1
LỜI NÓI ĐẦU

Trải qua 50 năm xây dựng và phát triển trƣờng Đại học Nha Trang đã trƣởng thành
về mọi mặt. Từ chỗ hàng năm chỉ tuyển sinh 200-300 sinh viên hệ chính quy, đến nay đã
nên đến 3000 sinh viên; về cơ sở hạ tầng trƣớc những năm 1990 toàn trƣờng chỉ có 03 nhà
học với số lƣợng 18 phòng; KTX sinh viên có 60 phòng ở, với số lƣợng 600 sinh viên, đến
nay số lƣợng phòng học đã tăng gấp 5 lần (90 phòng); KTX có 6 khu với 240 phòng với số
lƣợng 2400 sinh viên. Ngoài ra hệ thống các phòng thí nghiệm, các phòng thực hành, khu
vui chơi giải trí, vƣờn hoa cây cảnh…đƣợc mở rộng và tăng về qui mô.
Việc phát triển nhanh về diện tích và qui mô xây dựng nhƣng hệ thống cấp thoát
nƣớc và xử lý nƣớc thải chƣa đƣợc chuẩn bị tốt: Với diện tích gần 20ha; cán bộ viên chức
trên 600 ngƣời; 19.000 sinh viên, với 2400 sinh viên ở Ký túc xá, hàng tháng tiêu thụ
khoảng 23.000m
3
nƣớc ngọt và trên 600m
3
nƣớc biển để phục vụ cho việc học tập, nghiên
cứu khoa học, sinh hoạt tại ký túc xá và tƣới cây. Song, toàn bộ khối lƣợng nƣớc thải nói
trên chƣa đƣợc xử lý để tận dụng cho việc tƣới cây và đạt các tiêu chuẩn quy định khi thải
ra môi trƣờng, Điều đó, không chỉ gây lãng phí về kinh tế mà còn gây ô nhiễm môi trƣờng
khu vực.
Nhận thấy việc cấp thiết của vấn đề xử lý nƣớc thải sinh hoạt của trƣờng Đại Học
Nha Trang, vì vậy BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY – KHOA CƠ KHÍ – TRƢỜNG ĐẠI HỌC
NHA TRANG đã giao cho chúng tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài :
“Thiết kế chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị xử lý nƣớc thải sinh hoạt cho
các khu tập thể của trƣờng Đại Học Nha Trang”
Nội dung thực hiện :
1. Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải sinh hoạt .
2. Thiết kế chế tạo mô hình nghiên cứu hệ thống thiết bị xử lý nƣớc thải sinh hoạt.

và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lƣợng muối khoáng và hàm lƣợng
các chất hữu cơ quá dƣ thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nƣớc không thể
đồng hoá đƣợc. Kết quả làm cho hàm lƣợng ôxy trong nƣớc giảm đột ngột, các khí
độc tăng lên, tăng độ đục của nƣớc, gây suy thoái thủy vực. Ở các đại dƣơng là
nguyên nhân chính gây ô nhiễm đó là các sự cố tràn dầu Ô nhiễm nƣớc có nguyên
nhân từ các loại chất thải và nƣớc thải công nghiệp đƣợc thải ra lƣu vực các con
sông mà chƣa qua xử lí đúng mức; các loại phân bón hoá học và thuốc trừ sâu ngấm
vào nguồn nƣớc ngầm và nƣớc ao hồ; nƣớc thải sinh hoạt đƣợc thải ra từ các khu
dân cƣ ven sông. 3
I.1.2 Nƣớc thải sinh hoạt và hàm lƣợng của nó.
Nƣớc thải sinh hoạt là nƣớc đƣợc thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, …chúng thƣờng
đƣợc thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trƣờng học, bệnh viện, chợ, và các công trình
công cộng khác. Lƣợng nƣớc thải cử khu dân cƣ phụ thuộc vào dân số vào tiêu
chuẩn cấp nƣớc và đặc điểm của hệ thống thoát nƣớc.
Thành phần của hệ thống nƣớc thải bao gồm 2 loại.
 Nƣớc thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con ngƣời từ các phòng vệ sinh.
 Nƣớc thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất
rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà …
Nƣớc thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ rễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra
còn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. chất
hữu cơ chứa trong nƣớc thải sinh hoạt bao gồm các chất nhƣ protein ( 40 – 50 )%;
hydrat cacbon ( 40 – 50 )% gồm tinh bột, đƣờng và xenlulo; và các chất béo ( 5 – 10
)%. Nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh hoạt dao động trong khoảng (150 –
450)% mg/l theo trọng lƣợng thô. Có khoảng (20 - 40 % ) chất hữu cơ khó phân hủy
sinh học. Ở các khu dân củ đông đúc điều kiện sinh hoạt thấp kém, nƣớc thải sinh
hoạt không đƣợc xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm

