Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI
1.1 Vị trí của công nghệ xử lý sinh học
1.2 Nguyên tắc:
Dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô
nhiễm có trong nước thải
Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh
truởng và phát triển.
Tách các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng ra khỏi nuớc thải.(làm khoáng hoá các
chất hữu cơ gây bẩn thành chất vô cơ và các khí đơn giản )
1.3 Cơ chế chung :
Hấp phụ và kết tụ cặn lơ lửng và chất keo không lắng thành bông sinh học hay
màng sinh học .
Chuyển hoá (oxy hoá) các chất hoà tan và các chất dễ phân huỷ sinh học thành
những sản phẩm cuối cùng.
SVTH: Nhóm 4
Trang 1
XL HÓA HỌCXL CƠ HỌC
XL CẶN
XL SINH HỌC KHỬ TRÙNG
NƯỚC THẢI
NGUỒN TIẾP
NHẬN
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Chuyển hoá / khử chất dinh dưỡng (N,P) .
Khử những hợp chất và thành phần hữu cơ dạng vết .
1.3.1 Quá trình sinh trưởng lơ lửng bùn hoạt tính (bông sinh học)

1.4 Các quá trình sinh học trong xử lý nước thải
1.4.1 Quá trình phân huỷ hiếu khí :
Quá trình phân huỷ hiếu khí nước thải gồm 3 giai đoạn:
 Oxy hoá các chất hữu cơ :

C
x
H
y
O
z
+ O
2
CO
2
+ H
2
0 + ΔH
 Tổng hợp tế bào mới:
C
x
H
y
O
z
+ NH
3
+ O
2
CO

enzym
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
1.4.2 Quá trình phân huỷ thiếu khí :
Chuyển hoá Nitơ trong quá trình xử lý sinh học
• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hoá
 pH : 7,2 – 9.0 ; tốt nhất là 7,5
 Nhiệt độ : 5 – 40
o
C
 Độc tính : nồng độ HCH độc hại thấp,Tanin, phenol, benzen, rượu, ete,
xianua…
 Kim loại: quá trình bị ức chế ở nồng độ 0.25 mg/l Ni, 0.25mg/l Cr và
0.1mg/l Pb
 Amonia: bị ức chế ở nồng độ 5 – 20 mg/l
 DO:
•Tốc độ nitrat hoá tốt khi DO= 4 – 7mg/l
SVTH: Nhóm 4
Trang 4
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
•Tốc độ nitrat hoá trong bùn hoạt tính tăng gấp đôi khi DO tăng từ
1– 3mg/l
• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat
 Dạng và nồng độ chất nền chứa cacbon: chứa cacbon tan, phân huỷ sinh
học nhanh
 Nồng độ DO:
•Loài Pseudomonas bị ức chế ở: ≥ 0.2 mg/l
•Tốc độ khử nitrat :
DO = 0.2 mg/l chỉ bằng ½ tốc độ ở DO = 0 mg/l

SVTH: Nhóm 4
Trang 6
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Công trình xử lý ứng dụng các quá trình phân huỷ
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí sinh học :
 Nồng độ chất hữu cơ: BOD
5
:N:P = 100: 5:1 hoặc 200:5:2 (bùn hoạt tính)
 Hàm lượng tạp chất
 Nhiệt độ, pH, các nguyên tố vi lượng, kim loại…
 Hàm lượng oxy trong nước thải
 Lưu lượng nứơc thải
 Hệ thống xử lý: chế độ thuỷ động …
• Điều kiện nước thải đưa vào XLSH :
- Không có chất độc làm chết hay ức chế hệ vsv trong nước thải. Đặc biệt
là hàm lượng các kim loại nặng như:
Sb >Ag >Cu >Hg >Co >Ni >Pb >Cr
+3
>V >Cd >Zn >Fe
- Chất hữu cơ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và
năng lượng cho vsv như : hidratcacbon, protein, lipit hoà tan…
- COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 mới có thể đưa vào xử lí sinh
học(hiếu khí), nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozơ,
hemixenlulozơ, prottein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lí sinh học kị khí.
SVTH: Nhóm 4
Trang 7
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
1.6 Vai trò của vsv trong xử lý nước thải

