Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH SBR PHỤC VỤ
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY
LAFIMEXCO, LONG AN
Chuyên ngành : Kó Thuật Môi Trường
Mã số ngành : 108
GVHD : Th.S LÂM VĨNH SƠN
SVTH : TRỊNH PHÚC HỒNG
MSSV : 103108083
LỚP : 03DHMT02
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12-2007
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 1
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 2
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây nước ta còn nghèo nàn và lạc hậu vấn đề môi trường không được
chú trọng đúng nghóa. Sau quá trình cải cách đúng đắn, với quá trình công nghiệp
hóa-hiện đại hóa đất nước giúp đời sống không ngừng nâng cao về vật chất lẫn
tinh thần…đồng thời môi trường thay đổi theo chiều hướng xấu đi. Nguyên nhân
chính xuất phát từ việc chưa chú trọng thích đáng các vấn đề môi trường trong

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Tìm ra biện pháp tối ưu mới để khuyết khích doanh nghiệp thực hiện trách
nhiệm, nghóa vụ môi trường của mình
Đưa ra các phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho công
ty LAFIMEXCO
Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản của công nghệ SBR
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu tổng quan, các tác động môi trường (nước thải), cũng như biện pháp
khống chế, khắc phục của ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam.
Tìm hiểu về công ty LAFIMEXCO cũng như các vấn đề môi trường liên quan,
trong đó chú trọng nhất là vấn đề nước thải.
Nghiên cứu các mô hình thực nghiệm, công trình thực tiễn (lắng, SBR, ao sinh
học…) theo phương án đề xuất
Tổng hợp dữ liệu thực nghiệm tìm các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả
xử lý của công nghệ đưa ra.
Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công trình, thiết bò trong hệ thống xử lý, mô
phỏng chi tiết hệ thống.
4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 4
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Vì giới hạn thời gian, kinh phí, kiến thức, kinh nghiệm…nên không tránh khỏi
điều sai xót, mong nhận được ý kiến đóng góp từ q thầy cô và các bạn.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ
NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN VIỆT NAM
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 5
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1. LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1.Một Số Khái Niệm Cơ Bản
1.1.1. Thành phần chất rắn

d H
bCOD UBOD f Y bCOD= +
Trong đó:
+f
d
: tỉ lệ vụn tế bào, g/g
+Y
H
: hệ số sản lượng tổng hợp của vi khuẩn dò dưỡng, gVSS/gCOD
Quan hệ
COD = bCOD + nbCOD
bCOD ≈ 1,6*(BOD)
nbCOD = sCODe + nbpCOD
bCOD = sbCOD + rbCOD
/
1 1, 42* *( )
d H
bCOD UBOD BOD
BOD f Y
=
−
1 *
bpCOD
nbVSS VSS
pCOD
 
 
= −
 
 ÷

Quan hệ
TKN = NH
4
+
+ ON
ON = bON + nbON
nbON = nbsON + nbpON
1.2.Thuật Ngữ Trong Xử Lý Sinh Học
Bảng 2: Liệt kê một số đònh nghóa về các thuật ngữ sử dụng
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 9
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Thuật ngữ Đònh nghóa
Chức năng trao đổi vật chất
Quá trình hiếu khí
(aerobic/oxic)
Quá trình xử lý sinh học có oxy tham gia
Quá trình kò khí
(anaerobic)
Quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện không có oxy
Quá trình thiếu khí
(anoxic)
Còn được gọi là quá trình khử Nitrate, với điều kiện thiếu oxy
(1mg/L) nitrate sẽ được chuyển hóa thành khí Nitrogen.
Quá trình tùy nghi
(Facultative)
Quá trình xử lý sinh học mà sinh vật thực hiện chức năng dù có hoặc
không có mặt của oxy
Kết hợp các quá trình
(Combined)
Kết hợp các quá trình kò-hiếu-thiếu khí với nhau trong một đơn vò để