chất thải
2. Các chất tan
3. Các chất không
tan
4. Chất lắng
5. Chất lơ lửng
190

100
90

60
30
110

50
60

40
20
80

50
30

20
10

Bảng 1.2 Thành phần nƣớc thải sinh hoạt phân tích theo AHPA
Các chất

12
300
0
85
35
50
0,1
0,4
175
200
40
-
500
350
150
350
8
200
0
50
20
30
0,05
0,2
100
100
20
8
200
120

từng loại mục đích khác nhau .
Để quản lý môi trƣờng đƣợc tốt , cũng nhƣ thiết kế , lựa chọn công nghệ và
thiết bị xử lý phù hợp thì cần phải hiểu rõ bản chất của nƣớc thải thông qua các chỉ
tiêu sau :
* Chỉ số pH :
Đây là thông số quan trọng cho biết mức độ ô nhiễm bẩn và mức độ cần phải
điều chỉnh trƣớc khi đƣa vào hệ thống xử lý vì pH có ảnh hƣởng đến tất cả các hoạt
động sống xảy ra trong nƣớc .
Độ pH có ảnh hƣởng đến các phản ứng sinh học, hoạt động sống của các loại
vi sinh vật . Đa số các loài vi sinh vật có miền pH tối ƣu để hoạt động là từ 6,5-8,8 .
PH có ảnh hƣởng tới quá trình vật lý xảy ra trong môi trƣờng nhƣ : quá trình
chuyển màu , chuyển trạng thái, quá trình hòa tan các chất có trong nƣớc thải …Sự
thay đổi pH làm thay đổi quá trình hòa tan hoặc keo tụ , làm tăng hoặc giảm tốc độ
phản ứng hóa sinh xảy ra trong nƣớc .

* Hàm lƣợng chất lơ lửng .
Hàm lƣợng chất lơ lửng là thành phần vật lý đặc trƣng của nƣớc thải . Đây là
chỉ tiêu đánh giá hiện tƣợng ô nhiễm , vì độ đục sẽ làm giảm khả năng hoạt động
của vi sinh vật . Hạt lơ lửng có bề mặt hấp phụ các kim loại độc , vi sinh vật gây
bệnh cản trở quá trình khử trùng , vì các vi sinh vật gây bệnh đƣợc bao bọc bởi các
hạt lơ lửng nên thoát khỏi tác dụng của các chất khử trùng .

Các chất rắn có trong nƣớc là :
- Các chất vô cơ dƣới dạng muối hòa tan hoặc không tan nhƣ đất ,đá ở dạng
huyền phù lơ lửng .
- Các chất hữu cơ nhƣ xác của vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, động
vật phù du .

+Chất thải rắn trong nƣớc đƣợc phân thành hai loại :


C , thời gian 20 ngày thì chất hữu cơ phân hủy 99% .

Chất hữu cơ + O
2
CO
2
+ H
2
O
VSV Tế bào mới ( Tăng sinh khối )
Xác định BOD làm cơ sở tính toán kích thƣớc công trình xử lý , đồng
thời đánh giá đƣợc chất lƣợng nƣớc sau khi sử lý đƣợc phép thải vào các nguồn
nƣớc đƣợc không , chỉ số BOD càng lớn thì mức độ ô nhiễm càng cao .

*Nhu cầu sinh học ( COD ).

Chỉ số COD là lƣợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa tất cả các hơp chất
hữu cơ có trong nƣớc thải bằng phƣơng pháp hóa học .
Nhận xét : COD và BOD đều là các chỉ số định lƣợng các chất hữu cơ có
trong nƣớc thải mà có khả năng bị oxy hóa, nhƣng hai chỉ số này khác nhau về ý
nghĩa . COD cho thấy toàn bộ các chất hữu cơ có trong nƣớc bị oxy bằng tác nhân
hóa học. BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học , nghĩa là các
chất hữu cơ dễ bị oxy hóa bởi vi sinh vật có ở trong nƣớc. Do vậy chỉ số COD bao
giờ cũng lớn hơn chỉ số BOD và tỷ số BOD/COD bao giờ cũng lớn hơn 1 . Tỷ số
này càng cao nếu trong nƣớc có chất ức chế vi sinh vật , khi đó BOD thấp thậm chí
còn bằng 0 nhƣng chỉ số COD lại rất cao . Vì vậy không thể tính từ COD tính ra
BOD và ngƣợc lại .
*Hàm lƣợng Nitơ – Phostpho.
Đây là nguồn dinh dƣỡng cho vi sinh vật, thực vật và đồng thời cũng là
thành phần cấu tạo nên màng tế bào .