Dạng Khoảng nhiệt độ Khoảng tối ưu
Psychrophilic (ưa lạnh) 10 – 30 12 – 18
Mesophilic (ưa ấm) 20 – 50 25 – 40
Thermophilic (ưa nóng) 35 – 75 55 – 65
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Có 2 loại công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học:
- Điều kiện tự
nhiên.
- Điều kiện nhân
tạo.
2. 1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIỆN
2.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi
lọc
Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy,
nước
thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực
vật.
Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 =
N:P:K.
Nước thải CN cũng có thể sử dụng nếu chúng ta loại bỏ các chất độc
hại.
Để sử dụng nước thải làm phân bón, đồng thời giải quyết xử lý nước thải
theo điều kiện
tự
nhiên người ta dùng cánh đồng tưới công cộng và cánh đồng
lọc.

phân
bố
vào các ô bằng hệ thống mạng lưới phân phối gồm : mương chính, máng phân phối
và
hệ
thống tưới trong các ô. Nếu khu đất chỉ dùng xử lý nước thải, hoặc chứa nước
thải khi
cần
thiết gọi là bãi
lọc.
Cánh đồng tưới, bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có độ dốc tự
nhiên, cách xa
khu
dân cư về cuối hướng gió. Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát,
cũng có thể ở nơi đất á
sét,
nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và đảm bảo đất có
thể thấm
kịp.
Diện tích mỗi ô không nhỏ hơn 3 ha, đối với những cánh đồng công cộng
diện tích trung bình các ô lấy từ 5 đến 8 ha, chiều dài của ô nên lấy khoảng 300 -
1500 m, chiều rộng lấy
căn

cứ
vào địa hình. Mực nước ngầm và các biện pháp tưới
không vượt
quá

10 - 200

Chọn loại cánh đồng nào là tùy thuộc vào đặc điểm thoát nước của vùng và
loại cây
trồng
hiện
có.
Trước khi đưa vào cánh đồng , nước thải phải được xử lý sơ bộ qua song chắn
rác, bể lắng cát hoặc
bể
lắng. Tiêu chuẩn tưới lấy thấp hơn cánh đồng công cộng
và có ý kiến chuyên gia nông
nghiệp.
2.1.3 Hồ sinh
học:
Cấu tạo:
Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy
hóa, hồ
ổn

định
nước thải,… Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa
các chất hữu cơ nhờ các loài
vi
khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật
khác.
Nguyên tắc hoạt động:
Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng
như
oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO
2
,

Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Có các loại sau
đây:
+ Hồ kỵ
khí.
+ Hồ kỵ hiếu
khí
+ Hồ hiếu
khí.
2.1.3.1 Hồ kỵ
khí
 Đặc
điểm
Dùng để lắng và phân huỷ cặn lắng bằng phương pháp sinh học tự nhiên dựa
trên sự phân giải
của
vi sinh học kỵ
khí.
Chuyên dùng xử lý nước thải công nghiệp nhiễm
bẩn.
Khoảng cách vệ sinh (cách xí nghiệp thực phẩm): 1.5-2
km.
Chiều sâu: h =
2.4-3.6.m
 Tính toán: chủ yếu là theo kinh
nghiệm
SVTH: Nhóm 4
Trang 14
Hình: Hồ sinh học tự nhiên

Trong hồ xảy ra 2 quá trình song
song
+ Oxy hoá hiếu
khí.
+ Phân hủy metan cặn
lắng.
Có 3
lớp:
+ Hiếu
khí
+ Trung
gian
+ Kỵ
khí
Nguồn oxy cấp chủ yếu là do quá trình quang hợp rong
tảo.
Quá trình kỵ khí ở đáy phụ thuộc vào
to.
SVTH: Nhóm 4
Trang 15
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Chiều sâu của hồ kỵ hiếu khí: 0.9-1.5
m.
2.1.3.3 Hồ hiếu khí: Oxy hoá các chất hợp chất nhờ vi sinh vật hiếu khí.
Có 2
loại hồ hiếu khí:
SVTH: Nhóm 4
Trang 16
Hình: Sơ đồ hồ kỵ hiếu khí

