BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC DLKTCN TP.HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA: Môi trường & Công nghệ sinh học
BỘ MÔN: Công nghệ sinh học

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
NGÀNH: Công nghệ sinh học LỚP: 05DSH

1. Đầu đề Luận văn tốt nghiệp:
- Nghiên cứu và đánh giá xử lí lọc sinh học bằng giá thể xơ dừa và day cước
nhựa trong xử lý nước thải sinh hoạt
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
a. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
b. Nghiên cứu chạy mô hình và kết quả nghiên cứu
c. So sánh kết quả và kết luận
3. Ngày giao Luận văn tốt nghiệp: 01/04/2009
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2009
5. Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn:
1/ Th.s Lâm Vónh Sơn 100%
2/
Nội dung và yêu cầu Luận văn tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn

Ngày 25 tháng 6 năm 2009 Người hướng dẫn chính

(ký và ghi rõ họ tên)

động viên, tạo điều kiện cho em học tập và thực hiện đồ án của mình.
Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có giới hạn nên trong đồ án này vẫn còn
nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện
Võ Minh Mẫn
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
2
MỤC LỤC

Lời cảm ơn
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài 1
1.3. Mục đích yêu cầu của đề tài 2
1.4. Nội dung nghiên cứu 2
1.5. Phương pháp nghiên cứu 2

f. Lựa chọn phương pháp xử lí hiếu khí 22
2.2.9. Phương pháp khử trùng 25
2.3. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải 26
2.3.1. Vi khuẩn (Bacteria) 27
2,3.2. Virus và thực khuẩn thể 32
2.3.3. Vi nấm(Fungi) 32
2.3.4 Nấm men 33
2.3.5. Nấm mốc 34
2.3.6. Tảo (Algae) 34
2.3.7. Nguyên sinh động vật (Protozoa) 35
2.4. Lòch sử nghiên cứu và ứng dụng phương pháp sinh trưởng gắn kết trong xử
lý nước thải 36
2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí với sinh trưởng gắn kết - 36
2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp kò khí với sinh trưởng gắn kết 38
2.4.3 Vật liệu làm giá thể 40

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
4
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3. Phương pháp nghiên cứu 45
3.1. Phương pháp luận 45
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình sinh học 45
3.1.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám 47
3.1.3. Giá thể và mô hình nghiên cứu 48
3.1.3.1. Giá thể 48
3.1.3.2. Mô hình 48
3.1.3.3. Các thiết bò phụ trợ 49
a. Máy bơm khí 49

4.4. Đề xuất quy trình công nghệ 106
Tài liệu tham khảo
Phụ lục Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
6
DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Tải trọng chất bẩn theo đầu người 4
Bảng 22.: Ứùng dụng các công trình cơ học trong xử lí nước thải 7
Bảng 2.3: Ứùng dụng các quá trình hóa lí trong xử lí nước thải 10
Bảng 2.4: Các quá trình sinh học dùng trong xử lí nước thải 22
Bảng 2.5. Tính chất vật lí của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt 41
Hình 2.7. Hệ thống sục khí bằng tuabin 17
Hình 2.8. Sơ đồ sục khí bề mặt nổi 18
Hình 2.9. Phác họa sục khí bề mặt bằng chổi quay 18
Hình 2.10. Mặt cắt của màng sinh khối sinh trưởng liên kết 19
Hình 2.11. Vật liệu đỡ điển hình của phin lọc nhỏ giọt 20
Hình 2.12. Phác họa phin lọc nhỏ giọt 20
Hình 2.13. Sơ đồ tổ hợp đóa quay sinh học 21