Các thông số đánh giá
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
C
1
T
o

o
C
40
40
45
2
pH
mg/l
6-9
5.5-9
5-9
3
BOD (20
o
C)
mg/l
30
50
100
4

Clo dƣ
mg/l
1
2
-
10
Crom (VI)
mg/l
0,05
0,1
0.5
11
Crom (III)
mg/l
0,2
1
2
12
Dầu mỡ khoáng
mg/l
5
5
10
13
Dầu động thực vật
mg/l
10
20
30
14

Tetradoetylen
mg/l
0.02
5
0.1
20
Thiếc
mg/l
0.2
1
5
21
Thủy ngân
mg/l
0,005
0,01
0,01
22
Tổng Nitơ
mg/l
15
30
60
23
Tổng phốtpho
mg/l
4
6
8
24


8
I.2 Tổng quan về việc sử dụng nƣớc thải ở Đai Học Nha Trang
I.2.1 Tình hình chung về việc sử dụng nƣớc sinh hoạt
Tại cơ sở chính của Đại học Nha Trang – Số 02 Nguyễn Đình Chiểu,Nha Trang
– hiện đang có 12.000 sinh viên và 600 CBCC học tập và làm việc. Hàng tháng cơ
sở này đã sử dụng trên 22.000 m
3
nƣớc cho sinh hoạt, 800m
3
nƣớc cho tƣới cây và
thải ra môi trƣờng trên 15.000 đ/m
3
nƣớc thải (số liệu của phòng QTTB trung bình
các tháng 6,7,8,9,10/2008). Hiện nay số lƣợng nƣớc thải trên chỉ đƣợc xử lý theo
phƣơng pháp thấm tự nhiên. Do khả năng xử lý thấm tự nhiên có hạn, nên lƣợng
nƣớc thải trên đã và đang bắt đầu gây ô nhiễm cho trƣờng và dân cƣ khu vực đông
bắc Tp. Nha Trang. Nếu không kịp thời xử lý lƣợng nƣớc thải sinh hoạt thải ra, với
địa hình trên cao, nƣớc thải từ khu vực Trƣờng sẽ gây ô nhiễm cho khu vực
Trƣờng toạ lạc ngày càng nghiêm trọng ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái và du
lịch của khu vực đông bắc thành phố và bờ biển vịnh Nha Trang.
Bảng 1.4 Số lƣợng nƣớc sạch sử dụng và nƣớc thải thực tế trong Trƣờng
(Trung bình qua các tháng 5,6,7,8,9,10/2008- số liệu do phòng QTTT cung
cấp)
Khu vực
Lƣợng
nƣớc sạch tiêu
thụ (m
3
)/ tháng

m
3

Khu thƣ viện, xƣởng
cơ khí KTX cao học và
khoa KTTT
940
500 I.2.2-Chất lƣợng nƣớc cấp:
Nƣớc cấp của trƣờng hiện tại có 2 nguồn
+ Nƣớc cấp dùng cho sinh hoạt, học tập đƣợc lấy từ nguồn nƣớc máy của
thành phố Nha Trang nên chất lƣợng luôn đƣợc đảm bảo; về số lƣợng đáp ứng đƣợc
các yêu cầu cho sinh hoạt và học tập.

9
Tuy nhiên, do điều kiện địa hình, quy hoạch thiếu đồng bộ nên xảy ra hiện
tƣợng thiếu cục bộ vẫn còn.
+Nƣớc cấp dùng cho tƣới cây đƣợc lấy từ nguồn giếng đào trƣớc đây, về
mùa mƣa thì đảm bảo nhƣng về mùa khô nắng nóng kéo dài nguồn nƣớc ngầm
không đáp ứng đƣợc.
I.2.3-Chất lƣợng nƣớc thải:
-Chƣa tách riêng đƣợc các nguồn nƣớc thải cho từng loại hình hoạt động
(nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải ở các phòng thí nghiệm)
-Chƣa đƣợc xử lí để đạt các tiêu chuẩn khi thải ra môi trƣờng (Bảng phân
tích mẫu nƣớc thải)
Phân tích mẫu nƣớc thải
Tiêu chuẩn nƣớc thải: pH và TSS và các chỉ tiêu vƣợt quá giới hạn tiêu
chuẩn cho phép : BOD , COD, Tổng Nitơ, Tổng Phospho và Coliforms .

212.00 ±
64.94
41.75 ± 2.06
115.50 ± 6.95
8.50 ± 1.16
60.25±5.12
G3
6.44 ±
0.53
229.50 ±
38.96
37.50 ± 5.45
141.00±24.47
11.39±0.79
80.00±7.70
Tổng
hợp
6.68 ±
0.21
211.50 ±
18.95
32.75±10.24
127.00±13.47
8.81 ± 0.73
58.50±6.61

10

của trƣờng. Với các nguyên nhân trên nên đã qua nhiều lần thẩm định sơ bộ, đến
nay dự án vẫn chƣa đƣợc phê duyệt triển khai
Nhằm tháo gỡ bế tắc trong việc giải quyết nhiệm vụ cấp thiết trên, giữa năm
2008 PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa (Viện CNSH&MT) đã đề xuất thiết kế và xây dựng
hệ thống xử lý nƣớc thải di động với năng suất 20m
3
/ ngày để di chuyển xử lý nƣớc
thải sinh hoạt các khu tập thể và phục vụ đào tạo ngành công nghệ môi trƣờng của
Viện với tổng chi phí 300 triệu đồng. Qua nghiên cứu đề xuất trên, tác giả đề tài
nhận thấy:
1. Năng suất của hệ thống quá nhỏ không đáp ứng đƣợc nhu cầu xử lý nƣớc
thải thực tế trong Trƣờng ( thể hiện trên bảng sau)

