i
Lời cám ơn
Trước khi đi vào nội dung luận văn em xin chân thành cảm ơn đến:
Thầy Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá
trình thực hiện để hoàn thành luận văn này.
Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng đã tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình vận
hành mô hình thí nghiệm.
Cùng toàn thể thầy cô khoa môi trường đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền
đạt nguồn kiến thức và những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học
tập tại trường.
Xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, những người đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian
học tập cũng như thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ em đã tạo điều
kiện cho em hoàn thành tốt luận văn tốt này.
Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạn
nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện luận văn này, em kính
mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện hơn vốn kiến của
mình và có thể tự tin bước vào cuộc sống với vốn kiến thức có được.

ii
Lời mở đầu
Môi trường là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan tâm,
vấn đề không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống
của con người gây ra.
Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên
nghiêm trọng, đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trường mà không
được xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống toàn cầu.
Việt Nam chúng ta đã và đang chú trọng đến việc cải tạo môi trường và ngăn
ngừa ô nhiễm. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm môi trường khá
nghiêm trọng, hầu hết các con kênh rạch trong Thành phố đều ô nhiễm nặng nề,

2.2.8. Lượng dinh dưỡng ................................................................................... 16
2.2.9. Tỉ số F/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối)................................................... 19
2.2.10. Lượng bùn tuần hoàn............................................................................. 19
2.2.11. Thời gian lưu bùn .................................................................................. 19
2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP
KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH .................................................................. 20
2.3.1. Bùn phát triển phân tán (Dispersed growth)............................................. 20
2.3.2. Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs)................................................ 21
2.3.3. Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bulking)........................ 21
2.3.4. Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của Zoogloeal
(Zoogloeal growth)............................................................................................ 24
2.3.5. Bùn nổi (Rising sludge) ........................................................................... 26
2.3.6. Bọt váng (Foam/Scum)............................................................................ 27
a. Bọt ............................................................................................................. 29
b. Váng.......................................................................................................... 30
2.4. LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT
QUÁ TRÌNH BÙN TẠO KHỐI VÀ TẠO BỌT.................................................... 31
2.4.1. Bùn tạo khối ............................................................................................ 31
2.4.2. Bọt váng .................................................................................................. 36
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 39
3.1. NỘI DUNG THỰC HIỆN.............................................................................. 39
3.2. THÍ NGHIỆM 1: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH
CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA .... 39
3.3. THÍ NGHIỆM 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH
CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN
THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ ................................................................. 42

iv
3.4. THÍ NGHIỆM 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN TÍNH CHẤT
LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC

Bảng 2.14 Kiểm soát bọt do chất béo, dầu mỡ ..........................................................35
Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải thuộc da............................................. 36
Bảng 3.2 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải
thuộc da.................................................................................................................... 36
Bảng 3.3 Số lần pha loãng theo từng tải trọng........................................................... 37
Bảng 3.4 Thể tích dung dịch KH2PO4 cần châm vào các mô hình............................38
Bảng 3.5 Các thông số đầu vào của nước thải chế biến men thực phẩm....................38
Bảng 3.6 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải
chế biến men thực phẩm........................................................................................... 39

vi
Bảng 3.7 Số gam mật rỉ đường tương ứng với từng tải trọng ....................................39
Bảng 3.8 Thể tích dung dịch dinh dưỡng ứng với mỗi tải trọng ................................40
Bảng 3.9 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế
biến men thực phẩm .................................................................................................41
Bảng 3.10 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu ...................................................42
Bảng 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da ..44
Bảng 4.2 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình sau khi ổn định của thí nghiệm thay
đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da..................................................................... 45
Bảng 4.3 Biến thiên clorua của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc
da .............................................................................................................................47
Bảng 4.4 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da48
Bảng 4.5 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải
thuộc da.................................................................................................................... 49
Bảng 4.6 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc
da .............................................................................................................................51
Bảng 4.7 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước
thải thuộc da............................................................................................................. 52
Bảng 4.8 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men
thực phẩm................................................................................................................. 54