Chuyển đổi sinh học thành phần hữu cơ carbon thành những sản phẩm
cuối cùng là các mô tế bào hay các loại khí thoát ra. Trong quá trình
chuyển hoá, nếu có mặt nitrogen (các dạng hợp chất) thì sẽ được
chuyển thành Ammonia.
Nitrate hóa
(Nitrification)
Gồm 2 quá trình sinh học, đầu tiên ammonia chuyển thành nitrite sau
đó thành nitrate.
Khử nitrate
(Denitrification)
Quá trình sinh học sử dụng lại nitrate tạo thành sản phẩm cuối cùng là
khí nitrogen và các dạng khí khác
Cơ chất (Substrate)
Dùng để biểu thò chất hữu cơ hoặc dinh dưỡng được chuyển hoá trong
xử lý sinh học. Là thành phần giới hạn cho quá trình xử lý.
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 10
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
1.3.Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải
Chỉ giới thiệu những công trình ứng dụng trong các phương án đưa ra
1.3.1. Lưới chắn rác
Dòng nước thải có chứa các dạng cặn bã không quá lớn và phức tạp nên chọn
loại lưới chắn rác tinh.
Loại bỏ cặn bã vụn và vừa như: nhựa, giấy, kim loại, xác bã nguyên vật liệu…
có hoặc xâm nhập vào trong dòng thải, làm giảm mức độ ô nhiễm ban đầu để
tăng hiệu quả xử lý của hệ thống (thay phần nào cho bể lắng sơ cấp).
Bảo vệ các van, đường ống và máy bơm (tránh tình trạng tắt nghẽn)
Khử bỏ các chất ảnh hưởng khi muốn tái sử dụng cặn lắng từ bể lắng I
Giảm lắng cặn xảy ra ở bể điều hoà
1.3.2. Bể điều hoà
1.3.2.1. Chỉ điều hoà lưu lượng

Với lượng khí cấp giúp tránh được quá trình phân huỷ kò khí gây mùi hôi khó
chòu và làm ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau; ngược lại với điều kiện
hiếu khí trong bể giúp cải thiện cho quá trình xử lý kế tiếp (lượng khí ban đầu)
1.3.4. Bể lắng sơ cấp
Các dạng bể lắng: hình chữ nhật, tròn, vuông. Trong đó dạng hình chữ nhật
và tròn thường phổ dụng hơn.
Hình 4: Một số loại bể lắng (lắng ngang, lắng 2 tầng, lắng li tâm)
Các vùng trong bể lắng: vùng vào, vùng lắng, vùng bùn, vùng ra
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 12
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 5: Các vùng khác nhau trong bể lắng
Giúp loại bỏ các thành phần trong nước thải có trọng lượng riêng nhỏ hoặc lớn
hơn trọng lượng riêng của nước.
1.3.5. Bể SBR
1.3.5.1. Giới thiệu
Sequencing Batch Reactor (Lò phản ứng theo chuỗi) là hệ thống bùn hoạt tính
kiểu làm đầy-và-rút, một hệ thống phản ứng kiểu khuấy trộn hoàn toàn bao gồm
tất cả các bước của quá trình bùn hoạt tính xảy ra trong một bể đơn nhất, hoạt
động theo chu trình mỗi ngày. SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá
trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xã cặn trong bể.
Thường có 5 pha xảy ra trong một chu kì hoạt động của bể, bao gồm: Pha đầy,
pha phản ứng, pha lắng, pha rút, pha để yên
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 13
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 6: Các pha và phản ứng trong một chu kì của bể SBR
Rút nước bằng thiết bò phao nổi hoặc cố đònh; thiết bò thông khí thường sử
dụng là thiết bò phun tia hoặc phân tán bọt thô đặt chìm dưới đáy
Bảng 4: Tham số thiết kế đặc trưng của SBR
[9]
Tham số

theo thời gian.
Vận hành, sữa chữa phức tạp (sử dụng công tắc và valve tự động)
Yêu câu điều hoà dòng ra trước khi khử trùng hoặc lọc nước
1.3.5.3. Kết hợp xử lý chất thải hữu cơ và dinh dưỡng
Trong công nghệ SBR có thể kết hợp quá trình khử bỏ Nitrogen theo 3 phương
pháp: khuấy trộn không cấp khí ở pha đầy, cấp khí gián đoạn trong pha phản ứng
và điều chỉnh nồng độ DO ở mức thấp (điều hành) tạo điều kiện cho quá trình
Nitrate hoá-khử Nitrate.
Với quá trình sục khí theo chu kì, là điều kiện xảy ra quá trình Nitrate hoá-khử
Nitrate bởi Nitrate giảm đi thông qua hô hấp nội bào
Khử Nitrate suốt giai đoạn khuấy trộn không cấp khí ngoài ý nghóa loại bỏ
Nitrate hiệu quả nó còn đưa ra một phương thức lựa chọn để ngừa sự cố bung bùn
do các vi khuẩn dạng sợi.
Lượng Nitrate sinh ra suốt quá trình cấp khí sẽ bò khử đi khi chuyển sang giai
đoạn khuấy trộn không cấp khí nữa (thiếu khí) với điều kiện thời gian và đủ
nguồn Carbon
1.3.6. Ao sinh học kết hợp nuôi thuỷ vật nước
Những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới cũng như trong nước quan tâm
nghiên cứu vai trò của các loài thực vật nước tham gia các quá trình xử lý sinh
học nước thải, phương pháp này có ý nghóa thiết thực đối với nước có khí hậu ấm
như nước ta. Các loại thực vật sử dụng phổ biến là:
+Thực vật loại nước nổi: bộ rễ chìm trong nước, còn rễ và lá vươn lên
trong không khí (lục bình – Eichhornia crassipes, rau muống, bèo tấm –
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 15
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Wolfia arrhiga, bèo tai tượng – Pistia stratiotes, rau ngỗ…); chúng phát triển
không phụ thuộc vào chiều sâu của lớp nước
+Thực vật nữa chìm, nữa nổi: Rễ mọc trong lớp bùn ở đáy ao hồ, một
phần thân chìm trong nước, phần còn lại và lá vươn lên trong không khí (sậy
thường – Phragmites communis, lau mưa hè – Scirpus Silvaticus, các loại cỏ