11
Bảng 1.6 Số lƣợng nƣớc sạch sử dụng và nƣớc thải thực tế trong Trƣờng
(Trung bình qua các tháng 5,6,7,8,9,10/2008- số liệu do phòng QTTT cung cấp)
Khu vực
Lƣợng
nƣớc sạch tiêu
thụ (m
3
)/ tháng
Lƣợng
nƣớc thải xả
(m
3
)/ tháng
Chú ý
Khu KTX phía đông
bắc và nhà ăn phục vụ

khi di chuyển .
3. Năm 2007, Hiệu trƣởng đã phê duyệt cho khoa chế biến thực hiện đề tài
KHCN cấp trƣờng : “Xây dựng mô hình hệ thống xử lý nƣớc thải chế biến thuỷ sản
phục vụ giảng dạy” (mã số: TR 2007-13-05) do Th.S Trần Văn Vƣơng chủ trì. Đến
nay đề tài đã cơ bản hoàn thành và đang chờ nghiệm thu. Do vậy việc cần mô hình
xử lý nƣớc thải phục vụ đào tạo sẽ không còn thực sự cấp thiết nữa ?.
Qua tìm hiểu công nghệ xử lý nƣớc thải bằng biện pháp yếm khí tuỳ nghi APT do
Công ty môi trƣờng Ninh Thuận đề xuất cho thấy: đây là công nghệ xử lý nƣớc thải
khá đơn giản dựa trên hiệu quả hoạt động của tổ hợp vi sinh vật yếm khí đặc chủng.
Theo công nghệ APT, nƣớc thải đƣợc tập trung và trộn đều với chất vi sinh
(P.MET) trong bể điều hoà, đƣọc tổ hợp các vi sinh vật xử lý trong bể xử lý sinh
học (phân huỷ các chất thải trong môi trƣờng yếm khí hạn chế), lọc cặn ở bể lọc
sinh học và đạt tiêu chuẩn bảo vệ môi trƣờng tại bể thu nƣớc sau xử lý. Vấn đề
quyết định chất lƣợng nƣớc xử lý là: chất lƣợng của chất vi sinh (P.MET), chất
lƣợng hoà trộn đều và đúng liều lƣợng của P.MET vào nƣớc thải và thời gian xử lý
nƣớc thải sau khi pha trộn với chất vi sinh.
Do vi sinh vật của tổ hợp hoạt động tốt trong điều kiện nghèo ôxy (yếm khí ) nên
khi áp dụng công nghệ này sẽ không cần sục khí phức tạp nhƣ công nghệ xử lý hiếu

12
khí và có thể tận dụng hệ thống dẫn nước thải để làm bể xử lý sinh học mà không
cần bể chứa nhƣ các phƣơng án khác
Với mục đích xây dựng đƣợc hệ thống xử lý nƣớc thải sinh hoạt phù hợp với thực tế
sử dụng của nhà trƣờng và đạt hiệu quả cao nhất, tác giả đề nghị nghiên cứu áp
dụng công nghệ xử lý nƣớc thải từ guồn bằng biện pháp yếm khí tuỳ nghi (do Công
ty môi trƣờng Ninh Thuận đề xuất ) để xử lý nƣớc thải sinh hoạt trong trƣờng để tận
dụng nƣớc thải sau xử lý tƣới cây và đạt tiêu chuẩn thải ra hệ thống thoát nƣớc
chung của Tp Nha Trang.
Tuy nhiên, để áp dụng tốt công nghệ trên vào thực tế nƣớc thải của nhà
trƣờng, tác giả đề nghị cần nghiên cứu hoàn chỉnh một số nội dung theo định hƣớng

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên tắc định hƣớng xử lý nƣớc thải sinh hoạt trƣờng đại
học nha trang
*- Nguyên tắc hoạt động của hệ thống:
Nƣớc thải từ các nhà ở (hoặc làm việc) qua song chắn rác đƣợc chảy về hố thu và
điều hoà nƣớc thải . Hố thu và điều hoà đƣợc xây dựng cho từng nhà có xả
nƣớc thải. Tại đây nƣớc thải đƣợc hoà trộn đều và đúng tỷ lệ với chất xử lý sinh
học (P.met) và tự chảy vào hệ thống đƣờng ống thải hiện có của trƣờng. Trong các
ống dẫn, nƣớc thải sẽ đƣợc xử lý sinh học (cấp1) để tạo thành
nƣớc ”sạch” đạt tiêu
chuẩn tƣới cây hoặc xả vào hệ thống chung của thành phố. Hệ thống đƣờng ống
nƣớc thải hiện có của trƣờng sẽ đƣợc cải tạo hợp lý để giảm tốc độ chảy và tăng
thời gian xử lý sinh học nƣớc thải. Cuối hệ thống ống thoát nƣớc thải của các
khu, nƣớc thải sẽ đƣợc gom vào bể lọc sinh học ( thực chất là bể lắng cặn và chứa
nƣớc sau xử lý cấp 1). Chất lƣợng nƣớc thải đƣợc gom phụ thuộc vào độ xa của
các ống dẫn nƣớc thải hiện hành, do vậy nếu nƣớc tại đây đã đạt tiêu chuẩn tƣới
cây và tiêu chuẩn xả thẳng vào hệ thống nƣớc thải chung của thành phố, sẽ đƣợc
tích lại để dùng tƣới cây hoặc xả nối vào hệ thống nƣớc thải chung của thành phố.
Khi lƣu lƣợng nƣớc sau xử lý cấp 1 vƣợt quá nhu cầu tƣới cây cho khu vực, nƣớc