chế biến thực phẩm...................................................................................................72 viii
Danh sách các hình
Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae) ..........................................................................5
Hình 2.2 Trùng roi (flagellate)....................................................................................5
Hình 2.3 Trùng tiên mao bơi (free – swimming ciliate)...............................................6
Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa)............................................7
Hình 2.5 Trùng tiên mao có cuống (stalk ciliated protozoa)........................................8
Hình 2.6 Giun tròn sống tự do (free – living nematode)..............................................8
Hình 2.7 Trùng bánh xe (rotifer).................................................................................9
Hình 2.8 Bùn ở giai đoạn hô hấp nội bào....................................................................9
Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt.......................................................................... 11
Hình 2.10 Bùn liên kết yếu .......................................................................................12
Hình 2.11 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi ...........................................................21
Hình 2.12 Hình minh họa bùn dạng bọt váng Nocardia............................................. 26
Hình 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da...44
Hình 4.2 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải
trọng đối với nước thải thuộc da ............................................................................... 46
Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải
thuộc da.................................................................................................................... 46
Hình 4.4 Clorua đầu ra cúa thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da47
Hình 4.5 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da48
Hình 4.6 Biến thiên SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da
.................................................................................................................................50
Hình 4.7 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc
da .............................................................................................................................51
Hình 4.8 COD đầu ra và clorua đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải
trọng đối với nước thải thuộc da ............................................................................... 52

x
Hình 4.24 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12.........................................................67
Hình 4.25 Biến thiên SVI khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 ....................................68
Hình 4.26 SVI của mô hình pH = 12.........................................................................69
Hình 4.27 Biến thiên MLSS khi pH đầu vào thay đổi ...............................................70
Hình 4.28 MLSS của mô hình pH = 12.....................................................................70
Hình 4.29 pH đầu ra khi pH đầu vào thay đổi ...........................................................71
Hình 4.30 SVI trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế
biến men thực phẩm .................................................................................................72
Hình 4.31 MLSS và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối
với nước thải chế biến men thực phẩm...................................................................... 73
Hình 4.32 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi
pH đối với nước thải chế biến thực phẩm..................................................................73
Hình 4.33 pH đầu ra trung bình ổn định khi pH đầu vào thay đổi.............................. 74

xi
Danh sách các từ viết tắt
BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá.
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học.
DO (Dissolved Oxygen): Nồng độ oxy hoà tan.
SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng.
MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng.
MLVSS (Mix Liquid Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn
lỏng.
SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn.
SRT (Solid Retention Time): Thời gian lưu bùn.
F/M (Food – Microorganism ratio): Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật.
TN: Hàm lượng Nitơ tổng.
TP: Hàm lượng Photpho tổng.
TSS: Tổng chất rắn lơ lửng.

Lê Minh Xuân.
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
2
Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn
hoạt tính đối với nước thải chế biến thực phẩm Maurine – La Ngà.
Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính chất lắng của bùn hoạt tính
đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.
- Các thông số ảnh hưởng đến nghiên cứu bao gồm: pH và tải trọng.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Bao gồm:
- Tổng quan về bùn hoạt tính và một số hiện tượng liên quan đến bùn hoạt tính
như bùn phát triển phân tán, bùn nổi, bùn tạo khối,…và các phương pháp để kiểm soát
các hiện tượng bùn tạo khối, tạo bọt.
- Xây dựng mô hình phòng thí nghiệm.
- Tiến hành các thí nghiệm:
 Thí nghiệm 1: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0
kgCOD/m
3
.ngày đối với nước thải thuộc da.
 Thí nghiệm 2: thay đổi tải trọng từ 0,3 – 0,5 – 1,0 – 1,5 – 2,0 – 4,0 – 6,0
kgCOD/m
3
.ngày đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine –
La Ngà.
 Thí nghiệm 3: thay đổi pH như sau: 4, 6.5 – 7.5, 8.5, 11, 12 đối với nước
thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà.
- Xử lý và thảo luận kết quả thu được.
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

cơ) như Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Flavobacterium,
Citromonas, Zooglea. Ngoài ra còn có một số vi sinh vật khác như nấm, protozoa
(động vật nguyên sinh) và metazoa (động vật đa bào). Trong bùn hoạt tính cũng có
các hạt vô cơ và hữu cơ (từ nước thải), các polymer ngoại bào (để tăng cường quá
trình kết bông) và các hạt dễ bay hơi. Tuy nhiên các vi sinh vật trong bùn hoạt tính
được chia làm 2 nhóm chính:
- Nhóm phân huỷ: chịu trách nhiệm phân huỷ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Đại diện cho nhóm này gồm có vi khuẩn, nấm, cynaphyta không màu. Một số động
vật nguyên sinh cũng có khả năng phân huỷ chất hữu cơ tan nhưng các chất này phải ở
nồng độ cao. Ngược lại chúng sẽ không làm tốt công việc này như vi khuẩn.
- Nhóm tiêu thụ: có nhiệm vụ tiêu thụ các vi khuẩn và các tế bào vi khuẩn,
thường được gọi chung là chất nền. Nhóm này chủ yếu là microfauna (động vật hiển
vi) gồm động vật nguyên sinh và động vật đa bào.
Khoảng 95% loài trong bùn hoạt tính làm chức năng phân huỷ (trong đó chủ
yếu là vi khuẩn). Qua đó ta thấy vai trò loại bỏ chất bẩn của động vật hiển vi không
đáng kể.
2.1.3. Sự tăng trưởng sinh khối
Vi sinh vật có thể sinh trưởng thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi, sinh sản giới
tính, nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi. Thời gian cần để phân đôi tế
bào thường gọi là thời gian sinh sản, có thể dao động từ dưới 20 phút đến hằng ngày.
Các giai đoạn sinh trưởng của vi khuẩn:
1- Giai đoạn tiềm tàng hay thích nghi (giai đoạn sinh trưởng chậm - Lag
phase): là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trường dinh dưỡng.
Ở giai đoạn này, nồng độ BOD trong nước thải cao, nồng độ oxy hoà tan thấp. Nhóm
protozoa có thể sống trong điều kiện này là trùng biến hình (amoebae) và trùng roi
(flagellates). Trùng tiên mao (ciliated protozoa), trùng bánh xe (rotifers), giun tròn
sống tự do (free-living nematodes) cũng xuất hiện ở giai đoạn này nhưng số lượng ít
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
5
và khả năng hoạt động không hiệu quả. Vì vậy, hiệu quả xử lý BOD trong suốt pha

