Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Mở đầu

Nớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con ngời. Nớc trong tự nhiên
bao gồm toàn bộ các đại dơng, biển vịnh sông hồ, ao suối, nớc ngầm, hơi nớc ẩm
trong đất và trong khí quyển. Trên trái đất khoảng 94% là nớc mặn, 2-3% là nớc
ngọt, nó chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Nớc ngọt dạng lỏng thờng ở các tầng ngầm, chiếm
khoảng 2,24% tổng lợng nớc ngọt. Nh vậy, chỉ có khoảng 0,03% lợng nớc trên hành
tinh là có thể sử dụng đợc.
Nớc cần cho mọi sự sống và phát triển. Nớc giúp cho các tế bào sinh vật trao
đổi chất, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có
thể nói rằng ở đâu có nớc là ở đó có sự sống.
Nớc đợc dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ.
Sau khi sử dụng nớc trở thành nớc thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày
nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của công nông nghiệp đã
để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trờng nớc. Vấn đề này
đang đợc nhiều sự quan tâm của mọi ngời, mọi quốc gia trên thế giới.
ở nớc ta hiện nay phần lớn nớc đợc thải ra sông hồ mà cha qua xử lý. Vì vậy,
dẫn đến tình trạng các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan
và ảnh hởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con ngời.
Hiện nay, ngời ta đã đa ra nhiều phơng pháp xử lý nớc thải sinh hoạt. Một
trong những phơng pháp đó là xử lý nớc thải bằng phơng pháp sinh học. Để góp
phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trờng, trong bản khoá luận này bớc đầu chúng tôi
nghiên cứu công nghệ xử lý nớc thải sinh hoạt bằng phơng pháp yếm khí .
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
1
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Chơng 1: tổng quan
ô nhiễm môi trờng nớc và các phơng pháp xử lý
Cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại, nhu cầu về nớc ngày càng
nhiều, lợng nớc công nghiệp cũng nh lợng nớc sinh hoạt thải ra đa vào các nguồn n-

mùi tơng ứng là 4, 5, 8
1.1.3. Độ đục [1]
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
2
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Nớc tự nhiên thờng bị vẩn đục do những hạt keo lơ lửng trong nớc, các hạt
keo này có thể là mùn, vi sinh vật, sét. Nớc đục làm giảm sự chiếu sáng của ánh
sáng mặt trời qua nớc. Độ đục của nớc đợc xác định bằng phơng pháp so độ đục với
một độ đục của một thang chuẩn.
1.1.4. Nhiệt độ [1]
Nguồn gốc ô nhiễm chính là nguồn nớc thải từ các bộ phận làm nguội ở các
nhà máy Nhiệt độ trong loại nớc thải này thờng cao hơn 10 -20
0
C so với nớc th-
ờng.
ở những vùng nhiệt đới nh nớc ta, nhiệt độ nớc thải vào sông, hồ tăng sẽ làm
giảm lợng oxy tan vào nớc và tăng nhu cầu oxy của cá lên hai lần, tăng nhiệt độ còn
xúc tiến sự phát triển của các sinh vật phù du.
Nhiệt độ nớc thờng đợc đo bằng nhiệt kế.
1.1.5. Chất rắn trong nớc [1]
Nớc có hàm lợng chất rắn cao là nớc kém chất lợng.
Chất rắn trong nớc gồm hai loại: chất rắn lơ lửng và chất rắn hoà tan, và tổng
hai chất rắn trên gọi là tổng chất rắn.
Chất rắn lơ lửng thờng làm cho nớc bị đục, là một phần của chất rắn có
trong nớc ở dạng không hoà tan. Căn cứ vào tổng hàm lợng chất rắn lơ lửng có trong
nớc, ta có thể xét đoán hàm lợng mùn, sét và những phần tử nhỏ khác có trong nớc.
Chúng có thể có hại vì làm giảm tầm nhìn của các động vật sống trong nớc và độ
dọi của ánh sáng mặt trời qua nớc. Tuy nhiên nớc có chất rắn lơ lửng là đất mùn
( nh nớc phù sa ) đợc dùng làm nớc tới cho nông nghiệp rất tốt.
Để xác định tổng chất rắn lơ lửng, mẫu nớc lấy về phải đợc làm ngay hoặc

Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
3
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Để xác định tổng hàm lợng các chất rắn tan trong nớc, ta lọc mẫu nớc qua
giấy lọc băng xanh để tách những phần tử lơ lửng không tan trong nớc. Lấy 250ml
nớc đã lọc, làm bay hơi trên bếp cách thuỷ đến cạn khô, sau đó sấy cặn ở 180
o
C,
đem cân cặn và tính tổng hàm lợng chất rắn tan có trong nớc ra mg/l.
1.1.6. Độ dẫn điện [1]
Các muối tan trong nớc tồn tại ở các dạng ion nên làm cho nớc có khả năng
dẫn điện. Độ dẫn điện của nớc phụ thuộc vào nồng độ, tính linh động và hoá trị của
các ion ( ở nhiệt độ nhất định). Nh vậy khả năng dẫn điện của nớc phản ánh hàm l-
ợng chất rắn tan trong nớc.
Để xác định độ dẫn điện ngời ta đo điện trở hoặc dùng máy đo độ dẫn trực
tiếp với đơn vị là milisimen (mS). Độ dẫn điện của mẫu nớc đợc so với độ dẫn điện
của dung dịch chuẩn KCl. ở 25
o
C độ dẫn điện tơng ứng của dung dịch KCl với các
nồng độ khác nhau nh sau :
Dung dịch 0,001M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 141 mS
Dung dịch 0,01M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 147,3 mS
Dung dịch 0,05M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 666,8 mS
Dung dịch 0,1M KCl có độ dẫn điện tơng ứng là 1290,0 mS
1.1.7. Độ cứng của nớc [1]
Độ cứng của nớc do các kim loại kiềm thổ, chủ yếu là canxi và magie gây
nên. Nớc cứng thờng không đợc gọi là ô nhiễm vì không gây hại tới sức khoẻ con
ngời. Nhng nớc cứng lại gây nên hàng loạt các hậu quả: nớc cứng pha chè không
ngấm, xà phòng không tạo bọt vì xà phòng tạo kết tủa với ion Ca
2+

4
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
phần độ axit của nớc thiên nhiên. Trong tất cả các trờng hợp đó, pH của nớc thờng
không nhỏ hơn 4,5.
Đối với nớc thải, chứa các loại axit mạnh tự do chứa các muối tạo bởi axit
mạnh và bazơ yếu sẽ dẫn đến độ axit của nớc cao. Trong những trờng hợp này pH
của nớc không lớn hơn 4,5.
Để xác định độ axit của nớc, ngời ta chuẩn độ nớc bằng dung dịch chuẩn
NaOH hay KOH, lợng dung dịch kiềm tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ với chất chỉ
thị là metyl da cam tơng ứng với lợng axit tự do của nớc, còn nếu dùng chất chỉ thị
là phenolphtalein thì tơng ứng với độ axit chung của nớc. Nếu pH của nớc 8,3 thì
độ axit của nó bằng không.
1.1.8.1.Độ kiềm [1]
Độ kiềm đợc định nghĩa là hàm lợng của các chất có trong nớc phản ứng với
các axit mạnh. Để xác định độ kiềm của nớc ngời ta sử dụng phơng pháp chuẩn độ
nớc bằng dung dịch axit mạnh.
Đối với nớc thiên nhiên, độ kiềm của nó phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng
muối cacbonat, hidrocacbonat của các kim loại kiềm thổ. Trong trờng hợp này pH
của nớc thờng 8,3.
Để xác định độ kiềm của nớc, ngời ta chuẩn độ mẫu nớc bằng dung dịch
chuẩn HCl, lợng dung dịch axit tiêu tốn cho quá trình chuẩn độ với chất chị thị là
phenolphlalein (pH
tđ
) tơng ứng với lợng kiềm tự do chất chỉ thị là metyl da cam
(pH
tđ
= 4,5). Tơng ứng với độ kiềm toàn phần của nớc.
Để xác định độ pH của nớc ngời ta thờng dùng máy đo pH.
1.1.9. Oxi hoà tan trong nớc (DO: dissoled oxygen) [1]
Oxi tan trong nớc rất ít. Độ tan bão hoà của oxi trong nớc sạch ở O