nghiên cứu cơ bản sau:
- Phƣơng pháp kế thừa: Nghiên cứu kỹ các kết quả nghiên cứu đã công bố
và áp dụng tối đa và hợp lý các kết quả nghiên cứu trên vào nghiên cứu đề tài.
- Phƣơng pháp tối ƣu: nghiên cứu định lƣợng hoà trộn tối ƣu các chất vi sinh
xử lý nƣớc thải để hệ thống đạt hiệu quả cao nhất.
- Phƣơng pháp thực nghiệm: Theo các kết quả nghiên cứu lý thuyết đã phân
tích, xây dựng mô hình xử lý phù hợp với thực tế nƣớc thải tại trƣờng và thử
nghiệm để hoàn thiện hệ thống.
Trên cơ sở phối hợp các phƣơng pháp trên, trình tự nghiên cứu sẽ gồm các
công đoạn sau:
Nghiên cứu các kết quả nghiên cứu đã đạt đƣợc ở Việt nam và thế giới →
xây dựng qui trình công nghệ và mô hình xử lý → Tính toán thiết kế tối ƣu các
thông số kỹ thuật tối ƣu của mô hình xử lý → Xây dựng mô hình mẫu và vận

15
hành thử nghiện mô hình → Thực nghiệm để hoàn thiện mô hình → Hoàn thiện
công nghệ, mô hình và áp dụng vào thực tiễn xử lý nƣớc thải tại trƣờng.
I.3.3 Phạm vi nghiên cứu:
Chỉ nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt từ nhà ăn, các nhà làm việc và
nhà tập thể trong khu vực trƣờng. Nƣớc thải từ các phòng thí nghiệm, cơ sở sản
xuất sẽ tách riêng và đƣợc nghiên cứu trong đề tài khác.

- Song chắn rác: nhằm giữ lại các vật thô nhƣ giẻ, giấy, rác, mẫu đất đá, ở
trƣớc song chắn.
- Lƣới lọc: sau song chắn rác, để loại bỏ các tạp chất rắn có kích thƣớc cỡ
nhỏ hơn, mịn hơn ta có thể đặt thêm lƣới lọc.
- Lắng cát: dòng nƣớc thải chảy qua “bẫy cát” dƣới tác dụng của trọng lực,
cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ.
- Các loại bể lắng: dùng để lắng các hạt lơ lửng, các loại bùn (kể cả bùn họat
tính) nhằm làm cho nƣớc trong.
- Lọc cơ học: tách các tạp chất phân tán nhỏ trong nƣớc mà bể lắng không
lắng đƣợc.
II.1.2 xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý và hóa học
Cơ sở của phƣơng pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lí
diễn ta giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào. Một số phƣơng pháp thƣờng dùng
là:
- Trung hòa: dùng các dung dịch acid hoặc muôi acid, các dung dịch kiềm
hoặc oxit kiềm để trung hòa nƣớc thải.
- Keo tụ: dùng các chất đông tụ nhƣ các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn
hợp của chúng nhằm làm tăng kích cỡ các hạt có kích thƣớc <10
-2
mm ở dạng keo
không thể lắng đƣợc (nhờ tác dụng tƣơng hỗ giữa chúng) tập hợp hạt để có thể lắng
đƣợc.
- Hấp phụ: dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nƣớc mà phƣơng
pháp khác không loại bỏ đƣợc với hàm lƣợng rất nhỏ. Thông thƣờng đây là các hợp
chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu. Các chất
hấp phụ thƣờn dùng là than hoạt tính, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp
hoặc chất thải trong sản xuất nhƣ xỉ tro, xỉ mạt sắt,
- Tuyển nổi: dựa trên nguyên tắc các phần tử phân tán trong nƣớc có khả
năng tự lắng kém, nhƣng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt
nƣớc. Sau đó ngƣời ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nƣớc. Thực

