Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
BẰNG CÔNG NGHỆ SWIM – BED QUY MÔ
PHÒNG THÍ NGHIỆM

SVTH: HOÀNG THỊ MỸ DUNG
MSSV: 0150020160
GVHD: PGS. TS LÊ HOÀNG NGHIÊM

TP. HCM, 01/2017


LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp
đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ

khi bắt đầu thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công
nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm”, em đã được rất nhiều sự quan tâm, giúp
đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trường Đại học Tài Nguyên và
Môi Trường TP. HCM, cũng như quý thầy cô trong khoa Môi Trường và đã giảng dạy,
truyền đạt những kiến thức hữu ích cũng như những kinh nghiệm quý báu cho em trong
suốt 4 năm qua.
Xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến Ban giám hiệu Nhà Trường, quý Thầy Cô Khoa
Môi Trường và Phòng Thí Nghiệm Môi Trường – Trường Đại Học Tài Nguyên và Môi
Trường TP. HCM, đã cùng với tri thức, tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức
quý báu và tạo điều kiện thuận lợi giúp em trong suốt thời gian hoàn thành đồ án tốt
nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm, ThS. Bùi Phương Linh đã tận
tâm hướng dẫn em qua từng những buổi nói chuyện, thảo luận giúp em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp.
Cảm ơn tất cả các bạn đã động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và cũng
như trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Lời cuối cùng con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc, chân thành tới Ba Mẹ và những người
thân trong gia đình, đã luôn động viên, tạo điều kiện tốt nhất để con học tập và hoàn
thành tốt bài đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…

Hoàng Thị Mỹ Dung


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ
MÔI TRƯỜNG TPHCM
--------------KHOA MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---------------

BẢN GIẢI TRÌNH NỘI DUNG CHỈNH SỬA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN SV: HOÀNG THỊ MỸ DUNG
NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật môi trường

MSSV: 0150020160
LỚP: 01 – ĐHKTMT – 2

Tên Đồ án: Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô
phòng thí nghiệm.
Căn cứ vào bản đánh giá của giảng viên phản biện tại hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp
ngày 26 tháng 12 năm 2016 tại phòng A401, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
TP. Hồ Chí Minh, các chỉnh sửa về nội dung và hình thức trong đồ án tốt nghiệp đã được
thực hiện như sau:

STT

Nội dung góp ý của GVPB và Hội Đồng

Các chỉnh sửa đã thực hiện/trang

1

Bổ sung phần các phương pháp xử lý: mục
đích sử dụng, nguyên lý hoạt động, nguyên
lý cấu tạo.

Đã chỉnh sửa bổ sung tại mục 1.2,
trang 6 – 18.

2

Bổ sung sơ đồ phương pháp nghiên cứu.

Đã bổ sung tại mục 2.2.1, trang 29.

3

Viết lại phần phân tích kết quả, gom chung
các tải trọng.

Đã chỉnh sửa bổ sung tại Chương 3,
trang 37 – 46.

4

Chỉnh sửa lại format, định dạng, lỗi.

Đã chỉnh sửa trong toàn bộ đồ án
tốt nghiệp.

Sinh viên cam kết những nội dung đã báo cáo ở trên là hoàn toàn chính xác.
TP. Hồ Chí Minh, ngày …tháng… năm…
Xác nhận kiểm tra của GVPB
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

Hoàng Thị Mỹ Dung


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng
một hệ thống hiếu khí sủ dụng công nghệ Swim – bed với giá thể là Biofringe. Mô hình
nghiên cứu được vận hành chạy liên tục với tải trọng hữu cơ khác nhau 0.3, 0.6, 1.0 và
1.4 kgCOD/m3.ngày. Nước thải sử dụng trong quá trình vận hành được lấy tại khách
sạn New Wolrd Sài Gòn có nồng độ chất hữu cơ khá cao với BOD5 nằm khoảng 134 –
229 mg/L và hàm lượng chất dinh dưỡng cao với TKN khoảng 33.6 – 52.1 mg/L.
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất lượng nước thải sau xử lý bằng công nghệ Swim –
bed có nồng độ COD nhỏ hơn 40mg/L, BOD5 nhỏ hơn 10mg/L, TKN nhỏ hơn 17mg/L,
N_NH4+ nhỏ hơn 20mg/L và TSS nhỏ hơn 10mg/L. Hiệu suất xử lý chất hữu cơ và chất
dinh dưỡng ổn định và hệ thống không phải sử dụng các nguồn bổ sung chất hữu cơ
hay các hóa chất trợ lắng.
Trong các tải trọng được tiến hành nghiên cứu khi vận hành mô hình với tải trọng hữu
cơ tăng dần từ 0.3, 0.6, 1.0, 1.4 kgCOD/m3.ngày thì hiệu suất xử lý chất hữu cơ tăng,
điều này cho thấy công nghệ Swim – bed với giá thể Biofringe có thể xử lý sinh học
với tải trọng cao hơn công nghệ bùn hoạt tính thông thường. Ở tải trọng hữu cơ 1.4
kgCOD/m3.ngày là tải trọng tối ưu nhất, với hiệu quả cao đối với COD, BOD5, TKN,
N_NH4+ và TSS tương ứng là 88.4% ± 2.3%, 96.8%  0.5%, 72.8%  1.3%, 60.4% ±
5.8%, và 93.9%  3.0%. Có thể thấy, hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ Swim
– bed với giá thể bám dính Biofringe có hiệu quả xử lý khá cao.
Nồng độ các thông số ô nhiễm BOD5 và TSS của nước thải sinh hoạt sau khi xử lý sinh
học bằng công nghệ Swim – bed luôn thấp hơn so với cột A QCVN 14:2008/BTNMT
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt.