phải có một lượng lớn vi khuẩn. Thứ hai, các vi khuẩn này phải sản xuất ra một lượng
lớn các sợi tế bào cùng các polysaccarit và các hạt polyhydrobutyrate (PHB). Các sợi
tế bào, polyscaccarit và PHB chính là các yếu tố hình thành bông bùn. Các sợi tế bào
có kích thước rất nhỏ (2 - 5nm), gồm nhiều gốc hoá học như cacbonxyl (-COOH),
hydroxyl (-OH), sulfhydryl (-SOOH) và photphoryl (-POOH). Những gốc hoá học
này sẽ bị ion hoá trong khoảng pH tối ưu của bùn hoạt tính. Khi đó, phân tử hydro sẽ
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
7
tách ra, còn lại là các gốc ion âm (-COO-, -O-, -SOO-, -POO-). Các gốc này hoạt động
như các ion âm, chúng sẽ kết hợp với các ion đa hoá trị trong nước thải ví dụ như
Ca2+ và liên kết các vi khuẩn lại với nhau, hình thành bông bùn. pH là yếu tố quan
trọng ảnh hưởng đến mức độ ion hoá nên khi pH thay đổi sẽ ảnh hưởng quá trình tạo
bông bùn.
Nhiều loại polysaccarit không hòa tan được sản sinh trong suốt quá trình tạo
bông. Các polysaccarit này đóng vai trò như chất kết dính để gắn kết các tế bào vi
khuẩn lại với nhau. Trong giai đoạn này, lượng sinh khối rất nhiều và đa dạng, hiệu
quả xử lý BOD cao. Số lượng trùng tiên mao nhiều, trong đó chiếm ưu thế là trùng
tiên mao bò (crawling ciliated protozoa). Trùng tiên mao bơi không nhiều vì ở giai
đoạn này lượng vi khuẩn ít phân tán gây khó khăn trong việc tìm thức ăn cho loài này.

Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa)
4- Giai đoạn hô hấp nội bào (Endogenous phase): Trong giai đoạn này xảy ra
hiện tượng giảm dần sinh khối. Phần lớn lượng BOD bị vi khuẩn phân hủy trong giai
đoạn này được sử dụng cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn hơn là tổng hợp và
sinh trưởng. Một điều thay đổi đáng kể trong giai đoạn này là sự phát triển của các vi
khuẩn dạng sợi (filamentous). Bông bùn trong giai đoạn này cần có một lượng vi
khuẩn dạng sợi đủ để phát triển ở kích thước trung bình (150 - 500m) và kích thước
lớn (> 500m). Trong giai đoạn này, vi sinh đa dạng, do đó đẩy nhanh hiệu quả xử lý.
Ở giai đoạn này, nước thải đã được xử lý gần hết, mức độ ô nhiễm giảm mạnh.
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

dần
Giai đoạn hô
hấp nội bào
Bông bùn Chưa có Chưa có Xuất hiện Xuất hiện
Hình dạng
bông bùn
- - Hình cầu Bất thường
BOD Cao Cao Trung bình Thấp
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
10
DO Thấp Thấp Trung bình Cao
Số lượng vi
khuẩn
Thấp Trung bình Nhiều Nhiều
Vị trí vi khuẩn Phân tán Phân tán Nằm trong
bông bùn
Nằm trong
bông bùn
Loài ưu thế Trùng biến
hình và trùng
roi
Trùng tiên mao
bơi
Trùng tiên mao
bò
Trùng tiên mao
bò và trùng
tiên mao có
cuống
Chất rắn mịn Đáng kể Đáng kể Không đáng kể Không đáng kể