phẩm cố định
Oxy sử dụng trong quá trình này là oxy hoà tan trong nớc .
Chỉ tiêu BOD là chỉ tiêu thông dụng nhất để đánh giá mức độ ô nhiễm của
một nguồn thải. Nó biểu thị cho lợng chất hữu có thể bị phân huỷ bởi vi sinh vật .
Chỉ số BOD cao chứng tỏ lợng chất hữu cơ là chất bẩn có khả năng phân huỷ
sinh học trong nớc càng lớn.
Trong thực tế ngời ta không thể xác định lợng oxy hoá hoàn toàn chất hữu cơ
bởi vi sinh vật vì đòi hỏi phải phải có nhiều thời gian. Vì vậy để xác định gần đúng
giá trị BOD ngời ta chỉ cần xác định trong 5 ngày và có kí hiệu BOD
5
.
1.1.12. Nhu cầu oxi hoá học (COD:Chemical Oxygen Demand) [1]
COD là lợng oxi cần thiết cho quá trình oxi hoá hoá học các chất hữu cơ có
trong nớc thành CO
2
và H
2
O.
COD là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nớc vì nó cho biết
hàm lợng chất hữu cơ có trong nớc.
Chỉ số COD biểu thị cả lợng chất hữu cơ không thể oxi hoá bằng vi sinh vật,
do đó giá trị COD bao giờ cao hơn giá trị BOD.
Ngoài BOD và COD, ngời ta thờng dùng một số chỉ số khác để đo hàm lợng
các chất hữu cơ trong nớc nh: tổng cacbon hữu cơ (TOC- Total Organic Cacbon) và
nhu cầu theo lý thuyết (ThOD: Theoretical Oxygen Demand) . TOC chỉ dùng đợc
khi hàm lợng các chất hữu cơ có trong nớc thải tạo thành CO
2
+ H
2
O, nhng đại lợng

10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05
11 Crom (III) mg/l 0,1 1
12 Đồng mg/l 0,1 1
13 Kẽm mg/l 1 2
14 Mangan mg/l 0,1 0,8
15 Niken mg/l 0,1 1
16 Sắt mg/l 1 2
17 Thuỷ ngân mg/l 0,001 0,002
18 Thiếc mg/l 1 2
19 Amoni (tính theo N ) mg/l 0,05 1
20 Florua mg/l 1 1,5
21 Nitrat (tính theo N) mg/l 10 15
22 Nitrit (tính theo N) mg/l 0,01 0,05
23 Xianua mg/l 0,01 0,05
24 Phenol (Tổng số) mg/l 0,001 0,02
25 Dầu, mỡ mg/l Không 0,3
26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5
27
Tổng hoá chất bảo vệ thực
vật (trừ DDT)
mg/l
0,15 0,15
28 DDT mg/l 0,01 0,01
29 Coliform MPN/100ml 5000 10000
30 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq / l 0,1 0,1
31 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq /l 10 1,0
Chú thích: Cột A áp dụng đối với nớc mặt có thể dùng làm nguồn cấp nớc
sinh hoạt (nhng phải qua quá trình xử lí theo quy định).
Cột B áp dụng đối với nớc mặt dùng cho các mục đính khác. Nớc
dùng cho nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ sản có quy định riêng.

Sắt sunfát FeSO
4
.7H
2
O;
-
Nớc vôi Ca(OH)
2
;
-
Natri aluminat Na
2
Al
2
O
4
;
-
Sắt (III) clorua và sắt (III) sunfat;
-
Dùng phèn thì phản ứng tạo photphat kết lắng nh sau:
Al
2
(SO
4
) + 2 PO
4
3-
2 AlPO
4

- Dùng sắt (III) clorua để tạo phôtphat
FeCl
3
+6H
2
O +PO
4
3-
FePO
4
+3 Cl
-
+ 6H
2
O
- Dùng natri aluminat để loại photphat
Na
2
Al
2
O
4
+2 PO
4
3-
+4 H
2
O