ABSTRACT
This study concentrate to assess the effective domestic wastewater treatment in aerobic
system using Swim – Bed Technology with the Biofinge carrier. The experiment model
was operated continously in the diferrence organic load 0.3, 0.6, 1.0, 1.4
kgCOD/m3.day. The experiment wastewater was collected in New World Ho Chi Minh
City Hotel with high concentration of organic matter BOD5 approximately 134 – 229
mg/L and high nutrient TKN from 33.6 to 52.1 mg/L.
The initial results indicated the output wastewater treatment is COD less 40 mg/L,
BOD5 less 10 mg/L, TKN less 17 mg/L, N_NH4+ less 20 mg/L and TSS less 10mg/L.
The effictive treatment of the organic matter and the nutrient is very stable. The system
need not to use the addition organic matter or the deposition aid chemical.
The more increaing organic load 0.3, 0.6, 1.0, 1.4 kg COD/m3.day, the more the
increasing in effective treatment. This mean the Swim – Bed technology with the
Biofinge carrier is more useful than the conventinal activated sludge technology in high
load. 1.4 kgCOD/m3.day is the most optimal load with the highest effective of COD,
BOD5, TKN, N_NH4+ and TSS was 88.4% ± 2.3%, 96.8%  0.5%, 72.8%  1.3%,
60.4% ± 5.8% and 93.9%  3.0%. In conclusion, it is very efffective to remove organic
matter and nutrient by using the Swim – Bed technology with the Biofinge carrier.
The output concentration BOD5 and TSS of output wastewater treatment using the
Swim – Bed technology is always lower than A column in QCVN 14:2008/BTNMT
The National Technical Regulation on Domestic Wastewater.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(ký, ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................

TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(ký, ghi rõ họ tên)


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 1

2.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ................................................................. 1

3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................. 1

4.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................... 1

5.

Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 3
1.1.

SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ......................................... 3

1.1.1.

Nguồn gốc nước thải sinh hoạt ......................................................... 3

1.1.2.

Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt .................................... 3

1.1.3.

Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường ............................ 5

1.2.

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ............................. 6

1.2.1.

Phương pháp xử lý cơ học ................................................................ 6

1.2.2.

Phương pháp xử lý hóa học .............................................................. 8

1.2.3.

Phương pháp xử lý sinh học ........................................................... 10

1.2.4.

Phương pháp xử lý bùn cặn ............................................................ 17

1.2.5.

Phương pháp khử trùng .................................................................. 18

1.3.

VI SINH VẬT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI
............................................................................................................. 18

1.3.1.

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật ................................... 18

1.3.2.

Các quá trình sinh hóa xảy ra trong xử lý nước thải ....................... 21

1.4.

CÔNG NGHỆ SWIM – BED ............................................................. 25

1.4.1.

Sơ lược về công nghệ Swim – bed ................................................. 25

1.4.2.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ..................................................... 25

1.4.3.

Ưu, nhược điểm mô hình Swim – bed ............................................ 25

1.4.4.

Một số nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................... 26

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............. 29
2.1.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................... 29

2.2.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 29

2.2.1.

Giới thiệu chung về phương pháp nghiên cứu ................................ 29

2.2.2.

Mô hình nghiên cứu ....................................................................... 30

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

i


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

2.2.3.

Vật liệu nghiên cứu ........................................................................ 34

2.2.4.

Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ..................... 36

2.2.5.

Phương pháp xử lý và phân tích số liệu .......................................... 36

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 37
3.1.

HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD ................................................................... 38

3.2.

KẾT QUẢ XỬ LÝ BOD 5 ................................................................... 40

3.3.

KẾT QUẢ XỬ LÝ TKN ..................................................................... 42

3.4.

KẾT QUẢ XỬ LÝ TSS ...................................................................... 45

3.5.

ĐÁNH GIÁ SINH KHỐI TẠO THÀNH ........................................... 46

3.6. ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG
CÔNG NGHỆ SWIM – BED ....................................................................... 47
3.6.1.

Sơ đồ công nghệ ............................................................................. 47

3.6.2.

Nguyên lý hoạt động ...................................................................... 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 50
Kết luận.......................................................................................................... 50
Kiến nghị ....................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 51
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 52
Phụ lục bảng .................................................................................................. 52
Phụ lục hình ................................................................................................... 57

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

ii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử
lý .................................................................................................... 4
Bảng 1.2. Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình xử lý nước thải .............. 20
Bảng 2.1. Kích thước các ngăn của mô hình Swim – bed ............................. 30
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật các thiết bị sử dụng trong mô hình thí nghiệm 31
Bảng 2.3. Các thông số vận hành mô hình thí nghiệm sử dụng công nghệ Swim
– bed quy mô phòng thí nghiệm ................................................... 32
Bảng 2.4. Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào mô hình thí nghiệm
..................................................................................................... 34
Bảng 2.5. Thông số kỹ thuật sợi giá thể biofringe ........................................ 34
Bảng 2.6. Các phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ............ 36
Bảng 3.1. Gía trị các thông số trong giai đoạn thích nghi và giai đoạn vận hành
của mô hình Swim – bed .............................................................. 37
Bảng 3.2. Kết quả phân tích sinh khối tại cuối tải trọng 1.4
kgCOD/m3.ngày ........................................................................... 47