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
8

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, vấn đề môi trường đang rất được quan tâm, đặc biệt là vấn đề
nước thải trong các quá trình sản xuất công nghiệp, trong quá trình sinh hoạt. Hầu
hết nước thải từ các khu dân cư, nhà máy, xí nghiệp chế biến, sản xuất khi xả thải
vào môi trường đều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng
môi trường ngày càng bò suy thoái nghiêm trọng, đặc biệt là chất lượng môi trường
nước.
1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một phương pháp đang rất
được ưa dùng vì chi phí cho công nghệ này rẻ hơn so với những công nghệ khác và
ít gây tác hại phụ đến chất lượng nước sau khi xử lý. Trong đó, việc sử dụng những

hoạt.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng mô hình mô phỏng bể xử lý với kích thước nhỏ đặt trong phòng
thí nghiệm.
Vận hành mô hình mô phỏng với giá thể là xơ dừa và cước nhựa theo các
chế độ tải trọng khác nhau.
Kiểm nghiệm các đặc tính ô nhiễm của nước thải trước và sau xử lý để
đánh giá hiệu quả xử lý. Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên là COD, pH, SS
1.6. Phạm vi nghiên cứu
Mô hình trong phòng thí nghiệm.
Ứùng dụng đối với bể sinh học hiếu khí.
p dụng cho loại nước thải sinh hoạt.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
10

Chương 2
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1. Tổng quan vể nước thải sinh hoạt
2.1.1. Khái quát về hiện trạng nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt 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 các nhân…chúng thường
được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình
công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của moat khu dân cư phụ thuộc vào
dân sô, vào tiêu chuan cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Tiêu tiêu
chuan nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thò thường là 100 đến 250
l/người.ngày đêm ( đối với các nước đang phát triển) và từ 150 đến 500 l/
người.ngày đêm ( đối với các nước phát triển).

25 - 30
BOD
20
đã lắng
-
30 - 35
COD
72 - 102
-
N-NH
4
+

2.4 - 4.8
7
Phospho tổng số
0.8 - 4.0
1.7
Dầu mỡ
10 - 30
-
2.1.2. Những ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến đời sống của con người
2.1.2.1. Đến môi trường tự nhiên
Nước thải sinh hoạt gay ra sự ô nhiễm môi trường tự nhiên do các thành
phần ô nhiễm:
- COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn đònh chất hữu cơ tiêu thụ moat lượng
lớn và gay thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng của 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 H
2

Thành phần nước thải được chia thành 2 nhóm chính:
2.1.3.1. Thành phần vật lí:
Theo trạng thái lí học: các chất bẩn trong nước thải được chia thành 3
nhóm:
+ Nhóm 1: gồm các chất không tan ở dạng lơ lửng kích thước lớn (
những hạt có đường kính > 10
-1
mm) và ở dạng huyền phù, nhũ tương, bọt ( những
hạt có đường kính từ 10
-1
đến 10
-4
mm)
+ Nhóm 2: gồm các chất ở dạng keo ( những hạt có kích thước từ 10
-4

đến 10
-6
mm)
+ Nhóm 3: gồm các chất hòa tan ở dạng phân tử. Những hạt này có
đường kính < 10
-6
mm. chúng không tạo thành pha riêng biệt mà trở thành hệ một
pha hay còn gọi là dung dòch thật. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
13

14
Các công trình xử lí trong phương pháp cơ học gồm có: song chắn rác,
bể lắng cát, bể vớt dầu, mỡ, bể lắng, bể lọc,… và mỗi công trình đơn vò này đều
có nhiệm vụ khác nhau và hỗ trợ nhau để loại bỏ các tạp chất cơ học tương ứng
trong nước thải.
Bảng 2.2: Ứùng dụng các công trình cơ học trong xử lí nước thải
Các công trình
ng dụng
Lưới chắn rác
Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Nghiền rác
Nghiền các chất rắn thô đến kích
thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hòa
Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD
và SS
Lắng
Tách các cặn lắng và nén bùn
Lọc
Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử
lí sinh học hoặc hóa học
Màng lọc
Tương tự như quá trình lọc,tách tảo từ
nước thải sau hồ ổn đònh
Vận chuyển khí
Bổ sung và tách khí
Bay hơi và bay khí
Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ
nước thải
Nguồn: PGS. PTS Hoàng Huệ - 1996 - Xử lí nước thải – Nhà xuất bản xây

