Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước tạo nên một sức ép lớn đối
với môi trường. Trong sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày càng gia
tăng. Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm đang ngày càng trầm trọng.
Do đó việc xây dựng, vận hành các hệ thống xử lý nước thải cho các đô thị hiện nay
là hết sức cần thiết.
Đề bài: Ứng dụng công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) trong xử
lý nước thải sinh hoạt đô thị.
- Lưu lượng q = 2000 m
3
/ngày đêm.
- Yêu cầu xử lý: QCVN 14:2008/BTNMT, cột A

GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo
Trang 1

Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
Chương I:
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT ĐÔ THỊ
I.1. Giới thiệu chung:
Con người trong các hoạt động kinh tế xã hội đã sử dụng một lượng nước rất
lớn. Nước cấp sau khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, nước mưa chảy
tràn trên các mái nhà, mặt đường, sân vườn,…Bị nhiểm bẩn chứa nhiều hợp chất
bẩn gây ô nhiễm môi trường.
Nước thải sinh hoạt là nước thải được bỏ đi sau khi sử dụng cho các mục đích
sinh hoạt của con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh
viện, trường học, nhà ăn cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất

Nước thải chứa các hợp chất hóa học dạng vô cơ như sắt, magiê, canxi, silic,
nhiều chất hữu cơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như cát, sét,
dầu mỡ. Nước thải vừa xả ra có tính kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit vì thối rữa.
Các chất hữu cơ có thể xuất xứ từ thực vật hoặc động vật. Những chất hữu cơ trong
nước thải có thể chia thành các chất chứa nitơ và các chất chứa cacbon. Các hợp
chất chứa nitơ chủ yếu như urê, prôtêin, amin và axit amin. Các hợp chất chứa
cacbon như mỡ, xà phòng, hydrocacbon…
I.1.3. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật:
Nước thải sinh hoạt chứa rất nhiều sinh vật chủ yếu là vi sinh với số lượng từ
10
5
đến 10
6
tế bào trong 1ml. Nguồn chủ yếu đưa vi sinh vật vào nước thải là phân,
nước tiểu và đất cát.
Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là
một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nước thải. Phần này sống, hoạt động, tăng
trưởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nước thải.
Vi sinh trong nước thải thường được phân biệt theo hình dạng. Vi sinh xử lý
nước thải có thể chia thành 3 nhóm: Vi khuản, nấm, động vật nguyên sinh
(Protozoa).
Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng đầu tiên trong việc phân hủy chất hữu cơ,
nó là cơ thể sống đơn bào, có khả năng phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn
lơ lửng hoặc dính bám vào bề mặt vật cứng. Vi khuẩn có khả năng sinh sản rất
nhanh, khi tiếp xúc với chất dinh dưỡng có trong nước thải, chúng hấp thụ nhanh
thức ăn qua màng tế bào. Đa số vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong việc phân
hủy chất hữu cơ, biến chất hữu cơ thành chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng,
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo

được (dạng keo). Nó được xác định bằng cách cho nước thải thấm qua giấy lọc tiêu
chuẩn với kích thước lỗ khoảng 1,2 µm. Gạn lấy lượng cặn đọng lại trên giấy thấm
đem sấy ở nhiệt độ 105
o
C cho đến khi trọng lượng không thay đổi, đơn vị mg/l.
I.2.2. Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) và hóa học (COD):
Mức độ nhiễm bẩn nước thải bởi chất hữu cơ có thể xác định theo lượng ôxy
cần thiết để ôxy hóa chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật hiếu khí và được gọi
GVHD: PGS.TS. Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà
Nội Trang 4
SVTH: Phạm Thị Thơm
Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
là nhu cầu ôxy cho quá trình sinh hóa. Nhu cầu ôxy sinh hóa là chỉ tiêu rất quan
trọng và tiện dùng để chỉ mức độ nhiễm bẩn của của nước thải bởi các chất hữu cơ.
Trị số BOD đo được cho phép tính toán lượng ôxy hòa tan cần thiết để cấp cho các
phản ứng sinh hóa của vi khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất
hữu cơ có trong nước thải.
Nhu cầu ôxy hóa học COD: Là lượng ôxy cần thiết để ôxy hóa hoàn toàn chất
hữu cơ và một phần nhỏ các chất vô cơ dễ bị ôxy hóa có trong nước thải. Chỉ tiêu
nhu cầu ôxy sinh hóa BOD không đủ để phản ánh khả năng ôxy hóa các chất hữu cơ
khó bị ôxy hóa và các chất vô cơ có thể bị ôxy hóa có trong nước thải. Việc xác định
COD có thể tiến hành bằng cách cho chất ôxy hóa mạnh vào mẫu thử nước thải
trong môi trường axít. Trị số COD luôn lớn hơn trị số BOD
5
và tỷ số COD : BOD
càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ.
I.2.3. Ôxy hòa tan:
Nồng độ ôxy hòa tan trong nước thải trước và sau xử lý là chỉ tiêu rất quan
trọng. Trong quá trình xử lý hiếu khí luôn phải giữ nồng độ ôxy hòa tan trong nước
thải từ 1,5 – 2 mg/l để quá trình ôxy hóa diễn ra theo ý muốn và để hỗn hợp không