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

iii


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số
lượng theo thang logarit ............................................................... 19
Hình 1.2. Đường cong biểu diễn các giai đoạn tăng sinh khối trong mẻ nuôi
cấy vi sinh vật theo tang logarit .................................................... 19
Hình 1.3. Sơ đồ mô tả quá trình sinh hóa khử Nitơ trong nước thải ............. 22
Hình 1.4. Mặt cắt của sợi sinh học ............................................................... 25
Hình 2.1. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu .................................................... 29
Hình 2.2. Cấu tạo chi tiết mô hình Swim – bed ............................................ 30
Hình 2.3. Bố trí giá thể trong bể sinh học Swim - bed ................................. 32
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí mô hình thí nghiệm ................................................... 33
Hình 2.5. Cấu trúc của giá thể Biofringe ...................................................... 35
Hình 2.6. Mô tả lớp màng Biofilm ............................................................... 35
Hình 3.1. Đồ thị biến thiên nồng độ COD và hiệu quả xử lý COD của tất cả
các tải trọng hữu cơ ...................................................................... 38
Hình 3.2. Chênh lệch nồng độ COD giữa đầu vào và đầu ra của tất cả các tải
trọng ............................................................................................. 40
Hình 3.3. Đồ thị biến thiên nồng độ BOD5 và hiệu suất xử lý BOD5 ở tất cả
các tải trọng .................................................................................. 41
Hình 3.4. Biến thiên nồng độ COD và BOD 5 của tất cả các tải trọng ........... 42
Hình 3.5. Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý BOD5 so với QCVN
14:2008/BTNMT .......................................................................... 42
Hình 3.6. Đồ thị biến thiên nồng độ TKN và hiệu suất xử lý TKN ở tất cả các
tải trọng ........................................................................................ 43
Hình 3.7. Chênh lệch nồng độ TKN giữa đầu vào và đầu ra của tất cả các tải
trọng ............................................................................................. 44
Hình 3.8. Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý N_NH4+ so với QCVN
14:2008/BTNMT .......................................................................... 44
Hình 3.9. Đồ thị biến thiên nồng độ TSS và hiệu suất xử lý TSS ở tất cả các
tải trọng ........................................................................................ 45
Hình 3.10. Đồ thị biến thiên hiệu quả xử lý TSS so với QCVN 14:2008/BTNMT
..................................................................................................... 46
Hình 3.11. Sinh khối tạo thành sau khi vận hành tải trọng 1.4
kgCOD/m3.ngày ........................................................................... 47
Hình 3.12. Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ
Swim – bed ................................................................................... 48
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

iv


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TỪ TÓM TẮT

TIẾNG ANH

TIẾNG VIỆT

BF

Biofringe

BOD

Biochemical Oxygen Demand

BOD5

Biochemical Oxygen Demand 5 days Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày

Nhu cầu oxy sinh hóa

Bộ Tài nguyên Môi trường

BTNMT
CAS

Conventional Activated Sludge

Bùn hoạt tính truyền thống

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Desolved Oxygen

Oxy hoà tan trong nước

MBR

Membrane Bio Reactor

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids

Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong
hỗn hợp bùn

MLVSS

Mixed Liquor Volatile Suspended
Solids

Hàm lượng chất rắn lơ lửng hòa
tan trong hỗn hợp bùn
Nước thải sinh hoạt

NTSH
OLR

Organic Loading Rate

QCVN

Tải trọng hữu cơ
Quy chuẩn Việt Nam

RBC

Rotating Biological Contactor

Đĩa lọc sinh học

SBR

Sequence Batch Reactor

Xử lý sinh học dạng mẻ

SS

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

SVI

Sludge Volume Index

Chỉ số thể tích bùn

TKN

Total Kjeldal Nitrogen

Tổng Nitơ Kjeldal

TP. HCM
UASB

Thành phố Hồ Chí Minh
Upflow anearobic sludge blanket

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

Xử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng

v


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

MỞ ĐẦU
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước thải sinh hoạt là nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không
được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. Hiện nay, nước thải này được xử lý bằng
nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên nhìn chung hiệu quả xử lý chưa cao, nhiều
nhược điểm như tốn diện tích, giá thành xây dựng và vận hành cao, khả năng xử lý các
loại chất dinh dưỡng thấp, tải lượng ô nhiễm thấp và lượng bùn thải ra lớn… Để hạn chế
nhược điểm như trên vấn đề đặt ra là nghiên cứu tìm ra giải pháp mới có thể nâng cao
hiệu quả xử lý nhằm đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật đồng thời giải quyết vấn đề về
môi trường.
Công nghệ Swim – bed là một công nghệ mới đang được nghiên cứu và ứng dụng trong
nhưng năm gần đây, đặc biệt là Nhật Bản. Công nghệ này là sự kết hợp các điều kiện
thuận lợi của quá trình bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng và bùn hoạt tính sinh trưởng
bám dính. Sử dụng giá thể sinh học Biofringe, giá thể được thiết kế có bể mặt hiệu dụng
lớn để lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt của giá thể, tạo điều kiện thuận lợi cho vi
sinh vật bám sinh và sinh trưởng.
Một số nghiên cứu cho thấy công nghệ Swim – bed có thể xử lý hiệu quả chất ô nhiễm
ở tải trọng cao và thời gian lưu ngắn, do đó sẽ có tính khả thi khi áp dụng công nghệ này
để xử lý nước thải sinh hoạt. Trên cơ sở đó đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước
thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm” này được hình
thành.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể sinh học hiếu khí với công nghệ Swim –
bed quy mô phòng thí nghiệm.