4
)
3
.18H
2
O, NaAlO
2
, Al
2
(OH)
3
Cl,
KAl(SO
4
).12H
2
O, NH
4
Al(SO
4
).12H
2
O ; phèn sắt: Fe
2
(SO
4
)
3
.2H
2

Phương pháp hấp thụ được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào nước
mà phương pháp xử lí sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với
hàm lượng rất nhỏ. Thông thường nay là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc
các chất có mùi, vò và màu rất khó chòu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,
keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất, như xỉ tro, xỉ mạt
sắt… trong số này than hoạt tính được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai
loại dạng: boat và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ.
2.2.6. Phương pháp oxi hóa khử:
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxi hóa như clo ở
dạng khí và hóa lỏng, dioxit clo, clorat canxi, hypoclorit canxi va natri, kali
permanganate, kali bicromat, peoxythyro, oxy của không khí, ozon…
Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển
thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. quá trình này tiêu tốn một lượng
lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong
những trường hợp khi các tạp chất gay nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách
bằng những phương pháp khác.
2.2.7. Phương pháp oxy hóa điện hóa:
Phương pháp oxy hóa điện hóa được dùng để xử lí nước thải sinh hoạt, với
mục đích khử các chất có trong nước thải để thu hồi cặn quý (kim loại) trên các
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
17
điện cực anot. Phương pháp này dùng xử lí nước thải xi mạ Niken, mạ bạc hay các
nhà máy tẩy gỉ kim loại, như điện phân dung dòch chứa sắt sunfat và acid sunfuric
tự do bằng màng trao đổi ion sẽ phục hồi 80 – 90% acid sunfuric và thu hồi boat
sắt với khối lượng là 20 – 25kg/m
3
dung dòch.

2

Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây
bệnh
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
18
- Bằng Ozon
- Bằng tia UV
Khử Chlorine
Tách Clo còn lại sau quá trình clo hóa
2.2.8. Phương pháp sinh học:
2.2.8.1. Xử lí hiếu khí
Trong quá trình hiếu khí, tóm tắt phản ứng xảy ra như sau:
Tạp chất hữu cơ + ôxy = tế bào mới + CO
2
+ H
2
O
Nước thải chế biến thủy sản rất ít khi cần phải bổ sung các chất dinh dưỡng
(như nitơ, phôtpho), nhưng việc cung cấp đầy đủ oxy là rất quan trọng để hệ thống
hoạt động có hiệu quả.
Các quá trình hiếu khí cơ bản bao gồm: hệ thống bùn hoạt tính, hồ nước, bộ
lọc nhỏ giọt, và tổ hợp đóa quay sinh học. Các quá trình hiếu khí này được mô tả
cùng với các phương tiện dùng để sục khí.
a. Hệ thống bùn hoạt tính
Xuất hiện ở Anh từ đầu thế kỷ 20 và được mang tên này vì bùn (khối các vi
sinh vật) được tạo ra, sẽ phân hủy hiếu khí và ổn đònh lượng tạp chất rắn trong
nước thải. Hình 2.1 là sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính điển hình.

trong toàn bộ bể phản ứng và sẽ ổn đònh hơn khi đảo trộn (do các dòng vào đã
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
20
được hòa trộn trong bể). Đối với nước thải chế biến thủy sản, phải đảo trộn khi
mật độ tạp chất hữu cơ hoặc khi lưu lượng nước thải đạt cao nhất. Có thể làm giảm
lưu lượng tối đa bằng cách ngăn giữ nước thải lại trong các bể xử lý sơ bộ. Xử lý
bằng bùn hoạt tính thông thường cần thể tích của bể phản ứng nhỏ hơn nếu vẫn
đảm bảo để dòng chảy “ dích dắc” là dòng chảy êm ả thành lớp mà điều này
thường không xảy ra.
Trong tất cả các hệ thống bùn hoạt tính, việc tách sinh khối khỏi chất lỏng
và đưa trở lại một phần vào hệ thống sao cho mật độ vi sinh vật tương đối cao để
có thể phân hủy tạp chất hữu cơ trong thời gian ngắn. Vì vậy có 2 thời gian lưu giữ
khác nhau: thời gian lưu giữ nước (
H