+
) khi tồn tại oxy, thường gọi quá trình này là
quá trình Nitrat hóa. Còn nitrit (NO
2
-
) là sảm phẩm trung gian của quá trình nitrat
hóa, nitrit là hợp chất không bền vững dễ bị ôxy hóa thành nitrat (NO
3
-
). Vì amoni
sử dụng ôxy trong quá trình Nitrat hóa và các vi sinh vật trong nước, rong, tảo dùng
nitrat làm thức ăn để phát triển, cho nên nếu hàm lượng nitơ có trong nước thải xả ra
sông, hồ quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng kích thích sự phát triển
nhanh của rong, tảo làm bẩn nguồn nước.
b.Các hợp chất photpho trong nước thả
Photpho cũng giống như nitơ, là chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sống và phát
triển trong các công trình xử lý nước thải. Photpho là chất dinh dưỡng đầu tiên cần
thiết cho sự phát triển của thảo mộc sống dưới nước, nếu nồng độ photpho trong
nước thải xả ra sông, suối quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng.
Photpho thường ở dạng photphat vô cơ và bắt nguồn từ chất thải là phân, nước tiểu,
phân bón dùng trong nông nghiệp và từ các chất tẩy rửa dùng trong sinh hoạt hằng
ngày.
I.2.6. Các hợp chất vô cơ khác trong nước thải:
Có rất nhiều hợp chất vô cơ trong nước thải.
Để đánh giá tính chất nhiểm bẩn của nước thải bởi khoáng vật người ta dùng
các chỉ tiêu về hàm lượng sulfat và clorua. Trong nước thải đô thị hàm lượng sulfat
vào khoảng 100 đến 150 mg/l, còn hàm lượng clorua từ 150 đến 250 mg/l. Hàm
lượng sulfat và clorua thường không hoặc ít thay đổi trước và sau xử lý và cũng
không làm ảnh hưởng tới các quá trình lí hóa, sinh hóa nước thải và cặn bã.
GVHD: PGS.TS. Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà

I.3.1. Tiền xử lý:
Giai đoạn tiền xử lý gồm các công trình và thiết bị có nhiệm vụ loại ra khỏi
nước thải các vật có thể gây tắt nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm và làm giảm
hiệu quả xử lý của giai đoạn sau, cụ thể như: Loại bỏ hoặc cắt nhỏ những vật nổi lơ
lửng có kích thước lớn có trong nước thải như gỗ, nhựa, giấy, vỏ hoa quả,… Loại bỏ
cặn nặng như cát sỏi, kim loại, thủy tinh,… Loại bỏ một phần dầu mỡ. Các thiết bị
thường dùng là:
- Song chắn rác, lưới chắn rác;
- Máy nghiền cắt vụn rác;
- Bể lắng cát;
- Bể điều hòa lưu lượng.
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo
Trang 7

Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
I.3.2. Xử lý sơ bộ:
Chủ yếu là quá trình lắng để loại bỏ bớt cặn lơ lửng. Có nhiều loại bể lắng,
kết quả xử lý của công đoạn xử lý sơ bộ là loại bỏ được một phần cặn lơ lửng và các
chất nổi như dầu, mỡ, bọt,… đồng thời phân hủy yếm khí cặn lắng ở phần dưới của
các công trình ổn định cặn.
a. Bể lắng cát:
Bể lắng cát đặt sau song chắn và đặt trước bể điều hòa lưu lượng và chất lượng,
trước bể lắng đợt một. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như cát,
sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứng,… để bảo vệ các
thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn. Theo đặc tính của dòng chảy có thể phân loại bể lắng
cát: Bể lắng cát ngang, bể lắng cát thổi khí, bể lắng cát ly tâm.
b. Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng:
Lưu lượng và chất lượng nước thải từ hệ thống cống thu gom chảy về nhà máy

hòa tan thành thể khí và thành vỏ các tế bào vi sinh.
- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô
cơ trong nước thải.
- Loại các bông cặn sinh học ra khỏi nước bằng quá trình lắng trọng lực.
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo
Trang 9