đoạn hô hấp nội bào.
- Vi sinh vật không phân chia giống nhau trong mạng polymer mà phân tán
thành các cụm vi sinh không đều nhau trong bùn hoạt tính.
- Cấu trúc bên trong của bùn có những đường rãnh cũng như các hốc nằm rải
rác ngẫu nhiên tạo điều kiện cho các dòng nước có thể đi xuyên qua.
- Bản thân mạng polymer (không kể đến sự hiện diện của các vi khuẩn dạng sợi
trong bông bùn) đã có thể duy trì sự nguyên vẹn của các bông bùn lớn dù đang có một
sự xáo trộn lớn trong bể (tức là dù có sục khí mạnh thì các bông bùn cũng không bị vỡ
nếu được hình thành từ mạng polymer). Trường hợp bùn tạo khối, các bông bùn được
giữ ổn định nhờ một loại khung được tạo bởi các vi khuẩn dạng sợi.
a. Khả năng tạo bông của bùn
Ở giai đoạn tăng trưởng cấp số mũ, vi khuẩn bị biến mất trong môi trường nuôi
cấy. Vào thời điểm chuyển sang giai đoạn chậm dần, chúng kết lại thành bông có màu
nâu nhạt, có thể dài đến vài mm có hình dạng phân nhánh như cái găng tay. Các vi
khuẩn này xuất hiện thành từng nhóm dạng keo hay bông xuất hiện ở giai đoạn
chuyển hoá nội bào. Hiện tượng kết bông của vi sinh rất phức tạp được kiểm soát bởi
trạng thái sinh lý của tế bào, là một đặc tính của nhiều vi sinh, có liên quan đến sự tiết
ra polymer mà trong đó các polysacarit đóng vai trò đặc biệt.
Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu, bùn hoạt tính được hình thành ở dạng những
bông dễ dính vào nhau và dễ lắng. Dưới đây là hình minh họa bùn kết bông tốt:
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
12

Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt
b. Cơ chế của việc tạo bông
Cơ chế của việc tạo bông sinh học và các yếu tố quyết định cơ chế đó đã được
nhiều tác giả nghiên cứu. Theo Mc.Kinney, sự tạo bông sinh học gây ra do việc giảm
diện tích đến giá trị tới hạn cho phép các tế bào tụ hợp lại trong quá trình chuyển động
tự do của chúng. Việc giảm diện tích bề mặt tế bào bắt đầu vào thời điểm khi mà các
lớp vỏ tế bào được phủ bằng vật liệu polysacarit sản sinh bởi tế bào, chủ yếu là vào

Khi nồng độ MLVSS khá nhỏ, khoảng 2000 mg/l thì sự thay đổi nhiệt độ sẽ
ảnh hưởng đến cấu trúc bông bùn. Khi nhiệt độ tăng lên, vi sinh hoạt động nhiều hơn
làm sinh ra nhiều chất không hòa tan được như lipids và dầu mỡ. Những chất này
được bông bùn hấp thụ nên vận tốc lắng giảm xuống.
Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính
Nhiệt độ (º C) Ảnh hưởng
> 38 Ảnh hưởng bất lợi đối với việc hình thành
bông bùn
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
14
> 32 Động vật nguyên sinh kém hoạt động
> 16 Tốc độ khử nBOD tăng đáng kể
> 14 Tốc độ khử cBOD tăng đáng kể
> 12 Bông bùn hình thành nhanh chóng
> 8 Chất béo, dầu, mỡ giảm xuống
> 4 Động vật nguyên sinh hoạt động mạnh
mẽ
2.2.3. Ảnh hưởng của kim loại nặng
Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều kim loại nặng độc hại. Hầu hết các
kim loại nặng xâm nhập vào bùn hoạt tính ở dạng hòa tan như oxit kim loại hay dưới
dạng các ion tự do như Cu
2+
, Pb
2+
. Khi các kim loại này hấp thụ vào bề mặt của tế bào
vi khuẩn, một vài phản ứng hóa học và lý học sẽ xảy ra. Sự hiện diện của các kim loại
này ở tế bào vi khuẩn sẽ làm bông bùn nặng hơn. Một vài kim loại nặng hấp thụ vào
trong tế bào vi khuẩn, khi vào trong tế bào vi khuẩn, chúng sẽ tấn công các enzyme.
Điều này thường xảy ra ở vị trí nhóm thiol (-SH) trong các amino acid. Khi các
enzyme bị tấn công sẽ làm trì trệ hoạt động của các vi khuẩn. Kim loại nặng không chỉ