2AlPO

3
) vào mục đích này.
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
8
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Nớc thải có tính kiềm dùng axít kỹ thuật pha loãng để trung hòa. Trớc khi
trung hòa cần chuẩn bị và tính toán sao cho sau khi trung hòa đợc độ pH của nớc
mong muốn với lợng hóa chất vừa đủ.
1.2.4. Phơng pháp dùng chất sát khuẩn [3]
Nớc thải sau khi xử lý bằng các biện pháp cần thiết trớc khi đa vào sông hồ
hoặc các nguồn nớc khác, cũng nh quay lại để cấp nớc sinh hoạt phải cần sát khuẩn.
Chất sát khuẩn cần dùng và không gây độc hại là khí clo (Cl
2
). Việc clo hóa nhằm
mục đích diệt các vi sinh vật tảo và làm giảm mùi của nớc. Các hợp chất clo dùng ở
đây là clo lỏng đợc chứa trong các bình thép (bom clo) vôi clorua có độ hoạt động
của clo là 25 - 35% các hypoclorit NaOCl, Ca(OCl)
2
vừa có hoạt tính của clo vừa có
hoạt tính oxy hóa nên có thể phân hủy nhiều chất độc hữu cơ thành chất không độc.
1.2.5. Các bể chứa và lắng [3]
Các bể này có thể là bể bê tông hoặc ao hồ đợc gia cố nền móng sao cho nớc
thải ít ngấm vào các tầng đất sâu. Nớc thải vào các bể này và đợc lu lại trong thời
gian 2 - 10
h
. Thực tế đây là sự mô phỏng quá trình lắng đọng tự nhiên của nớc trong
các thủy vực. Sau thời gian 3 h thì hầu hết các chất rắn dễ lắng và 30 - 40% những
chất rắn ở dạng lơ lửng huyền phù đợc lắng xuống đáy bể.
Phần nớc ở trên đợc đa vào các qúa trình xử lý tích cực với các phơng pháp
lên men, hiếu khí, thiếu khí hoặc kị khí tùy tiện.

Đây là phơng pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo
hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong
khoảng 20 đến 40
0
C.
Phơng trình tổng quát các phản ứng tổng hợp của quá trình oxy hoá sinh hóa
ở điều kiện hiếu khí nh sau:
C
x
H
y
O
z
N +(x+y/4- z/2 - 3/4) O
2
vi sinh vật
x CO
2
+ (y-3) /2 H
2
O +
NH
3
+ H (1)
C
x
H
y
O
z

Phản ứng (1) là phản ứng oxy hoá các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng l-
ợng của tế bào, còn phải ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào. Lợng oxy
tiêu tốn cho các phản ứng này là tổng BOD của nớc thải.
Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hoá thì không đủ chất dinh dỗng, quá
trình chuyển hoá các chất của tế bào xảy ra theo giai đoạn sau:
C
5
H
7
NO
2
+ 5 O
2

vi sinh vật 5 CO
2
+ NH
3
+ 2
H
2
O + H
NH
3
+ O
2


Các nguyên tố dinh dỡng và vi lợng: Để có phản ứng sinh hóa nớc thải
cần chứa các hợp chất của các nguyên tố dinh dỡng và vi lợng. Đó là các nguyên tố
N, P, K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Trong đó N, K, P là các nguyên tố chủ yếu.
1.3.3. Phơng pháp yếm khí
1.3.3.1. Nguyên lý chung [2,3,4]
Đây là phơng pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí.
(CHO)
n
NS + O
2
CO
2
+ H
2
O + sinh khối vi sinh + sản phẩm chính + các chất
trung gian + CH
4
+ H
2
+ NH
4
+
+ H
2
S + năng lợng.
ở điều kiện yếm khí sinh khối vi sinh vật đợc tạo thành ít, ngoài các chất
trung gian tới (70%) có một sản đợc quan tâm nhiều là metan. Vì ngời ta cũng dựa
vào qui trình này để thu metan và quá trình này còn đợc gọi là lên men metan.
Các phơng pháp yếm khí đợc dùng để lên men bùn cặn sinh ra trong quá
trình xử lý bằng phơng pháp sinh học, cũng nh nớc thải công nghiệp chứa hàm lợng

megateruim, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas riboflavina, Ps. reptilovora,
Leptespira biflexa, Alcaligenes faecalis và Proteus vulgraris. Các vi khuẩn này đã đ-
ợc phân lập từ bể tiêu hoá kị khí sinh metan.
Phế liệu giàu tinh bột tạo điều kiện cho Micrococcus candidus, M varians, M.
urea, Bacillus cereus, B. megaterium và Pseudomonas spp sinh trởng và phát triển.
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
11
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Phế liệu giàu protein thích hợp cho quần thể vi khuẩn sau đây: Clostridium,
Bacillus cereus, B. circulans B. sphaericus, B. subtilis, Micrococcus varians,
Escherichia coli, Baracolo beterium intermedium, Pseudomonas coliforme và
Pseudomonas spp.
Dầu béo thực vật kích thích sinh trởng của Micrococcus, Bacillus,
Streptomyces, Alcaligenes và Pseudomonas tại các bể tiêu hoá kị khí.
Trong số vi khuẩn phân huỷ protein, cần chú ý đến giống Clostridium. Chúng
có khá nhiều trong nớc thải chứa protein. Các loài thuộc giống này kị khí, phân huỷ
rất mạnh protein và chia thành 3 nhóm:
Clostridium nhóm I (Clostridium butylicum) phân huỷ trực tiếp tinh bột,
sinh axit axetic chủ yếu là axit butylic.
Clostridium nhóm II phân huỷ protein sinh axit izovaleric và axit axetic.
Clostridium nhóm III (Clostridium perfringens), phân huỷ protein, không
phân huỷ đờng, thu nhận năng lợng từ chuyển hoá các axit amin.
Bảng2. Một số vi khuẩn sinh axit hữu cơ
Tên vi khuẩn pH
Nhiệt độ
(t
o
C)
Sản phẩm
Bacillus cereus 5.2 25 - 35 Axetic, lactic

