BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BƯỚC ĐẦU XÂY DỤNG CƠ SỞ TÀI LIỆU
LÝ THUYẾT CHO PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI BẰNG VI SINH VẬT KỴ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ NGÀNH : 111
GVHD : Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KTCN TP. HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
BOÄ MOÂN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
HỌ VÀ TÊN: Trần Phú Điền LỚP : 05DSH
MSSV : 105111015 NĂM HỌC: 2005 - 2009
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN

Người duyệt (chấm sơ bộ):
Đơn vị:
Ngày bảo vệ:
Điểm tổng kết:
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp:
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Chân thành cảm ơn cô Võ Hồng Thi đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ em hoàn thành
luận văn này
Chân thành cảm ơn thầy Lâm Vĩnh Sơn đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để
em hoàn thành luận văn này.
Chân thành cảm ơn các thầy cô khoa môi trường và công nghệ sinh học đã chỉ
dạy em trong suốt 4 năm học vừa qua. Giúp em có được những kiến thức và lòng tin
sẽ vượt qua những khó khăn phía trước.

I.2.4. Giới hạn của đề tài………………………………………………………… 3
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC THẢI…………………………………………………………………… … 4
II.1. Tổng quan về nước thải……………………………………………………….…5
II.1.1. Khái niệm………………………………………………………………… 5
II.1.2. Phân loại nước thải………………………………………………………….5
II.1.2.1. Nước thải sinh hoạt…………………………………………………… 5
II.1.2.2. Nước thải công nghiệp……………………………………………………7
II.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải…………………………… …8
II.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học…………………………… ….9
II.2.1.1. Song chắn rác……………………………………………………….…9
II.2.1.2. Lưới lọc…………………………………………………………… …9
II.2.1.3. Thiết bị nghiền rác…………………………………………… …….10
II.2.1.4. Bể lắng cát……………………………………………………… … 10
II.2.1.5. Tách dầu mỡ………………………………………………………….10
II.2.1.6. Lọc cơ học………………………………………………………… 10
II.2.2. Phương pháp hóa lý……………………………………………………….11
II.2.2.1. Trung hòa…………………………………………………………… 11
II.2.2.2. Keo tụ…………………………………………………………………11
II.2.2.3. Hấp phụ……………………………………………………………….11
II.2.2.4. Tuyển nổi………………………………………………………… …12
II.2.2.5. Trao đổi ion………………………………………………………… 12
II.2.2.6. Phương pháp trích ly……………………………………………….…12
II.2.2.7. Xử lý bằng màng……………………………………………… ……12
II.2.2.8. Khử khuẩn…………………………………………………………….12
II.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học…………………… ……….13
II.2.3.1. Cánh đồng lọc…………………………………………………… …13
II.2.3.2. Hồ sinh học…………………………………………………… …….14
II.2.3.3. Bể lọc sinh học……………………………………………….……….15
II.2.3.4. Bể bùn hoạt tính………………………………………………………16

IV.6. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải trong
điều kiện kỵ khí………………………………………………………………… …47
IV.6.1. Thời gian lưu bùn………………………………………………….…….47
IV.6.2. Nhiệt độ…………………………………………………………… … 47
IV.6.3. pH…………………………………………………………………….….48
IV.6.4. Tính chất của chất nền………………………………………… ………48
IV.6.5. Các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng………………………………49
IV.6.6. Các chất gây độc…………………………………………………… … 49
IV.6.7. Sự khuấy đảo hỗn hợp phân hủy………………………………… ……51
IV.6.8. Kết cấu hệ thống…………………………………………………………51
IV.7. Động học của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải điều kiện kỵ
khí………………………………………………………………………………… 52
IV.7.1. Quá trình tăng trưởng của tế bào vi sinh vật…………………….………52
IV.7.2. Năng suất tạo sinh khối………………………………………………….53
IV.8. Các dạng công trình xử lý…………………………………………………… 53
IV.8.1. Các dạng bể kỵ khí………………………………………………………53
IV.8.1.1. Bể tự hoại……………………………………………… …………53
IV.8.1.2. Bể lắng hai vỏ…………………………………………… ….…….54
IV.8.1.3. Bể metan……………………………………………………… … 54
IV.8.2. sinh học kỵ khí hai giai đoạn…………………………………………….54
IV.8.3. Bể bùn kỵ khí dòng chảy ngược – UASB………………… ………… 55
IV.8.4. Bể phản ứng liên tục – CSTR……………………………………………56
IV.8.5. Bể phản ứng dòng chảy đều……………………………………… ……57
IV.8.6. Lọc kỵ khí bám dính cố định – AFR………………………….…………57
IV.8.7. Bể phản ứng đệm kỵ khí giản nở - FBR…………………………………57
IV.9. Các thông số tính toán công trình xử lý………………………………………58
IV.10. Một số vấn đề cần lưu ý khi vận hành hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện
kỵ khí……………………………………………………………………………… 61
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………….65
V.1. Kết luận…………………………………………………………………… …66

