí, tảo phát triển sẽ sử dụng nguồn N và P cho việc tăng sinh khối, đồng
thời thải ra O
2
phục vụ cho vi sinh vật hiếu khí. Ngợc lại, vi sinh vật hiếu khí
hoạt động sẽ thải ra CO
2
, cung cấp nguồn cacbon phục vụ cho tảo và các loài
thực vật thuỷ sinh khác cho quá trình quang hợp.
Thực vật thuỷ sinh trong ao hồ ổn định xử lí bậc III thờng là bèo cái,
bèo tây, rau muống Các loại này phát triển không những cung cấp oxi cho
vi sinh vât mà còn có bộ rễ cho vi sinh vật hiếu khí bám, bộ lá che ánh sáng
mặt trời để cho vi khuẩn khỏi bị chết bởi tia tử ngoại Do đó, chúng có tác
dụng thúc đẩy nhanh quá trình làm sạch nớc. Các thực vật thuỷ sinh và tảo còn
có khả năng hấp thụ kim loại nặng.
Các loai ao hồ sinh học có thể áp dụng thích hợp ở nớc ta nếu diện tích
mặt bằng và các điều kiện khác cho phép. Các ao hồ có thể làm một bậc hoặc
nhiều bậc xử lí. Chiều sâu của hồ bậc sau thờng sâu hơn bậc trớc. Thiết bị đa
nớc vào hồ phải có cấu trúc thích hợp để phân phối đều hỗn hợp bùn nớc trên
toàn bộ diện tích hồ. Hồ một bậc thờng có diện tích 0,5-7 ha, nhiều bậc thì
mỗi bậc là 2,25-2,5ha.
13