Những vi khuẩn này sống kị khí nghiêm ngặt, rất mẫn cảm với oxi, sinh trởng
và phát triển rất chậm. Vi khuẩn sinh metan đợc chia thành 4 giống theo hình thái và
khả năng bào tử:
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
12
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Methanobacterium hình que, không sinh bào tử .
Methanobacillus hình que, sinh bào tử .
Methanococcus tế bào hình cầu, đứng riêng rẽ, không kết thành chuỗi.
Methanosarsina tế bào hình cầu, kết thành chuỗi hoặc khối.
Đặc điểm của quá trình sinh metan là do tác dụng của một quần thể vi khuẩn.
Các loài vi khuẩn sinh metan nói chung có đặc tính gram âm, không di động, đa số
sinh bào tử và kị khí rất nghiêm ngặt. Chúng có thể sử dụng NH
3
làm nguồn nitơ.
Chúng phát triển rất chậm. Sau khi cấy trên môi trờng dinh dỡng vài tuần mới phát
triển thành những dạng hoạt động.
Những vi khuẩn sinh metan rất nhạy cảm với môi trờng, đặc biệt là rất bị ức
chế bởi sự có mặt của các kim loại có trong môi trờng.
Nguồn cacbon của chúng là các hợp chất hữu cơ, vô cơ đơn giản, nh các axit
focmic, butiric, propionic, axetic, rợu metanol, etanol, khí H
2
, CO
2
, CO. Để các vi
khuẩn metan phát triển bình thờng trong môi trờng cần phải có đủ CO
2
và các chất
chứa nitơ. Nếu trờng hợp môi trờng lên men thiếu thì phải bổ sung. Nguồn nitơ tốt
nhất đối với vi khuẩn metan là amon cacbonat và amon clorua. Đặc biệt là vi khuẩn

2
Methanococcuss mazei 30 - 37 Axit axetic, axit butyric
Methanosarcina
methanica
35 -37 Axit axetic, butyric
Methanosarcina barkerli 7,0 30
CO
2
, H
2
, axit axetic,
metanol
Do các phản ứng thuỷ phân và các phản ứng oxy hóa khử xảy ra một cách
nhanh chóng và đồng bộ trong cùng một pha nên sự sắp xếp các phản ứng khi không
có sự tham gia của oxy nêu trên chỉ mang tính quy ớc. Nhu cầu oxy sinh học của
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
13
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
toàn bộ quá trình gần nh bằng không. Do sinh nhiều axit nên độ pH của môi trờng
có thể giảm mạnh.
Phản ứng chính tạo thành metan có thể xảy ra nh sau:
CO
2
+ 4 H
2
A CH
4
+ 4 A + 2 H
2
O

+ 2 H
2
O
Trong qúa trình xử lý nớc thải công nghiệp chứa SO
4
2-
, ở điều kiện yếm khí ,
vi khuẩn khử sunfat sẽ khử SO
4
2-
thành H
2
S nh sau:
5 H
2
A + SO
4
2-
5 A + H
2
S + 4 H
2
O
Ngoài ra còn có cả quá trình đề nitrat hoá:
6 H
2
A + 2 NO
3
-
6 A + H