ADP Adenosine DiPhotphat
ATP Adenosine TriPhotphat
BOD Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
COD Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
SS Suspended Solids
Các chất rắn lơ lửng
VFA Volatile Suspended Acids
Axit béo dễ bay hơi
VSS Volatile Suspended Solid
Các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 3.1: Quá trình sinh trưởng của vi sinh vật…………………………………… 27
Hình 4.1: Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ……………… 34
Hình 4.2: Ảnh hưởng của nhiêt độ đến khả năng sinh khí của các vi sinh vật tạo
metan……………………………………………………………………………… 48

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
1 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU.
được thực hiện bởi quần thể của nhiều loài vi sinh
vật khác nhau ở điều kiện kỵ khí.
Theo tính toán nếu tận dụng hết các nguồn phế thải trên trái đất thì hang năm
chúng ta có thể tạo được khoảng 200 tỉ m
3
khối khí sinh học, tương đương khoảng
150 - 200 triệu tấn nhiên liệu và khoảng 20 triệu tấn bã là nguồn phân bón hữu cơ
chất lượng cao.
Việt Nam là nước có mật độ dân số cao. Dân số chủ yếu là sản xuất nông nghiệp.
Trong những năm gần đây công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa được xem là
chìa khóa để phát triển đất nước. Do đó, hàng loạt các khu công nghiệp, khu chế xuất
và các cơ sở sản xuất đã và đang được hình thành. Từ đó các vấn đề ô nhiểm môi
trường cũng phát sinh và ngày càng nóng bỏng.
Trong quá trình sản xuất nông nghiệp ngoài những sản phẩm thu được còn tạo ra
một lượng chất thải cũng như nước thải khá lớn. Phần lớn lượng nước thải này chưa
được xử lý. Đặc biệt là nước thải chăn nuôi có chứa hàm lượng chất hữu cơ rất cao,
có thể xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí để thu hồi khí sinh học tạo năng
lượng là biogas và phân hữu cơ để bón cho cây trồng. Ngược lại nếu nước thải loại
này không được xử lý triệt để sẽ dể dàng gây ra mùi hôi thối, khó chịu, ô nhiễm môi
trường xung quanh.
Mặt khác sự phát triển của công nghiệp hóa, hiện đại hóa cũng phát sinh ra nhiều
loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, như nước thải từ các nhà máy sản
suất chế biến thực phẩm. Các loại nước thải này không thể xử lý đạt hiệu quả bằng
các phương pháp sinh học hiếu khí, hay các phương pháp cơ học, hóa học và hóa lý
do đặc trưng ô nhiểm chất hữu cơ nồng độ cao của chúng.
Để giải quyết những khó khăn trên thì phương pháp xử lý nước thải bằng vi
sinh vật trong điều kiện kỵ khí là một lựa chọn khá phù hợp, xét trên cả chi phí đầu
tư và chi phí vận hành.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
4
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI


(40 – 50%); hydratcacbon (40 – 50%); và các chất béo (5 – 10%). Ở những khu dân
cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý là
một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng.
Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào mức
sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước cấp.
Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt quá cả
yêu cầu cho xử lý sinh học.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
6

Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các hợp
chất hữu cơ đều có thể phân hủy sinh học và khoảng 20 – 40% BOD thoát ra khỏi
quá trình xử lý sinh học cùng với bùn lắng.

Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt
Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng
(g/người.ngày)
Tải lượng ô nhiễm
(kg/ngày)
Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5
Amoni (N-NH
4
) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2
BOD5 của nước đã lắng 45 – 54 57,2 – 68,7
Nitơ tổng 6 – 12 7,6 – 15,2
Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1
COD 72 – 102 91,6 – 127,7
Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1
Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO – 1992

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Tổng chất rắn
Chất rắn hòa tan
Chất rắn không hòa tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Chất rắn lắng
Oxy hòa tan
Ni tơ tổng
Ni tơ hữu cơ
N-NH
3

N-NO
2

N-NO
3


0,05
0,2
100
100
20
8
200
120
8
120
4
0
25
10
15
0
0,1
15
50
0
-
Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương
pháp sinh hoc - 2007.

II.1.2.2. Nước thải công nghiệp:
Là nước thải sau quá trình sản xuất, phụ thuộc vào loại hình công nghiệp xuất
hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ. Nước thải công
nghiệp thường có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm cao và có mức độ rất
khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp và công nghệ lựa chọn. Nhìn
chung, nước thải của các nhà máy thực phẩm chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng thích

4.500 Phân bón
Chất rắn lơ lửng 10.000
BOD
5
400 – 2.500 Giết mổ gia xúc
Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000
BOD
5
100 – 350 Bột giấy và giấy
Chất rắn lơ lửng 75 – 300
BOD
5
700 – 7.000 Thuộc da
Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000
Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương
pháp sinh học - 2007.

II.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải:
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác
nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chất tan
trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có thể
đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó chúng
ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý
thích hợp. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
9


tắt dòng chảy.
Người ta còn thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngoài vào hay từ
trong ra.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
10

Trước chắn rác còn có khi lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ các tạp chất.
II.2.1.3. Thiết bị nghiền rác:
Dùng để cắt và nghiền rác thành các hạt, mảnh nhỏ hơn để trành làm tắc ống
không gây hại cho bơm. Tuy nhiên trong thực tế việc dùng máy nghiền rác thay cho
xong chắn rác gặp nhiều khó khăn cho các công trình xử lý tiếp theo do lượng cặn
tăng lên gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng khí trong
các bể ( đĩa, lỗ phân phối khí và các tuabin…).
II.2.1.4. Bể lắng cát:
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua bể lắng. Bể lắng
là các loại bể, hố, giếng,…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau : theo
tiếp tuyến, theo dòng chảy ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra chung
quanh,…Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực cát nặng sẽ lắng xuống đáy
và kéo theo một phần chất đông tụ.
Cát lắng ở đáy bể thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi được
loại bỏ.
II.2.1.5. Tách dầu mỡ:
Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp ép
dầu,…thường có lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt
nước. Nước thải sau khi xử lý không có lẫn dầu mỡ mới được phép cho chảy vào các
thủy vực. Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ
hổng ở vật liệu lọc, ở pin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong
aeroten…
Ngoài cách làm các gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta

Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt có nguồn
gốc silic và các hợp chất hữu cơ mang diện tích âm, các hạt hydroxit sắt và hydroxit
nhôm mang điện tích dương. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang
điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các hạt bông keo, các hạt bông keo này có
tác dụng làm tăng tốc độ lắng và giảm thời gian lắng.
Các chất keo tụ thường dung là muối sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.2H
2
O, FeSO
4
.7H
2
O,…),
muối nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O,…) hoặc hỗn hợp của chúng.
II.2.2.3. Hấp phụ:
Phương pháp hấp phụ được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan trong nước
mà phương pháp sinh học và các phương pháp khác không thể loại bỏ được với hàm