3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU


Lắp đặt mô hình Swim – bed và vận hành thích nghi ở các tải trọng hữu cơ 0.3 kg
COD/m3.ngày.



Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý COD, BOD5, TKN, TSS của nước thải sinh
hoạt bằng công nghệ Swin – bed hiếu khí với các tải trọng hữu cơ 0.6, 1.0 và 1.4 kg
COD/m3.ngày.



So sánh kết quả với QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước
thải sinh hoạt.



Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng công nghệ Swim – bed.

4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU


Nghiên cứu mô hình sinh học sử dụng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí
nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt.



Nước thải sử dụng trong nghiên cứu là nước thải thực được lấy từ khách sạn New
Wolrd Sài Gòn.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

1


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm



Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý COD, BOD5, TKN, TSS của nước thải sinh
hoạt ở 4 tải trọng hữu cơ 0.3, 0.6, 1.0 và 1.4 kg COD/m3.ngày.

5. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Ý nghĩa khoa học
Công nghệ Swim – bed là sự kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và quá trình sinh
trưởng bám dính. Điều này giúp nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinh khối. Từ đó
tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ của vi sinh vật, nâng cao hiệu quả xử lý.
Ý nghĩa thực tiễn
Với công nghệ Swim – bed các thành phần gây ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt được
xử lý tương đối triệt để để nâng cao hiệu quả xử lý có thể đảm bảo nước thải sau khi xử
lý đạt tiêu chuẩn về mặt môi trường. Ngoài ra, công nghệ này có lượng bùn sinh ra ít,
thể tích công trình nhỏ, tiết kiệm diện tích và dễ dàng cho việc nâng cao tải trọng xử lý.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

2


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
1.1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt (NTSH) là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường được
thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, các công trình công cộng
khác và ngay chính trong các cơ sở sản xuất. NTSH ở các trung tâm đô thị thường được
thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông kệnh rạch, còn ở các vùng ngoại thành
và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự
nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm.
Lượng NTSH của một khu dân cư phụ thuộc vào:


Quy mô dân số.



Tiêu chuẩn cấp nước.



Đặc điểm của hệ thống thoát nước.



Loại hình sinh hoạt.

Đặc điểm của NTSH gồm hai loại:


Nước thải nhiễm bẩn do bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.



Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi,
kể cả làm vệ sinh sàn nhà.

1.1.2. Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt
NTSH chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả thành phần
vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm.
Chất hữu cơ trong NTSH chiếm khoảng 50 – 60% tổng các chất gồm chất hữu cơ thực
vật và chất hữu cơ động vật. Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm
có:


Protein (40 – 60%).



Hyđrat cacbon (25 – 50%).



Các chất béo, dầu mỡ (10%).



Ngoài ra còn có Urê.

Chất vô cơ trong NTSH chiếm khoảng 40 – 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit,
bazơ vô cơ, dầu khoáng… [1]
Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, virus, nấm, rong tảo, trứng
giun sán… Ngoài ra, còn có một số vi sinh vật gây bệnh như: lỵ, thương hàn…
Thành phần và tính chất nước thải được chia làm ba nhóm chính:
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

3


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm



Thành phần vật lý

 Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán khô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương, bọt.
Kích thước khoảng 10-1 ÷ 10-4 mm. Chúng có thể là các chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh
vật…
 Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước khoảng 10-4 ÷ 10-6 mm.
Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn như: hyđrat cacbon,
protit, xà phòng, thuốc nhuộm hữu cơ, các vi sinh vật…
 Nhóm 3: Gồm các chất hòa tan có kích thước hạt phân tử ≤ khoảng 10-7 mm.
 Nhóm 4: Gồm các chất trong nước thải có kích thước hạt ≤ khoảng 10-8 mm (phân
tán ion). Các chất này chủ yếu là các axit, bazơ và các muối của chúng.


Thành phần hóa học

Thành phần hóa học chủ yếu của nước thải chủ yếu chứa các chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học: protein, hydratcacbon, các chất béo, xenlulo… và các chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học: thuốc trừ sâu, diệt cỏ…


Thành phần sinh học

Trong NTSH có chứa các sinh vật, vi sinh vật khác nhau. Các sinh vật gây bệnh như: vi
khuẩn, virus, nguyên động vật, các loại trùn, giun sán, nấm, vi sinh vật chỉ thị ô nhiễm
phân: E.coli, Coliform…
Bảng 1.1. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý
Nồng độ
Các chỉ tiêu
Nhẹ

Trung bình

Nặng

Chất rắn tổng cộng, mg/L

350

720

1200

Tổng chất rắn hòa tan, mg/L:

250

500

850



Cố định (Fixed), mg/L

145

300

525



Bay hơi, mg/L

105

200

325

Chất rắn lơ lửng, mg/L

100

220

350



Cố định (Fixed), mg/L

20

55

75



Bay hơi, mg/L

80

165

275

5

10

20

BOD5, mg/L

110

220

400

Tổng cacbon hữu cơ, mg/L

80

160

210

Chất rắn lắng được, mg/L

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

4


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

COD, mg/L

250

500

1000

Tổng Nitơ (theo N), mg/L

20

40

85



Hữu cơ

8

15

35



Amonia tự do

12

25

50



Nitrit

0

0

0



Nitrat

0

0

0

Tổng photpho (theo P), mg/L

4

8

15



Hữu cơ

1

3

5



Vô cơ

3

5

10

106 ÷ 107

107 ÷ 108

107 ÷ 109

Coliform No/100, mg/L

(Nguồn: Bảng 1.2, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, Lâm
Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, 2013, trang 11)

1.1.3. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường
Tác động của NTSH đến môi trường do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải
gây ra:


COD, BOD: Sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây
thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trường
nước. Nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình
phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4… Làm cho nước có
mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.



SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận gây điều kiện yếm khí.



Nhiệt độ: Nhiệt độ của NTSH thường không ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật
nước.



Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ
độc thức ăn, vàng da…



Ammonia, Photpho: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ
trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển của các loại
tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và diệt vong
các vi sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp
của tảo thải ra).



Màu: Màu đục hoặc đen, làm mất mỹ quan.



Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản khuyếch tán oxy trên bề mặt.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

5


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Các phương pháp sử dụng để xử lý nước thải phụ thuộc vào tính chất vật lý, hóa học và
sinh học của nước thải, do đó về bản chất kỹ thuật xử lý nước thải được chia làm ba
nhóm chính: cơ học, hóa học và sinh học.
1.2.1. Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được
xem như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan có trong nước thải
nhằm đảm bảo an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý phía sau. Trong giai đoạn
này thường có các công trình đơn vị như: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể điều
hòa…
Xử lý cơ học nhằm mục đích:


Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như nhánh cây, gỗ,
nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ… ra khỏi nước thải.



Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát…



Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.



Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.

Về nguyên tắc, xử lý sơ bộ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi xử lý tiếp theo.
Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các
tạp chất không tan và 20% BOD, 75% hàm lượng chất lơ lửng vào 30 – 35% theo BOD
bằng biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc keo tụ sinh học. [2]
1.2.1.1.

Song chắn rác

Song chắn rác dùng để giữ lại các cặn có kích thước lớn như: giấy, rác, rau, cỏ… được
gọi chung là rác. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Song chắn rác
là công trình xử lý sơ bộ chuẩn bị điều kiện cho việc xử lý nước thải sau đó.
Song chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải vào hầm bơm.
Song chắn rác thường được đứng vuông góc với dòng chảy, song chắn gồm các thanh
kim loại tiết diện 5 × 20 mm đặt cách nhau 20 – 50 mm trong một khung thép hàn hình
chữ nhật, dễ dàng trượt xuống dọc theo hai khe ở thành mương dẫn, vận tốc nước qua
song vmax ≤ 1 m/s.
Song chắn rác có thể chia thành các nhóm như sau:


Theo kích thước của khe hở: loại thô (30 – 200mm) và loại trung bình (5 – 25mm).



Theo đặc điểm cấu tạo: cố định và di động.



Theo phương pháp vớt rác: loại thủ công và loại cơ giới.
1.2.1.2.

Bể lắng cát

Bể lắng cát được thiết kế để tách các tạp chất vô cơ không tan có trọng lượng lớn như:
xỉ than, cát… ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn,
tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công trình sinh học phía sau. Cát
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

6


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở trên sân phơi và sau đó thường được sử dụng lại cho
mục đích xây dựng.
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bãy cát”. Bẫy cát là
các loại bể, hồ, giếng… cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp
tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tòa ra chung quanh v.v… Nước qua
bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần
chất đông tụ, cát lắng thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi được
loại bỏ.
Bể lắng cát thường có ngang thường tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang. Chiều sâu
bể lắng cát thường từ 0.25 – 1m. Vận tốc chuyển động của nước không quá 0.3m/s. Bể
lắng cát đứng có dạng hình tam giác hay hình thang, trong đó nước chuyển động theo
dòng từ dưới lên với vận tốc 0.05m/s.
Theo nguyên tắc chuyển động của nước ở trong bể, người ta phân ra:


Bể lắng cát ngang nước chảy thẳng hoặc vòng.



Bể lắng cát đứng nước dâng từ dưới lên.



Bể lắng cát tiếp xúc.



Bể lắng cát sục khí.
1.2.1.3.

Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng
của nước. Các chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn
sẽ nổi lên bề mặt. Có thể dùng những thiết bị cơ học để thu gom và vận chuyển các cặn
lắng và bọt nổi tới công trình xử lý cặn.
Sử dụng bể lắng để loại bỏ các tạp chất lơ lửng và một phần hạt keo còn lại trong nước
thải sau khi đã qua các công trình trước đó. Hàm lượng lơ lửng sau khi ra khỏi bể lắng
không vượt quá 150 mg/L trước khi dẫn đến các công trình xử lý sinh học.


Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:

 Bể lắng đợt một đặt trước công trình xử lý sinh học.
 Bể lắng đợt hai sau công trình xử lý sinh học.


Dựa vào chế độ làm việc, có thể chia bể lắng thành các loại:

 Bể lắng hoạt động gián đoạn.
 Bể lắng hoạt động liên tục.


Dựa vào chiều nước chảy trong bể, có thể chia bể lắng thành các loại:

 Bể lắng ngang.
 Bể lắng đứng.
 Bể lắng ly tâm.
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

7


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

1.2.1.4.