0
C. Nh vậy quá trình có thể thực hiện ở điều kiện ấm (30 ữ
35
0
C) hoặc nóng (50 ữ 55
0
C). Khi nhiệt độ dới 10
0
C vi khuẩn tạo metan hầu nh
không hoạt động.
Liều lợng nạp nguyên liệu (bùn) và mức độ khuấy trộn: Nguyên liệu nạp
cho quá trình cần có hàm lợng chất rắn 7 ữ 9%. Tác dụng của khuấy trộn là phân bố
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
14
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
đều dinh dỡng và tạo điều kiện tiếp xúc tốt với các vi sinh vật và giải phóng khi sản
phẩm ra khỏi hỗn hợp lỏng rắn.
Tỷ số C/N: Tỷ số C/N tối u cho quá trình là (25 ữ 30).
pH: pH tối u cho quá trình dao động trong phạm vi rất hẹp, từ 6,5 đến7,5.
Do lợng vi khuẩn tạo ra bao giờ cũng bị giảm trớc khi quan sát thấy pH thay đổi,
nên nếu pH giảm thì cần ngừng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì
hàm lợng axit tăng lên dẫn đến kết quả là làm chết các vi khuẩn tạo CH
4
.
Ngoài ra phải kể đến ảnh hởng của dòng vi khuẩn, thời gian lu cần đủ để
đảm bảo hiệu suất khử các chất gây ô nhiễm và điều kiện không chứa các hoá chất
độc, đặc biệt là các kim loại nặng (Cu, Ni, Zn ), hàm lợng NH
3
và sunfua quá d
cùng một số hợp chất hữu cơ khác.

4
, khí H
2
đợc sử dụng nh là tác nhân khử. Vài vi khuẩn dị dỡng
trong sự tiêu hoá vi sinh vật yếm khí là :
Sinh vật Vai trò
Clostridium Mạng tế bào, protêin và làm giảm axit nucleic
Bacteroides Mạng tế bào, protêin và làm giảm tinh bột
Ruminococcus Làm giảm mạng tế bào
Bacillus Làm giảm mạng tế bào
Succinimonas Làm giảm tinh bột
Streptococcus Làm giảm tinh bột
Anaerovibrio Làm giảm chất béo
Succinovibrio Lên men gluco
Eubacterium Lên men gluco
Lactobacillus Lên men gluco
Veillonella Làm giảm sự tiết ra sữa
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
15
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Methanobacterium Sản xuất metan
Methanobrevibacter Sản xuất metan
Methanococcus Sản xuất metan
Methanosarcina Sản xuất metan
1.3.3.3. Vai trò của tự dỡng trong quá trình xử lý nớc thải [5]
Vi khuẩn tự dỡng đóng vai trò quan trọng trong sự tuần hoàn các nguyên tố
trong môi trờng tự nhiên và trong các quá trình xử lý nớc thải. Các sinh vật này nhận
cacbon từ cacbondioxit và do vậy nó không trực tiếp đóng góp trực tiếp đến nhu cầu
oxi sinh hoá (BOD). Chúng nhận năng lợng từ sự oxi hóa các hợp chất vô cơ có mặt
trong chất thải hoặc lấy từ việc phá huỷ các chất dinh dỡng bằng dị dỡng. Ví dụ, các

2-
Beggiatoa
Thiothrix
Vi khuẩn Fe Sphaerotilus fero ferit
Leptothrix fero ferit
Crenothrix fero ferit
Gallionella fero ferit
1.3.3.4. Các chu trình trong xử lý yếm khí [5]
Trong môi trờng trung tính và trong các quá trình xử lý nớc thải, các vi sinh
vật không có chức năng trong sự cô lập nhng nó sẽ có tác động lẫn nhau để tiến
hành vận chuyển nớc. Một số vi sinh vật tiến hành bẻ gẫy các phân tử lớn (nh mạng
tế bào của thực vật và các protein) ở đó có sự làm giảm các sản phẩm khác của hoạt
động trao đổi chất của chúng (nh gluco và aminoaxit ). Vài vi sinh vật phải làm việc
cùng với nhau để làm giảm chất đơn giản. Do đó, để có kết qủa xử lý cao cần phải
có sự tác động thích hợp của tự dỡng và dị dỡng. Tác động sinh học của nhiều vi
khuẩn là có ý nghĩa nhất trong chu trình sinh học của các nguyên tố.
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
16
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Chu trình cacbon. Cacbon đợc quay vòng giữa CO
2
và các chất hữu cơ đợc
chỉ ra ở hình 1.
Hình 1. Chu trình cacbon
Các thực vật và các sinh vật quang tổng hợp có liên quan tới sự chuyển đổi tự
dỡng của CO
2
không khí thành sinh khối. CO
2
đợc quay vòng trở lại không khí bằng