2.2.1. Bể lọc sinh học
Lọc sinh học (biofiltration) là một công nghệ điều khiển sự ô nhiễm mới. Nó bao
gồm sự loại bỏ và ô xi hóa những hợp chất khí bị nhiễm bẩn nhờ vi sinh vật.
SVTH: Nhóm 4
Trang 17
Hình: Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Lọc sinh học được thiết lập rất tốt trong công nghệ điều khiển ô nhiễm ở Đức và
Hà Lan và nó cũng thu hút được sự quan tâm ở Bắc Mỹ.
Lọc sinh học có thể xử lý những phân tử khí hữu cơ- những hợp chất hữu cơ bay
hơi (Volatile Organic Compound- VOC's) hoặc các hợp chất cacbon, hay những chất
khí độc vô cơ - amoniac hay H
2
S.
Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó chất thải được lọc qua lớp vật
liệu lọc rắn có bao bọc lớp màng vi sinh vật.
Bể lọc sinh học bao gồm các bộ phận chính sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống
phân phối nước trên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống
dẫn và phân phối khí cho bể lọc.
2.2.1.1 Bể lọc sinh học với vật liệu không ngập trong nước (lọc nhỏ giọt)
Ưu điểm:
- Giảm việc trông coi.
- Tiết kiệm nhiên liệu.
Nhược điểm:
- Hiệu suất làm sạch nhỏ.
- Dễ bị tắt nghẽn.
- Rất nhạy cảm với nhiệt độ.
- Không khống chế được quá trình thông khí, dễ bốc mùi.
- Chiều cao hạn chế.

lọc:
- Có diện tích bề mặt/đvị diện tích
lớn
- Than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong (60-100
mm)
- HVL = 1.5-2.5
m.
- Nhựa đúc sẵn PVC được sử dụng rộng rãi ngày nay Æ HVL = 6=9
m.

Hệ thống phân phối
nước:
- Dàn ống tự động qua (bể trộn, tháp
lọc).
- Dàn ống cố định (lọc sinh học nhỏ giọt) cao
tải.
Khoảng cách từ vòi phun đến
bề mặt vật liệu: 0.2-0.3
m.
•
Sàn đỡ và thu nước: có 2 nhiệm
vụ:
- Thu đều nước có các mảnh vở của màng sinh học bị
tróc.
SVTH: Nhóm 4
Trang 19
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
- Phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì MT hiếu khí trong các khe
rỗng.

/1
m
3
.ngày
0.08-0.4 0.4-1.6
Tải trọng thuỷ lực theo
diện
tích bề
mặt
m
3
/m
2
.ngày
1-4.1 4.1-40.7
Hiệu quả
BOD % 80-90 65-85
SVTH: Nhóm 4
Trang 20
Hình: Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
2.2.1.2. Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước
thải
Ưu điểm:
- Chiếm ít diện tích vì không cần bể lắng trong.
- Đơn giản, dễ dàng cho việc bao che công trình.
- Không cần phải rửa lọc, vì quần thể VSV được cố định trên giá đỡ cho phép
chống lại sự thay đổi lượng của nước thải.
- Phù hợp với nước thải loãng.

chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp người ta chế tạo các Aerotank bằng sắt
thép hình khối trụ. Thông dụng nhất hiện nay là các Aerotank hình bể khối chữ nhật.
2.2.2.2 Nguyên tắc hoạt động.
Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy ra trong Aerotank qua ba giai đoạn:
Giai đoạn 1: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính
hình thành và phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinhtrưởng, đặc biệt ở thời
gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong
thời gian này rất. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất
mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy,lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần.
SVTH: Nhóm 4
Trang 22
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải
Gian đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần
như ít thay đổi. Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.
Hoạt lực enzym của bùn hoạt tính trong giai đoạn này cũng đạt tới mức cực đại và kéo
dài trong một tời gian tiếp theo. Điểm cực đại của enzym oxi hóa của bùn hoạt tính
thường đạt ở thời điểm sau khi lượng bùn hoạt tính (sinh khối vi sinh vật) tới mức ổn
định. Qua các thông số hoạt động của aeroten cho thấy ở gian đoạn thứ nhất tốc độ tiêu
thụ oxi (hay tốc độ oxi hóa) rất cao, có khi gấp 3 lần ở giai đoạn thứ hai.
Giai đoạn 3: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng (hầu như ít thay
đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn
nitrat hóa các muối amon. Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá
trình làm việc của aeroten (làm việc theo mẻ). Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa
được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính
sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu không kịp thời tách bùn,
nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩalà sinh khối vi sinh vật trong bùn (chiếm tới 70%
khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn có hàm lượng protein rất cao (60-
80% so với chất khô), ngoài ra còn cócác hợp chất chứa chất béo, hidratcacbon, các
chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồn nước.

+ Khuấy cơ học.
+ Thoáng kết hợp.
+ Quạt gió.

SVTH: Nhóm 4
Trang 24
Hình: Bể Aerotank sử dụng phương pháp khuấy cơ học
Tiểu luận: Tổng quan các phương pháp sinh học GVHD: Th.S Lâm Vĩnh Sơn
trong xử lý nước thải

SVTH: Nhóm 4
Trang 25
Hình: Bể Aerotank sử dụng phương pháp sục khí