Bể tách dầu

Có nhiều loại nước thải chứa dầu mỡ. Đây là những chất nổi, chúng sẽ gây ra ảnh hưởng
xấu đến các công trình thoát nước và nguồn tiếp nhận nước thải. Vì vậy, người ta phải
thu hồi những chất này trước khi đi vào hệ thống thoát nước sinh hoạt và sản xuất. Chất
mỡ sẽ bít kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong bể sinh học, cánh đồng tưới, cánh
đồng lọc. Chúng sẽ phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính trong bể aerotank, gây khó khăn trong
quá trình lên men…
Nguyên tắc tách dầu chủ yếu dựa trên sự khác nhau giữa tỷ trọng dầu và nước. Nên khi
vào bể tách dầu sẽ nổi lên trên mặt nước.
1.2.1.5.

Bể điều hòa

Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý ổn định,
khắc phục được những sự cố vận hành do sự hoạt động về nồng độ và lưu lượng của
nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học.
Trong bể điều hòa sử dụng hệ thống sục khí để khuấy trộn đều lưu lượng và nồng độ
các chất ô nhiễm có trong nước thải. Vị trí của bể điều hòa được đặt như sau:


Đặt trước lắng I khi nồng độ chất lơ lửng SS không cao ≤ 250 – 400 mg/L.



Đặt sau lắng I và trước xử lý sinh học khi nồng độ chất lơ lửng cao.

Bể điều hòa có thể được phân loại như sau:


Bể điều hòa lưu lượng.



Bể điều hòa nồng độ.



Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.

Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải không cao lắm và các điều kiện vệ
sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trò chính trong trạm xử lý.
1.2.2. Phương pháp xử lý hóa học
Đây là phương pháp sử dụng các phản ứng hóa học để chuyển các chất ô nhiễm thành
các chất ít ô nhiễm hơn, chất ít ô nhiễm thành các chất không ô nhiễm. Phương pháp
này giá thành xử lý cao nên còn hạn chế sử dụng.
Một số nhà máy xử lý NTSH cũng áp dụng phương pháp hóa học vào quy trình xử lý để
tăng cường hiệu quả xử lý sinh học.
1.2.2.1.

Keo tụ - Tạo bông

Keo tụ – tạo bông là một công đoạn của quá trình xử lý nước thải, mặc dù là hai quá
trình riêng biệt nhưng không thể tách rời nhau. Vai trò của quá trình keo tụ – tạo bông
là nhằm loại bỏ huyền phù, chất keo có trong nước thải.
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích thước ≥
10-2 mm, còn có các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể làm tăng
kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp
hạt để có thể lắng được. Muốn vậy, trước tiên cần trung hòa điện tích của chúng, tiếp
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

8


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

theo là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích các hạt được gọi là quá
trình keo tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ là quá trình tạo bông.
Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt có nguồn gốc
silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hiđroxit nhôm mang điện tích
dương. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích này sẽ liên kết lại
với nhau thành các tổ hợp các phần tử, nguyên tử hay các ion tự do. Các tổ hợp này
chính là các hạt bông keo. Có hai loại bông keo: loại ưa nước và loại kỵ nước. Loại ưa
nước thường ngậm thêm vi khuẩn, virus… loại kỵ nước đóng vai trò chủ yếu trong công
nghệ xử lý nước nói chung và xử lý nước thải nói riêng.
Các chất đông tự thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc
hỗn hợp của chúng. Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al(OH)5Cl,
Kal(SO4).12H2O, NH4Al(SO4)12H2O. Trong đó phổ biến nhất là: Al2(SO4)3.18H2O vì
chất này hòa tan tó trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH = 5.0 – 8.5.
Trong quá trình tạo thành bông keo của hiđroxit nhôm hoặc sắt người ta thường dùng
thêm chất trợ keo tụ. Các chất trợ keo tụ này là tinh bột, dextrin, các ete, xenlulozơ,
hiđroxit silic hoạt tính… với liều lượng từ 1 – 5 mg/L. Ngoài ra, người ta còn dùng các
chất trợ keo tụ tổng hợp. Chất thường dùng nhất là pholyacrylamit. Việc dùng các chất
trợ này làm giảm liều lượng các chất đông tụ, giảm thời gian quá trình keo tụ và nâng
cao được tốc độ lắng của các bông keo.
1.2.2.2.

Trung hòa

Phương pháp trung hòa chủ yếu được dùng trong nước thải công nghiệp có chứa kiềm
hay axit. Để tránh hiện tượng nước thải gây ô nhiễm môi trường xung quanh thì người
ta phải trung hòa nước thải với mục đích là làm lắng các muối của kim loại nặng xuống
và tách chúng ra khỏi nước thải.
Quá trình trung hòa trước hết là phải tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại
nước thải chứa axit hay kiềm hay khả năng dự trữ kiềm của nước thải. Trong thực tế hỗn
hợp nước thải có pH = 6.5 – 8.5 thì nước đó được coi là đã trung hòa.
Một số hóa chất thường dùng để trung hòa là: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2,
NaOH, HCl, H2SO4…
Nước thải thường có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt bằng
phương pháp sinh học thì phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH.
1.2.2.3.

Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc các phần tử phân tán trong nước có khả
năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bể mặt nước.
Sau đó người ta tách các bọt khí đó ra khỏi nước. Thực chất quá trình này là tách bọt
hoặc đặc bọt.
Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các hóa chất hòa tan
như các chất hoạt động bề mặt. Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí bọt
nhỏ vào trong nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng và nổi lên trên mặt nước. Khi
nôi lên các bọt khí tập hợp thành các lớp bọt chứa nhiều chất bẩn.
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

9


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

Phương pháp này được dùng rộng rãi trong luyện kim, thu hồi khoáng sản quý và cũng
được dùng trong lĩnh vực xử lý nước thải.
Quá trình này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải. Các
bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên mặt nước. Khi nổi lên các bọt khí tập
hợp thành bông hạt đủ lớn, rồi tạo thành một lớp bọt chứa nhiều các hạt bẩn.
Bể tuyển nổi sử dụng để tách các chất lơ lửng không tan và một số chất keo tụ hoặc hòa
tan ra khỏi pha lỏng. Kỹ thuật này có thể dùng cho xử lý nước thải đô thị và nhiều lĩnh
vực công nghiệp như chế biến dầu, thuộc da, chế biến thịt…
Có hai hình thức tuyển nổi:


Sục khí ở áp lực khí quyển gọi là tuyển nổi bằng không khí.



Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân
không gọi là tuyển bằng chân không.

1.2.3. Phương pháp xử lý sinh học
Là phương pháp xử lý nước thải nhờ khả năng sống và hoạt động của các loài vi sinh
vật để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Các sinh vật sử dụng các hợp chất
hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Phương pháp
này chủ yếu chia làm hai loại sinh học hiếu khí và sinh học kỵ khí.
Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải
có chứa chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này thường được
áp dụng sau khi loại bỏ các tạp chất thô.
Quá trình xử lý sinh học gồm các bước:


Chuyển hóa các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành
thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh.



Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong
nước thải.



Loại bỏ các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng.
1.2.3.1.

Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Cở sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch đất và nước, việc xử lý
nước thải được thực hiện trên các công trình như: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh
học…Thường áp dụng cho những công trình có diện tích lớn, lưu lượng cao, những loại
nước thải có nồng độ kim loại cao.


Ưu điểm:

 Phương pháp này chi phí thấp, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đòi hỏi
cung cấp năng lượng.
 Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải xuống tới mức thấp
nhất.
 Có khả năng loại được các chất hữu cơ, vô cơ hòa tan trong nước.
SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

10


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

 Hệ vi sinh hoạt động ở đây chịu đựng được nồng độ kim loại nặng tương đối cao.


Nhược điểm:

 Thời gian xử lý khá dài.
 Đòi hỏi mặt bằng rộng.
 Xử lý phụ thuộc vào thời tiết tự nhiên.
a. Cánh đồng tưới và bãi lọc
Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc là khu đất được chuẩn bị riêng biệt để sử dụng đồng
thời cho hai mục đích: xử lý nước thải và gieo trồng. Xử lý nước thải trong điều kiện tự
nhiên dưới tác dụng của hệ vi thực vậy trong đất, thực vật, ánh sáng mặt trời và không
khí. [6]
Vị trí xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cách xa khu dân cư, cuối hướng gió và
thường được lựa chọn ở những nơi đất cát, cát…
Cánh đồng tưới và bãi lọc là những ô đất được san bằng phẳng hoặc dốc đáng kể và
được ngăn cách bằng những bờ đất. Nước thải được phân phối vào các ô nhờ hệ thống
mạng lưới tưới. Kích thước của ô phụ thuộc vào địa hình, tính chất của đất và phương
pháp canh tác.
Trong quá trình xử lý sinh học, nước thải đi qua lớp đất lọc, trong đó các hạt lơ lửng và
keo được giữ lại, tạo thành màng trong lỗ xốp của đất. Sau đó, các màng này tiếp tục
hấp phụ các hạt keo và các chất tan trong nước thải. Oxy từ không khí xâm nhập vào lỗ
xốp, oxy hóa các chất hữu cơ, chuyển chúng thành các hợp chất vô cơ. Trong đất dưới
độ sâu 0.2 ÷ 0.4m bắt đầu diễn ra quá trình kỵ khí.
Cánh đồng tưới có một số ưu điểm sau so với aerotank:


Giảm chi phí đầu tư và vận hành.



Không thải nước ra ngoài phạm vi diện tích tưới.



Bảo đảm được mùa cây nông nghiệp lớn bền.



Phục hồi đất bạc màu.
b. Hồ sinh học

Hồ sinh học là phương pháp xử lý đơn giản đã được áp dụng từ xa xưa, đặc biệt là được
dùng nhiều trong các nước phát triển từ thế kỷ trước cho đến nay. Hồ sinh học là phương
pháp chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch của hồ. Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải hồ
sinh học còn có thể đem lại những lợi ích khác như:


Nuôi trồng thủy sản.



Nguồn nước để tưới cho cây trồng.



Điều hòa dòng chảy nước mưa trong hệ thống thoát nước đô thị.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

11


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

Ưu điểm:


Vốn đầu tư ít, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng
lượng.



Có khả năng làm giảm các loại vi sinh vật gây bệnh trong nước thải tới mức thấp
nhất.



Có khả năng loại được các chất hữu cơ, vô cơ tan trong nước.



Hệ vi sinh vật hoạt động ở đây chịu đựng được nồng độ các kim loại nặng tương đối
cao (lớn hơn 30mg/L).

Nhược điểm:


Thời gian xử lý dài ngày.