CH
2
O
Sự lên men
Sự hô hấp của vi
sinh vật yếm khí
Vi khuẩn
ánh sáng
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Sinh khối các hợp chất của nitơ
Hình 2. Chu trình nitơ
Amoni đợc giải phóng ra đầu tiên từ các hợp chất hữu cơ, nh protein bằng dị d-
ỡng. Mặc dù vài amoni không thể kết lại bằng các sinh vật khi chúng tăng trởng,
phần còn lại đợc giải phóng vào môi trờng. Dới các điều kiện yếm khí , amoni
không thể bị oxi hoá. Chỉ một lợng nhỏ có thể đợc chuyển đi bằng sự đồng hoá để
phát triển các vi sinh vật. Dới các điều kiện yếm khí, nitrat có thể đợc chuyển thành
khí N
2
bằng vi khuẩn dị dỡng denitrat hoá. Điều này đòi hỏi sự có mặt của các hợp
chất hữu cơ để sử dụng khi có nguồn năng lợng khử.
Chu trình sunfua. Mặc dù đựợc đòi hỏi một lợng nhỏ nitơ nhng lu huỳnh
là một chất dinh dỡng cần thiết. Việc làm giảm chất thải thành phố bằng vi khuẩn dị
dỡng là kết quả của việc giải phóng ra sunfat. Chu trình sunfua đợc chỉ ra ở hình 3.

Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
18
Đồng hoá cho
sự phát triển
Cố
định

Sunfat
SO
4
2-
Vi khuẩn dị d ỡng
SO
2
, SO
3
H
2
S
Vi khuẩn yếm khí
Nguyên tố S
Oxi
hoá vi
khuẩn S
tự
d ỡng
Oxi hoá vi khuẩn S
tự d ỡng
Khử vi khuẩn
SO
4
-
kị khí
Oxi hóa vi khuẩn S
tự d ỡng
Vi khuẩn
Phototrophic

hủy mạnh
Gia
nhiệt
bùn
Bùn đã phân
hủy
N ớc ra
Vùng n ớc
Khí sản
phẩm ra
Két khí
221
21
2
TVT
VV
V +
+
=
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Hình 4. Bể phân huỷ metan
Bùn thô nạp vào bể theo phơng thức gián đoạn, vào vùng phân huỷ mạnh và
nớc phần trên đợc rút ra đi xử lý tiếp.
Bùn đã phân huỷ tích tụ ở đáy bể có thể rút ra một cách dễ dàng. Sản phẩm
khí của quá trình đợc tích giữ ở két khí là nắp nồi của bể.
Thể tích bể tiêu huỷ yếm khí đợc tính theo tải lợng riêng, thời gian tiêu huỷ,
sự giảm chất rắn và thời gian lu trữ bùn. Các thông số này đợc liên hệ với nhau theo
công thức sau:
Trong đó :
V : thể tích bể tiêu huỷ, m

và CH
4
, thêm vào đó là hợp chất trung gian phát sinh mùi nh
các axit hữu cơ, H
2
S
Đặc tính của nớc thải có thể xử lý 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 các chất dinh dỡng.
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
20
Lớp đầu mỡ và các vật nổi
Lớp n ớc trong với 0.1% chất rắn hữu cơ
Bề mặt phân chia bùn n ớc
Vùng bùn và các vi khuẩn yếm
khí hoạt động mạnh với 3 4
% axit hữu cơ
Dòng ra
Dòng vào
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
Các tiêu chuẩn vận hành đối với hồ yếm khí để có thể đạt đợc hiệu suất khử
BOD bằng 75% là tải trọng BOD bằng 320g BOD /m
3
.ngày, thời gian lu tối thiểu là
4 ngày, hồ làm việc ở nhiệt độ tối thiểu 25
0
C.
Vận hành thờng gặp đối với loại hồ này là sự giảm nhiệt độ do mặt hồ không
đợc lớp dầu mỡ phủ kín để cách nhiệt và tránh tác động khuấy trộn của nó. Nếu hồ
yếm khí đợc vận hành đúng sẽ không phát sinh mùi làm ô nhiễm môi trờng xung

O
7
là chất oxi hoá mạnh để oxi hoá các hợp chất hữu cơ. Sau đó,
chuẩn độ lợng K
2
Cr
2
O
7
bằng dung dịch muối Morh với chỉ thị feroin.
Để oxi hoá hoàn toàn các hợp chất hữu cơ mạch thẳng, các hydrocacbon
thơm khó bị oxi hóa có mặt trong nớc thải cần cho Ag
2
SO
4
làm xúc tác, 80-90% các
chất trên sẽ đợc oxi hoá.
Phản ứng oxi hóa :
Chất hữu cơ + Cr
2
O
7
2-
+ H
+
2Cr
3+
+ H
2
O + CO