,
ion sulfat,
Xử lí nƣớc bằng phƣơng pháp cơ học và hoá học đang ngày càng thể hiện
những bất cập trong việc đảm bảo sự phát triển bền vững của môi trƣờng (dƣ lƣợng
hoá chất làm xấu môi trƣờng đất và nƣớc sau một thời gian sử dụng, ). Do đó, một
giải pháp hữu hiệu đƣợc đánh giá là giải quyết tốt vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc
chính là việc dùng các phƣơng pháp sinh học. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp
sinh học là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng
hoại sinh có trong nƣớc thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất
hữu cơ gây nhiễm bẩn đƣợc khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, chất khí đơn
giản và nƣớc. Có rất nhiều phƣơng pháp sinh học có thể sử dụng để xử lý ô nhiễm
môi trƣờng nƣớc, mỗi phƣơng pháp đều có những ƣu, nhƣợc điểm riêng, việc lựa
chọn phƣơng pháp nào cho thích hợp trên phƣơng diện kinh tế, xã hội và môi
trƣờng phụ thuộc vào điều kiện cụ thể.
II.2 Công nghệ sinh học xử lý nƣớc thải

18
Nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải chứa rất nhiều vi sinh vật, trong đó vi sinh vật
chiếm một tỷ lƣợng cao nhất cả về số lƣợng và cả về loài. Tác động của vi sinh vật
vào nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải theo cả hai chiều hƣớng có lợi và có hại.Việc tạo
điều kiện thuận lợi cho các quá trình vi sinh vật có lợi và hạn chế các quá trình vsv
có hại là quá trình xử lý sinh học nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải.
Trong điều kiện tự nhiên ngƣời ta tạo ra những điều kiện thuận lợi để tăng
nhanh quá trình tự làm sạch sinh học nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải, đƣợc gọi là
phƣơng pháp xử lý nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên.
Trong điều kiện nhân tạo, ngƣời ta tạo ra những điều kiện thuận lợi tối ƣu có kiểm
soát chặt chẽ các quá trình sinh học xảy ra trong nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải trong
điều kiện nhân tạo.
Trên cơ sở đó, ngƣời ta phân các công trình xử lý sinh học ra làm hai nhóm
phƣơng pháp chính: phƣơng pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên và


19
Bảng 2.1 Hàm lƣợng nitơ, lân, kali trong nƣớc thải sinh hoạt
STT
Các chất
Hàm lƣợng mg/l
Trạng thái trong nƣớc thải (%)
Hòa tan
Lơ lửng
1
Nitơ
15-60
85
15
2
Lân
3-12
60
40
3
Kali
6-25
95
5
Nhiều thí nghiệm đã cho thấy, tỷ lệ N:P:K có trong nƣớc thải là 5:1:2, tỷ lệ
này thích hợp cho cây trồng. Nếu nƣớc thải không chứa vsv nguy hại hay kim loại
nặng thì chúng là nguồn dinh dƣỡng rất lý tƣởng cho cây trồng phát triển.
Ngoài việc lựa chọn loại nƣớc ô nhiễm hay nƣớc thải để giúp ta lựa chọn
phƣơng pháp xử lý, thì vấn đề thứ hai rất quan trọng trong việc áp dụng phƣơng
pháp này là lựa chọn địa điểm xử lý. Trong việc lựa chọn địa điểm xử lý cần quan

Khoảng cách xa khu dân cƣ
(m)
1
2
3
200-5000
5000-50000
Trên 50000
200
400
10000
 Thứ hai: Đất ở vị trí xử lý phải là đất pha cát, có nhƣ vậy mới dễ dàng
cho quá trình thẩm thấu. Nếu đất có độ nén chặt cao sẽ không thích hợp cho quá
trình xử lý. Vùng xử lý này cần đƣợc làm phẳng và có ngăn cách từng ô bằng gò
đất, có hệ thống phân phối nƣớc thải và nƣớc ô nhiễm đồng đều trên suốt bề mặt.
Dƣới đất ở độ sâu 1,2 – 2m, lắp đặt hệ thống tiêu nƣớc. Bề mặt đất phía trên phải có
độ dốc tự nhiên khoảng 0,02 m. Ngƣời ta thƣờng phân ra các ô, với chiều dài 300 –
1500m và chiều rộng 100 – 200 m. Tuy nhiên, kích thƣớc các ô còn phụ thuộc vào
địa hình, tính chất đất.
Đối với diện tích của cánh đồng tƣới cần phải xác định một số thông số sau:
- Lƣợng nƣớc ô nhiễm hay nƣớc thải tƣới trong một năm
- Lƣợng nƣớc ô nhiễm hay nƣớc thải tƣới trong một vụ
- Lƣợng nƣớc ô nhiễm hay nƣớc thải tƣới một lần

20
- Lƣợng nƣớc ô nhiễm hahy nƣớc thải tƣới cho từng loại cây trồng
Khi nƣớc thải đƣợc phân phối vào đồng tƣới cây, thực vật sẽ sử dụng một
phần (49% nitơ, 37% lân và 90% kali), còn một phần do vsv phân hủy, một phần
trôi, rửa theo dòng chảy và một phần tích lũy trong đất.
II.2.1.2 Hồ sinh vật