Đòi hỏi diện tích mặt bằng rộng.



Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết tự nhiên.

Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của vi sinh và cơ chế xử lý, người ta phân loại
làm ba loại hồ: hồ kỵ khí, hồ thiếu khí và hồ hiếu khí.


Hồ kỵ khí

Đây là loại ao sâu. Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh học tự
nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Chúng sử dụng oxy ở các
hợp chất như nitrat, sulfat… để oxy hóa các chất hữu cơ thành các axit hữu cơ, các loại
rượi và khí CH4, H2S, CO2… và nước.
Ao hồ kỵ khí thường dùng lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy, tiếp nhận các loại
nước thải có độ ô nhiễm cao. Nước thải lưu trong hồ thường sinh ra mùi hôi thối, khó
chịu. Vì vậy, thường được xây dựng cách xa khu dân cư và xí nghiệp, chế biến thực
phẩm.
Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm nước trong hồ trong những ngày mùa đông thì
chiều sâu của hồ khá lớn, từ 3 – 6 m thông thường lấy ở khoảng 2.5 – 3.5 m.


Hồ hiếu khí

Hồ hiếu khí là loại ao nông 0.3 – 0.5 m có quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bằng vi
sinh vật hiếu khí. Được phân làm hai nhóm: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng
nhân tạo.
 Hồ làm thoáng tự nhiên: Oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch
tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước. Ao nông
nên đòi hỏi diện tích phải lớn để đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ ao.
 Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Nguồn cung cấp oxy cho quá trình sinh hóa bằng
các thiết bị như bơm khí nén hoặc máy khuấy cơ học. Nhờ vậy, mức độ hiếu khí
trong hồ mạnh hơn, đều hơn và độ sâu của hồ cũng lớn hơn.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

12


Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ Swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

Do ao nông, diện tích lơn đảm bảo điều kiện hiếu khí cho toàn bộ nước trong ao. Nước
lưu lượng trong ao tương đối dài, hiệu quả làm sạch có thể tới 80 – 95% BOD, màu
nước có thể chuyển dần sang màu xanh của tảo.


Hồ tùy nghi

Đây là dạng hồ kết hợp hai quá trình song song: Phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa
tan ở trong nước và phân hủy kỵ khí cặn lắng ở vùng đấy.
Hồ tùy nghĩ được chia làm ba vùng:
 Vùng trên là vùng hiếu khí – vi sinh vật hiếu khí hoạt động.
 Vùng giữa là vùng tùy tiện – vi sinh vật tùy nghi hoạt động.
 Vùng đáy là vùng kỵ khí – vi khuẩn lên men metan hoạt động.
Nguồn oxy cung cấp cho hồ chủ yếu là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn
trong nước nhờ khuếch tán qua mặt nước do sóng gió và nhờ tảo quang hợp dưới ánh
sáng mặt trời. Nồng độ oxi hóa hòa tan ban ngày nhiều hơn ban đêm. Vùng hiếu khí chủ
yếu ở lớp nước phía trên mặt ao hồ có độ sau tới 1 m. Vùng kỵ khí xảy ra ở lớp đáy hồ.
Xây dựng hồ nên chọn chiều sâu vào khoảng 1 – 1.5 m, tỷ lệ chiều dài và chiều rộng là
1:1 hoặc 2:1. Những nơi có nhiều gió, diện tích hồ nên cho rộng, có những nơi ít gió,
cây hồ có nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải lèn chặt để chống thấm, có thể phải phủ một lớp
đất sét dày 15cm. Bờ hồ nên gia cố chắc chắn tránh xói lở.


Ao hồ ổn định xử lý bậc III

Nước thải sau khi xử lý cơ bản chưa đạt tiêu chuẩn có thể phải xử lý bổ sung (bậc III).
Một trong các công trình xử lý bậc III là ao hồ ổn định sinh học hết hợp thải bèo, nuôi
cá.
Trong hồ có hệ sinh vật chủ yếu là vi khuẩn hoạt động ở ba vùng: Hiếu khí, tùy nghi, kỵ
khí. Các vi khuẩn này sẽ tham gia vào việc phân hủy hết các chất ô nhiễm còn lại trong
nước thải. Thực vật thủy sinh trong ao hồ ổn định xử lý bậc III thường là bèo cái, bèo
tây, rau muống... ngoài ra còn có các thực vật thủy sinh và tảo.
Các ao hồ loại này có thể dùng cho các loại nước thải chỉ qua xử lý sơ bộ, nếu còn đặc
thì pha loãng với nước được quy định là sạch theo tỷ lệ 1:3 hoặc 1:5. Việc nuôi cá cần
tham khảo ý kiến của ngành thủy sản.
1.2.3.2.

Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

Việc xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo được tiến hành trong điều kiện hiếu khí
và kỵ khí. Phương pháp sinh học hiếu khí thường áp dụng cho những loại nước thải có
nồng độ chất hữu cơ thấp, COD ≤ 1000 mg/L và phương pháp sinh học kỵ khí áp dụng
với những loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao, COD ≥ 1000 mg/L. Trên thực tế,
đối với những loại nước thải có nồng chất hữu cơ quá cao sẽ áp dụng kết hợp hai quá
trình kỵ khí và hiếu khí để đỡ tốn chi phí vận hành, cũng như thời gian lưu nước trong
bể.

SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung
GVHD: PGS. TS Lê Hoàng Nghiêm

13


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×