Trong hầu hết các công nghệ xử lý nước thải đều phát sinh sản phẩm phụ là
bùn cặn, bao gồm: rác nghiền, lắng sơ cấp, bùn hoạt tính dư…
Bể Methane là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất, thời gian lên men ngắn (6-
20 d), thể tích ngăn bùn nhỏ, sản sinh năng lượng…
Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men.
Điều kiện làm việc pH = 7-7,5; hàm lượng acid béo 3-8 mg/l; độ kiềm 60-70
mgđ/l; Ammonia 600-800 mg/l.
Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, xáo trộn…
1.3.8. Sân phơi bùn
Chức năng chính của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng của cặn để
sử dụng làm phân bón hay dễ vận chuyển đi nơi khác.
Độ ẩm của cặn giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và một phần ngấm
xuống đất đối với sân phơi bùn tự nhiên, hoặc qua máng thu đối với sân phơi
nhân tạo
1.4.Quá Trình Lắng
Bảng 6: Các dạng lắng của các chất lơ lửng
Dạng lắng Quá trình Ứng dụng, vò trí
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 17
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Lắng Røiêng Biệt
(Discrete - kiểu
1)
Là quá trình lắng của các hạt riêng biệt dạng hình
cầu, được mô tả theo đònh luật Newton. Vận tốc lắng
của hạt có thể xác đònh được bằng công thức
Loại cát, sỏi
trong bể lắng cát
hay bể lắng sơ cấp
Lắng Bông Cặn
(Flocculant -

công thức.
Bể lắng thứ cấp
Lắng Dạng Nén
(Compression -
Kiểu 4)
Khi nồng độ các hạt đủ lớn, làm các hạt tiếp xúc vật
lý với nhau tạo thành một cấu trúc xuất hiện quá trình
lắng nén (do sự nén ép của cấu trúc). Tốc độ lắng rất
nhỏ, và giảm theo thời gian (độ nhớt môi trường lớn,
dòng chất lỏng đi ngược lên).
Xảy ra trong bể
nén bùn hay phần
đáy ở bể lắng thứ
cấp
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 18
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Hình 8: Sơ đồ vùng lắng của các dạng lắng
[11]
1.5.Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Xử Lý Nước Thải
Vi khuẩn đơn bào sinh trưởng cho đến lúc nào đó sẽ bắt đầu phân chia tạo
thành tế bào mới, thời gian để gia tăng số lượng gấp đôi được gọi là thời gian sinh
sản, mỗi lần sinh sản tổng số tế bào sẽ tăng theo hàm mũ của 2 (ví dụ 2
0
, 2
1
, 2
2
,
2
3