II.2.2.6. Phương pháp trích ly:
Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hoà tan ra khỏi nước thải bằng dung
môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hoà tan
chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.
II.2.2.7. Xử lý bằng màng:
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác
nhau. Nó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dung môi hoặc
thậm chí cả một chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách các chất, phụ thuộc vào độ
thấm của các hợp chất đó qua màng.
Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình
tương tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải.
II.2.2.8. Khử khuẩn:
Dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo , động vật nguyên sinh,
gian, sán,… để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hoặc tái
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI
SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN
13

sử dụng. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác nhân vật lý
như: ozon, tia tử ngoại,…
Hóa chất sử dụng để khử khuẩn phải đảm bảo có tính độc đối với vi sinh vật
trong một thời gian nhất định, sau đó phải được phân hủy hoặc bay hơi, không còn
dư lượng gây độc cho người sử dụng hoặc vào các mục đích sử dụng khác.
Các chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí hoặc nước clo, nước javel, vôi clorua,…
II.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các hợp chất hữu cơ hòa tan có
trong nước thải và một số hợp chất vô cơ như H2S, sunfit, nitơ,…dựa trên cơ sở hoạt
động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm, vi sinh vật sử dụng chất
hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.
Có hai loại công trình trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

 Nạp lại nước cho các túi nước ngầm.
So với các hệ thống nhân tạo thì việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần ít
năng lượng hơn. Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần năng lượng để vận chuyển
và tưới nước thải lên đất, trong khi xử lý nước thải bằng các biện pháp nhân tạo cần
năng lượng để vận chuyển, khuấy trộn, sục khí, bơm hoàn lưu nước thải và bùn Do
ít sử dụng các thiết bị cơ khí, việc vận hành và bảo quản hệ thống xử lý nước thải
bằng cánh đồng lọc dễ dàng và ít tốn kém hơn. Tuy nhiên, việc xử lý nước thải bằng
cánh đồng lọc cũng có những hạn chế như cần một diện tích đất lớn, phụ thuộc vào
cấu trúc đất và điều kiện khí hậu.
Tùy theo tốc độ di chuyển, đường đi của nước thải trong hệ thống người ta chia
cánh đồng lọc ra làm 3 loại:
 Cánh đồng lọc chậm (SR).
 Cánh đồng lọc nhanh (RI).
 Cánh đồng chảy tràn (OF).
II.2.3.2. Hồ sinh học:
Vi sinh
vật sử dụng
oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng
như
oxy
hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại
tiêu

thụ
CO
2
, photphat
và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh
vật.
Để hồ

khác nhau. Nếu vật liệu lọc là đá hoặc sỏi thì kích thước hạt dao động trong khoảng
25 – 100 mm, chiều sâu lớp vật liệu dao động trong khoảng 0,9 – 2,5 m, trung bình
là 1,8m. Bể lọc với vật liệu đá dâm thường có dạng tròn. Nước thải được phân phối
trên lớp vật liệu lọc nhờ bộ phận phân phối. Bể lọc với vật liệu lọc là chất dẻo có thể
có dạng tròn, vuông hoặc nhiều dạng khác nhau với chiều cao biến đổi từ 4 – 12 m.
Các chất hữu cơ có trong nước thải sẽ bị hấp phụ vào màng vi sinh vật dày
0,1 – 0.2 mm và bị phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí. Khi vi sinh vật sinh trưởng và
phát triển, bề dày lớp màng tăng lên, do đó oxy đã bị tiêu thụ trước khi khuếch tán
hết chiều dày lớp màng sinh vật. Như vậy, môi trường kỵ khí được hình thành ngay
sát bề mặt vật liệu lọc.
Khi chiều dày lớp màng tăng lên, quá trình đồng hoá chất hữu cơ xảy ra trước khi
chúng tiếp xúc với vi sinh vật gần bề mặt vật liệu liệu lọc, và bị rửa trôi.
Bể lọc sinh học có các loại sau:
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước.
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước.
 Bể lọc sinh học có lớp vật liệu là các hạt cố định.