Lƣợng oxy này phụ thuộc rất nhiều ở quá trình phát triển của tảo trong môi trƣờng
nƣớc. Nhờ có oxy, quá trình chuyển hóa hiếu khí do vsv xảy ra rất mạnh. Nhờ đó,
các chất hữu cơ nhanh chóng bị phân hủy thành CO
2
. nitrit, nittrat, muối photpho.
Các chất này lại đƣợc rong, tảo sử dụng trong quá trình quang hợp của chúng. Nhƣ
vậy, về mặt nào đó, vi khuẩn hiếu khí và tảo tạo ra một vòng khép kín của sự
chuyển hóa vật chất, đồng thời ta cũng có thể hiểu chúng là những loài cộng sinh
trong tầng nƣớc mặt.
Ở phần đáy hồ sinh vật, các chất có tỷ trọng cao sẽ lắng xuống. Phần lớn
những chất này thƣờng là những chất khó phân hủy. Ở tầng đáy này lại rất thiếu
oxy, do đó trong môi trƣờng đáy hồ chỉ thấy phát triển những vsv yếm khí. Các vsv
này tham gia chuyển hóa các chất hữu cơ thành các acid hữu cơ, các loại rƣợu để
vsv khác tiếp tục chuyến hóa chúng thành khí metan, sulfua hydro và các chất khác,
các loại khí khác. Trong đó, CO
2
và NH
3
rất có ý nghĩa cho sự phát triển của rong
và tảo. Nhờ đó, tảo và rong phát triển rất mạnh. Ngƣợc lại, trong quá trình phát triển
của rong và tảo tạo ra O
2
. Oxy là yếu tố không thuận lợi cho sự phát triển của vsv
yếm khí. Tuy nhiên, rong và tảo phát triển mạnh ở tầng trên (gần ánh sáng mặt trời)
nên oxy đƣợc tạo ra, một phần bay vào không khí, một phần đƣợc các vsv hiếu khí
sử dụng, nên tác động xấu đến vi khuẩn yếm khí hầu nhƣ không có. Tuy nhiên, tác
động tích cực cả tảo, rong đối với vi khuẩn yếm khí trong các hồ sinh vật lại nằm ở
sinh khối chết của tảo, rong (và cả sinh vật hiếu khí). Khi chết, xác các vsv, tảo,
rong sẽ là những chất dinh dƣỡng, lằng xuống đáy để các vsv đáy hồ phát triển.
Nhƣ vậy, tảo và rong trong hồ sinh vật không chỉ có tác động tích cực đến sự

trung gian - - -
- - - -
- - - - -
- - - - - -
Vùng - - - - - - - -
kỵ khí - - - - - - - - -

Hình 2.2 Lượng oxy ở thời gian ban ngày và ban đêm ở hồ sinh vật
Trên cơ sở đó, các nhà khoa học chia ra làm 3 loại hồ sinh vật:
- Hồ sinh vật hiếu khí
- Hồ sinh vật kỵ khí
- Hồ sinh vật tùy tiện
a. Hồ sinh vật kỵ khí
Hồ kỵ khí không ứng dụng trong xử lý nƣớc thải sinh hoạt mà đƣợc ứng
dụng trong nƣớc thải công nghiệp có sự ô nhiễm nặng.
b. Hồ hiếu khí tùy tiện
Trong điều kiện tự nhiên, các hồ yếm khí hoặc hiếu khí tuyệt đối thƣờng ít
gặp, nhƣng loại hồ hiếu khí tùy tiện thì phổ biến nhiều.
Ở những hồ hiếu khí tùy tiện, ngƣời ta phân ra 3 vùng khác nhau. Các vùng
này có lƣợng oxy hòa tan không giống nhau. Chính vì thế, kiểu chuyển hóa vật chất
cũng hoàn toàn khác nhau. Vùng Lƣợng oxy hòa tan nhiều
hiếu khí Vùng Lƣợng oxy hòa tan ít
Trung gian


Sự phát triển giao thoa này thƣờng không ổn định cả về số lƣợng, số loài và cả về
chiều hƣớng phản ứng sinh học. Một đặc điểm rất quan trọng khác cũng rất dễ nhận
thấy ở các hồ facultative là có một sự chênh lệch nhiệt độ khá lớn giữa vùng hiếu
khí và yếm khí. Trong điều kiện tự nhiên bình thƣờng, nhiệt độ vùng hiếu khí bao
giờ cũng cao hơn vùng yếm khí. Chính nhờ sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 vùng nhƣ
thế tạo ra tải trọng của nƣớc có sự chênh lệch. Nhờ sự chênh lệch của tải trọng này
tạo ra hiện tƣợng đối lƣu trog nƣớc theo chiều thẳng đứng. Từ đó tạo ra sự xáo trộn
tự nhiên trong hồ nƣớc. Sự xáo trộn tự nhiên này đảm bảo cho các vùng nƣớc có sự
trao đổi vật chất. Chính vì thế trong thực tế, ở hồ nƣớc không có vùng tuyệt đối hiếu
khí và tuyệt đối yếm khí.
Nếu chỉ là những hồ tự nhiên, không cải tạo thì hiệu quả xử lý của hồ thƣờng
không cao. Ngƣời ta tính toán và cho thấy rằng, chiều sâu của hồ có tính chất quyết
định đến khả năng tự làm sạch của hồ. Chính vì thế, nhiều nghiên cứu cho thấy
chiều sâu ấy có hiệu quả cao nhất nằm trong khoảng 0,9 – 1,5m.
Để tối ƣu hóa quá trình tự làm sạch của các hồ tự nhiên, các nhà khoa học
tính toán mô hình tối ƣu cho quá trình xử lý tự nhiên.
Ta có thể tính hiệu quả xử lý và thời gian nƣớc lƣu trong hồ theo công thức
sau
tT
ta
ta
t
LL
LL
t
tKL
L
E
.
.1