7
và Cl
-
làm ảnh hớng tới phép phân tích.
Hoá chất và dụng cụ
+ Microburet, pipet, bình định mức, ống đong.
+ Bình tam giác, bình cầu cổ nhám.
+ Sinh hàn hồi lu.
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
22
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
+ Bếp điện.
+ Dung dịch K
2
Cr
2
O
7
.025N: cân chính xác 12.259 g K
2
Cr
2
O
7
tạo tính khiết
(PA) hoà tan và định mức 1l bắng nớc cất.
Mỗi lần dùng muối Morh phải xác định lại nồng độ bằng cách: lấy 5 ml
K
2
Cr

tinh thể.
HgSO
4
tinh thể.
Đá bọt: để dung dịch sôi đều .
Cách tiến hành thí nghiệm và tính toán COD
+ Cách tiến hành thí nghiệm: Lấy 5 ml nớc thải cho vào bình cầu 3 cổ, thêm
5 ml K
2
Cr
2
O
7
, cho vào vài viên đá bọt, lắc đều. Lắp vào sinh hàn. Cho vài hạt AgSO
4
hòa tan vào 10 ml H
2
SO
4
đặc, cho vào bình cấu lắc đều. Đun sôi nhẹ trong khoảng
15 phút tính từ lúc sôi. Sau đó để nguội, tráng sinh hàn và bình cầu đổ vào bình nón.
Chuẩn lợng K
2
Cr
2
O
7
d bằng dung dịch muối Morh 0.25N với 2-3 giọt chỉ thị feroin
cho đến khi dung dịch có màu đỏ nâu. Ghi lại lợng muối Morh tiêu tốn.
+ Cách tính toán:

=
80
100
8000
Vmẫu
)NVmorh-N(V
COD
211
ìì
ìì
=
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN
8000: mili đơng lợng oxi ì 1000 ml/L
2.2.2. Phơng pháp xác định NO
3
-
Nguyên tắc
Ion NO
3
-
tác dụng với phenon disunfonic tạo thành axit
nitrophenoldisunfonic. Axit này khi phản ứng với NO
3
-
cho phức màu vàng. Cờng độ
màu tỉ lệ với hàm lợng NO
3
-
có trong dung dịch. Đo quang ở =410 nm.
Hoá chất và dụng cụ

OH 25% lắc đều, để yên 10 phút sau đó đem đo quang ở
bớc sóng = 410 nm ta xây dựng đợc đờng chuẩn nh sau:
y = 0.08x + 0.0993

Cách tiến hành thí nghiệm và xác định NO
3
-
Cách tiến hành: Lấy 5ml mẫu cho vào cốc chịu nhiệt đun cạn trên lới amiang.
Thêm 0.5ml axitphenoldisunfonic, lắc đều, thêm 10ml nớc cất lắc đều, thêm 5ml
NH
4
OH 25% lắc đều. Định mức thành 25ml, để 10 phút đem đo quang ở 410 nm ta
xác định đợc nồng độ của NO
3
-
.
+ Cách tính toán :
2.2.3. Phơng pháp xác định NH
4
+
Nguyễn Thị Phơng Mai 45B - Công Nghệ Hoá Học
24
0.08
0.0993-y
NO l ợng Hàm
3
=

-
Khóa luận tốt nghiệp Trờng Đại Học KHTN

O cất. Hòa tan 13.55g HgCl
2
/1l nớc.
NesslerA:1100 ml.
- Nessler B: 56 g NaOH hoặc 57.5 g KOH trong 30 ml.
- Dung dịch Nessler 100ml A+ 30 ml B.
- Hoặc 2KI + HgI
2
K
2
HgI
4
.
Pha 3.32g KI +4.55 g HgI
2
trong 200ml nớc cất ta đợc dung dịch Nessler.
+ Xác định đờng chuẩn
Pha 1mg/l dung dịch NH
4
+
từ dung dịch gốc 100mg/l bằng cách pha loãng
dung dịch gốc 100 lần.
Chuẩn bị 5 ống nghiệm khô cho vào đó NH
4
+
và theo tỉ lệ sau:
NH
4
+
(ml) 0 1 2 3 4 5