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
Trong quá trình bùn hoạt tính, sự cân bằng giữa lượng thức ăn với vi sinh là rất
quan trọng. Sự trao đổi của các cơ chất hữu cơ làm gia tăng sinh khối của vi sinh,
sự gia tăng quá mức cần phải được loại bỏ (xã cặn) trong hệ thống để duy trì cân
bằng thích đáng giữa sinh khối vi sinh và nồng độ cơ chất trong bể thổi khí
1.6.Lý Thuyết Bùn Hoạt Tính
1.6.1. Quá trình bùn hoạt tính
Quá trình bùn hoạt tính được sử dụng đầu tiên ở Manchester, Anh. Được sử
dụng nhiều nhất trong xử lý thứ cấp cho nước thải, gần đây nó còn được ứng dụng
như quá trình nitrat hoá và khử nitrat khi thay đổi tạo điều kiện kò khí hay thiếu
khí để loại bỏ sinh dưỡng.
Vi sinh trong bùn hoạt tính bao gồm dạng sợi và đơn bào, nguồn thức ăn cho
protozoa. Các loại vi khuẩn điển hình là: Pseudomonas (ứng dụng cho loại chất
thải dạng Carbohydrate và Hydrocarbon); Bacillus, Flavobacterium và
Alcaligenes (tiêu huỷ chất thải dạng protein). Khi một hệ thống bùn hoạt tính mới
bắt đầu hoạt động nó cần cho vào lượng bùn hoạt tính từ công trình đã có. Nếu
bùn cho vào không có giá trò (2 loại nước thải khác biệt tính chất), bùn có thể
chuẩn bò bằng cách sục khí, để lắng, tuần hoàn chất rắn lắng (aerotank và bể lắng
thứ cấp) liên tục trong vài tuần (4-6 tuần)
Kích thước bùn 50-200 µm, có thể loại bỏ (để lắng) bằng trọng lực với khả
năng lắng ở bể lắng thứ cấp là 99%.
Ứng dụng vi sinh, hấp thụ chất hữu cơ (carbon) và nguồn năng lượng cho sinh
trưởng tế bào và chuyển chúng thành các mô tế bào, nước, sản phẩm oxy hoá
(chủ yếu là CO
2
). Một số loại vi sinh chuyển đổi cơ chất hữu cơ phức tạp thành
đơn giản như là chất thải của chúng, một số khác lại sử dụng chất thải này để tạo
thành hợp chất đơn giản hơn cứ như vậy cho đến khi thức ăn hết đi.
Khuấy trộn nước thải và bùn hoạt tính trong bể aerotank tạo thành hỗn dòch
chất lỏng. Sinh khối vi sinh trong hỗn dòch chất lỏng thì được gọi là chất rắn lơ

2
O + NH
4
+
+ Tế bào mới
(Chất hữu cơ) (Dò dưỡng) (Năng lượng)
Hoặc có thể phân chia rõ hơn theo 3 pha: Oxy hoá, tổng hợp, hô hấp nội bào
Oxy hoá chất hữu cơ (Hô hấp)
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 22
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
C
x
H
y
O
z
+ O
2
⇒ CO
2
+ H
2
O + Năng lượng
Tổng hợp tế bào:
C
6
H
6
O
3

Trong cả 2 hệ thống trao đổi tónh (batch) và động (continuous) mật độsinh
trưởng của tế bào vi khuẩn có thể biểu diễn bởi:
*
g
dX
r X
dt
µ
= =
Trong đó
r
g
: mật độsinh trưởng của vi khuẩn (mg/L*d)
µ: mật độsinh trưởng riêng, (d
-1
, mỗi ngày)
X: sinh khối vi sinh vật (mg/L)
Trong quá trình trao đổi liên tục (sinh trưởng bò giới hạn), và với ảnh hưởng
của sự giới hạn - cơ chất, dinh dưỡng có thể được mô tả bởi biểu thức của Monod:
m
s
S
K S
µ µ
=
+
Trong đó
S: Nồng độ cơ chất hoà tan, mg/L
K
s

µ
= −
Hay
* * *
( )
su m
s s
S X k S X
r
Y K S K S
µ
= − = −
+ +
(
m
k
Y
µ
=
)
Ảnh hưởng của hô hấp nội bào: trong hệ thống vi sinh sử dụng xử lý nước thải,
không phải tất cả tế bào đều ở giai đoạn sinh trưởng Log. Vì vậy, cần xác đònh
tốc độ sinh trưởng chính xác để tính toán năng lượng cần thiết đảm bảo cho tế
bào. Một số tác nhân khác do chết hay sinh trưởng chậm cũng phải được xem xét.
Thường các tác nhân này (làm cân bằng nồng độ sinh vật có mặt) làm giảm sinh
khối tế bào hay còn gọi là mật độ phân huỷ nội bào. Được xác đònh bởi:
*
d d
r K X= −
Với K

= = − −
+
Mật độ tăng trưởng sinh khối đo bởi số sản lượng quan sát như sau:
SVTH: Trònh Phúc Hồng Trang 24
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lâm Vónh Sơn
'
g
obs
su
r
Y
r
= −
Hay:
* * *
obs su su d
Y r Y r K X
− = − −
Ta thấy Y
obs
nhỏ hơn Y vì ảnh hưởng của K
d
.
1.6.2.2. Loại bỏ Nitrogen
Nitrogen trong nước thải thường tồn tại ở dạng hữu cơ, ammonia, nitrite,
nitrate và các loại khí Nitrogen. Nitrogen hữu cơ bào gồm dạng hào tan và hạt
riêng, dạng hoà tan thì nitrogen phần lớn là urea và amino acid. Nguồn chủ yếu
là từ bài tiết của con người, rác sinh hoạt, và chất thải công nghiệp (sản xuất thực
phẩm). Nước thải sinh hoạt thường chứa 20 mg/L nitrogen hữu cơ và 15 mg/L
nitrogen vô cơ.