Đối với nƣớc sinh hoạt: 0,5 < K
20
<1
Đối với nƣớc thải công nghiệp: 0,3 < K
20
< 2,5
c – hằng số
Đối với hồ tự nhiên, c nằm trong khoảng 1,035 – 1,074
T – nhiệt độ của hồ nƣớc, T
o
C
Ngƣời ta cũng có thể tính hiệu suất xử lý theo tải trọng của BOD
5
. Tải trọng
này có thể tính theo công thức sau
BOD
5
= 11,2(1,054)
(1,8T+32)

Trong đó: BOD
5
– tải trọng tối đa (kg/ha/ngày)
T – nhiệt độ trung bình trong tháng,
o
C
Hiệu suất xử lý tối đa khi thiết kế cải tạo lại hồ có kích thƣớc 1:1 hoặc 2:1.
Đối với hồ nằm trong vùng có diện tích lớn hơn những quy định trên. Ngƣợc lại, ở
những vùng ít gió ngƣời ta thƣờng phân chia hồ ra thành từng ngăn.

Tuy nhiên, việc sử dụng nƣớc thải để nuôi trồng là vấn đề cần đƣợc tính toán rất kỹ,
vì nếu tính toán không kỹ sẽ dẫn đến hậu quả ngộ độc thực phẩm rất nguy hiểm.
 Hồ hiếu khí nhân tạo trong điều kiện tự nhiên
Để tăng lƣợng oxy hòa tan trong các hồ tự nhiên, ngƣời ta lắp đặt hệ thống
bơm khí hoặc hệ thống khuấy đảo cơ học giống nhau nhƣ hệ thống khuấy đảo ta
thƣờng thấy ở những vùng nuôi tôm công nghiệp.
Nhờ có sự cải tiến này mà nƣớc ở hồ có thể có chiều sâu từ 2-4,5. Tăng thời
gian lƣu nƣớc trong hồ là 1-3 ngày. Nhƣ vậy, công suất xử lý sẽ tăng lên rất nhiều
so với loại hồ thoáng khí tự nhiên.
Ở những hồ sinh học trong điều kiện tự nhiên không nhất thiết phải thiết kế
bề mặt đáy hồ theo một mặt phẳng mà có thể thiết kế và thi công để tạo ra mặt đáy
nhiều bậc khác nhau. Chính mặt đáy có nhiều bậc nông, sâu khác nhau này tạo ra
nhiều tầng sinh vật đáy và đặc biệt có ích khi lƣợng bùn tạo ra sẽ tập trung ở những
vùng sâu hơn, giúp ta dễ dàng thu gom và loại chúng ra khỏi sau một chu kỳ vân
hành.
Trong trƣờng hợp hồ chỉ có một bậc, diện tích hồ thƣờng là 0,5-7ha. Trong
trƣờng hợp hồ nhiều bậc thì mỗi bậc đƣợc thiết kế là 2,5ha.
II.2.2 Nhóm các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc ô nhiễm và nƣớc thải
trong các điều kiện nhân tạo
Các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc trong điều kiện tự nhiên là các phƣơng
pháp dựa chủ yếu vào khả năng tự làm sạch của các nguồn nƣớc bị ô nhiễm nhờ
hoạt động sống của sinh vật (chủ yếu là các loài vsv) sống trong những nguồn nƣớc
bị ô nhiễm đó. Những phƣơng pháp này có những ƣu điểm sau:
- Đầu tƣ cho xử lý thấp
- Dễ vận hành
- Đối với những loại nƣớc thải không ô nhiễm nặng và chứa nhiều chất hữu
cơ có thể sử dụng để trồng trọt và chăn nuôi theo hƣớng tái sử dụng. Biện pháp này
vừa có ý nghĩa làm sạch môi trƣờng vừa có ý nghĩa kinh tế rất cao.
Tuy nhiên, các phƣơng pháp này cũng có nhiều nhƣợc điểm rất cơ bản:
- Quá trình xử lý hay quá trình hoạt động của sinh vật trong nƣớc cần xử lý