) là tỷ số giữa thể tích bể phản ứng (V) và
lưu lượng nước thải (Q):
H

= V/Q
và thời gian lưu giữa sinh khối (
C

) là tỷ số giữa sinh khối có trong bể phản ứng
và khối lượng sinh khối thải ra trong 1 ngày.
H

thường khoảng 3-6 giờ trong khi

; hồ trộn phức hợp 0,8-1W/m
3
. Vì ở ngoài trời nên về mùa
đông nhiệt độ nước trong hồ xuống thấp làm cho mật độ vi sinh hoạt động yếu,
thậm chí bò đóng băng. Tuy nhiên cũng có thể khắc phục một phần nhược điểm
này bằng cách đào hồ sâu. Các hồ sâu này cần có nơi phân lắng thứ cấp, có thể ở
dạng ao nông hoặc bể lắng thông thường.

Hình 2. 3. Cấu tạo hồ hiếu khí (trên) và hồ phức tạp (dưới)
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn

SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041
22
Nếu sử dụng bể lắng đào dưới đất, cần có đủ thời gian để chất rắn lắng và
cũng phải có đủ điều kiện để tích tụ bùn. Có nhiều khả năng sẽ gây mùi khó chòu
do bùn lắng phân hủy và tảo có thể phát triển lên bề mặt làm cho hàm lượng chất
rắn lơ lửng trong nước thải tăng. Có thể xử lý mùi bằng cách đào bể sâu tối thiểu
2m, lưu giữ chất lỏng không quá 12 ngày để hạn chế sự phát triển của tảo.
Trong hệ thống hồ phức hợp, chất rắn tích tụ dọc theo thành và ở các góc
bể hiếu khí, còn trong hồ pha trộn toàn bộ, các chất này tập trung giữa các thiết bò
sục khí. Tạp chất rắn tích tụ sẽ phân hủy ở dưới đáy nhưng do một phần không có
khả năng phân hủy sinh học nên luôn hình thành cặn, vì vậy cần đònh kỳ loại bỏ
lượng chất rắn tích tụ này.
c. Sục khí
Hệ thống làm thoáng như ở trên cần có oxy để hoạt động. Tùy theo đặc
điểm của quá trình, có thể dùng các thiết kế khác nhau. Có thể cung cấp oxy tới
hệ thống bùn hoạt tính bằng sục khí khuếch tán, khuấy trộn bằng tuabin, thiết bò
sục khí tónh hoặc thiết bò khuếch tán bọt khí thô trên bề mặt. Hai loại cuối cùng
được sử dụng trong hồ sục khí.
Hệ thống sục khí khuếch tán (hình 2.4) được chia thành khuếch tán bọt khí

nhất. Thiết bò này có hệ thống cánh quạt tuabin dẫn động bằng động cơ điện quay
với tốc độ cao phía trên các ống hoặc vòng, từ đó khí nén được xả ra (hình 2.7).
Bọt khí từ các ống phân tán theo vòng quay của tuabin. Tùy theo độ sâu
của bể sục khí, một trục có thể có nhiều cánh quạt. Tuabin có chức năng duy trì
lớp vi sinh vật ở tráng thái lơ lửng, phân tách và phân tán bọt khí, trong đó phân
tán bọt khí tốn năng lượng nhất.

Hình 2.7. Hệ thống sục khí bằng tuabin
Các thiết bò sục khí bề mặt thông dụng nhất được đặt trên một giàn nổi
(hình 2.8) và gồm một cánh quạt đặt trong ống nâng, cánh quạt được dẫn động từ
một động cơ không bò nhúng trong nước. Cánh quạt hút chất lỏng từ dưới phun lên
bề mặt bể. Quá trình trao đổi oxy diễn ra từ không khí qua phần nước được phun
lên và tới bề mặt nước bò xáo trộn quanh thiết bò.