Nước thải vào
Bùn
Bùn
Nước ra
Bể lắng đợt 1
Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
I.3.3.1.Một số công nghệ xử lý sinh học hiếu khí được sử dụng trong xử lý nước
thải đô thị:
a. Bể Aerotank truyền thống:
Sơ đồ
Nước thải sau bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính tuần hoàn ở ngay
đầu bể Aerotank. Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ nhiễm bẩn trung bình, lưu
lượng tuần hoàn thường từ 20 – 30% lưu lượng nước thải đi vào. Dung tích bể được
thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong bể từ 6 đến 8 giờ khi dùng hệ
thống sục khí và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết bị khuấy làm thoáng bề mặt. Các
thông số của bể:
- Lượng khí cấp vào từ 55 – 65 m
3
/1kgBOD
5
cần khử.

Nội Trang 12
SVTH: Phạm Thị Thơm
Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
Bể SBR có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử được các
chất dinh dưỡng nitơ, dễ vận hành. Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng
đến hiệu quả xử lý.
Nhược điểm chính của bể là công suất xử lý nhỏ, để hoạt động có hiệu quả
phải thường xuyên kiểm tra theo dõi các bước xử lý nước thải.
c. Đĩa lọc sinh học:
Đĩa lọc sinh học được dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
theo nguyên lý dính bám. Đĩa lọc là các tấm nhựa, gỗ,… hình tròn đường kính 2 đến
4m, dày dưới 10mm ghép với nhau thành khối cách nhau 30 đến 40mm và các khối
này được bố trí thành dãy nối tiếp quay đều trong bể chứa nước thải.
Tốc độ quay của đĩa từ 1 đến 2 vòng/phút và đảm bảo dòng chảy rối, không
cho bùn cặn lắng lại trong bể nước thải. Trong quá trình quay, phần dưới của đĩa
ngập trong nước thải. Quá trình hấp phụ và dính bám các chất hữu cơ dạng hòa tan,
keo và vẫy bùn lên màng sinh vật hình thành trước đó được diễn ra. Khi quay lên
phía trên, vi khuẩn sẽ lấy ôxy để ôxy hóa chất hữu cơ và giải phóng CO
2
. Màng sinh
vật dày 2 đến 4mm, phụ thuộc vào vận tốc quay của đĩa. Bùn cặn màng sinh vật
được lắng lại trong bể lắng đợt 2.
d.Công nghệ MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor:
* Giới thiệu: MBBR là quá trình kết hợp giữa hai quá trình màng sinh học và
quá trình bùn hoạt tính. Trong đó, vi sinh vật phát triển trên bề mặt các hạt nhựa
polyetylen (đệm) lơ lửng trộn lẫn với nước thải trong bể phản ứng. Không khí cấp
vào bể vừa để cung cấp ôxy cho vi sinh vật sử dụng vừa là động lực cho các đệm
chuyển động trong bể (các đệm plastic nhẹ, có khối lượng riêng xấp xỉ khối lượng
riêng của nước). Nước được xử lý từ bể phản ứng sẽ chảy qua một lưới lọc trước khi
vào bể lắng bậc II, mục đích của lưới lọc là giữ lại các đệm plastic trong bể phản

rất lớn (120 - 950 m
2
/m
3
). Đêm được làm bằng vật liệu Polyethylen để đảmm bảo độ
bền, không bị gãy vỡ trong quá trình làm việc.
GVHD: PGS.TS. Đặng Xuân Hiển – Viện KH&CN Môi Trường, ĐHBK Hà
Nội Trang 14
SVTH: Phạm Thị Thơm
Bể lắng đợt I Bể lắng đợt II
Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
* Ưu điểm của MBBR so với những phuơng pháp xử lý sinh học truyền
thống:
- Sự khuếch tán của chất khí và các chất hòa tan đến vi sinh vật tốt hơn rất
nhiều, tốc độ sử dụng cơ chất tăng.
- Khả năng tạo sinh khối rất lớn (nồng độ bùn hoạt tính trong bể phản ứng có
thể đạt 6000 mg/l).
- Giảm thể tích bể phản ứng sinh học vì bề mặt riêng của các đệm plastic rất
lớn, do đó công nghệ này thích hợp cho các công trình xử lý nước thải có quy mô
nhỏ hoặc để nâng cấp các công trình đã tồn tại mà không đủ diện tích mặt bằng.
- Quá trình khử Nitơ và phốt pho rất tốt.
- MBBR có thể sử dụng cho tất cả các loại bể sinh học (aerobic, anoxic, hoặc
anaerobic).
- Hiệu quả xử lý cao.
- Vận hành đơn giản và chi phí thấp.
I.3.3.2. Bể lắng đợt II:
Bể lắng đợt II có nhiệm vụ tách sinh khối lắng trong nước, giữ lại các màng
vi sinh ở bể MBBR và các thành phần chất không hòa tan chưa được giữ lại ở bể
lắng đợt I. Các màng vi sinh như các bông cặn tiếp xúc với nhau tạo thành các đám
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển

Thùng dầu, mỡ
Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nước thải sinh hoạt của đô thị theo mương dẫn sau khi qua song chắn rác sẽ
được tách các tạp chất có kích thước lớn trôi nổi lơ lửng trong nước như gỗ, nhựa,
giấy, vỏ hoa quả… Trong thành phần cặn lắng nước thải thường có độ cát với độ
lớn thủy lực
u ≥
18mm/s. Đây là các phần tử vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn.
Mặc dù không độc hại, nhưng chúng cản trở hoạt động của của các công trình xử lý
nước thải như làm giảm dung tích công tác của công trình, gây khó khăn cho việc xả
bùn cặn, phá hủy quá trình công nghệ của trạm xử lý nước thải… Để đảm bảo cho
các công trình xử lý sinh học nước thải hoạt động ổn định cần phải có công trình và
thiết bị lắng cát phía trước, tại đây các loại cặn thô như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy tinh,
sẽ được tách ra khỏi dòng thải. Phần nổi lên trên là bọt dầu, mỡ cũng sẽ được thiết bị
gạt bọt tách ra khỏi dòng nước.
Do nước thải sinh hoạt chủ yếu được sinh ra trong những thời gian sinh hoạt
cao điểm của con người, vì vậy mà lưu lượng và thành phần của nước thải sinh hoạt
sẽ không giống nhau ở mọi thời điểm, do đó dòng thải sau khi qua song chắn và bể
lắng cát sẽ được ổn định tại bể điều hòa.
Tại bể MBBR, chất hữu cơ trong nước thải bị ôxy hóa bởi các vi sinh vật có trong
nước thải và các vi sinh vật bám dính trên đệm sinh học lơ lửng trong nước thải. Ban
đầu, loại đệm này nhẹ hơn nước nên chúng sẽ lơ lửng trên mặt nước nhưng khi có
màng bám vi sinh vật xuất hiện trên bề mặt, khối lượng riêng của đệm sẽ tăng lên và
trở nên nặng hơn nước và sẽ chìm xuống dưới. Tuy nhiên, nhờ có chuyển động thủy
lực của nước trong bể được cấp bởi hệ thống sục khí, các đệm này sẽ chuyển động
liên tục trong nước thải. Các chất hữu cơ cũng bám vào các khe nhỏ của đệm. Các vi
sinh vật bám dính trên các đệm sẽ sử dụng chất hữu cơ để tạo thành sinh khối vi sinh
vật, trong quá trình này các chất hữu cơ trong nước thải sẽ được xử lý. Trước khi
qua bể lắng bậc 2, hỗn hợp trong bể MBBR được chảy qua một tấm lưới chắn trong

C
µ µ
= +
(2.1)

(1 )
nt r
ρ ρ ρ ε
= + −
(2.2)
Trong đó: -
0
,
nt
µ µ
: Độ nhớt động lực học của nước thải và nước sạch, Pa.s;
-
0
C
: Nồng độ thể tích của các hạt lơ lửng, kg/m
3
;
-
,
nt
ρ ρ
: Khối lượng riêng của nước thải và nước sạch, kg/m
3
;
-

F v g
ρ
= ∗ ∗
(2.4)
Lực Archimedes:
n l
F v g
ρ
= ∗ ∗
(2.5)
Lực ma sát:
2
2
f D l
W
F C S
ρ
= ∗ ∗ ∗
(2.6)
Trong đó:
,
h l
ρ ρ
: Khối lượng riêng của hạt rắn và chất lỏng;
v
: Thể tích của hạt rắn,
3
6
d
v

g n l
m dW
F F F
dt
∗
= − −
(2.7)
Sau một thời gian ngắn ban đầu, gia tốc chuyển động sẽ bằng (
0
dW
dt
=
) và
vận tốc lắng sẽ không đổi, thay giá trị các lực vào (2.7) và giải phương trình trên, ta
có vận tốc lắng.
Vận tốc lắng cho các hạt hình cầu:
1
2
4
3
h l
l
D l
g
W d
C
ρ ρ
ρ
 
−

= ∗ ∗ ∗
.
* Khi nồng độ các hạt rắn trong dung dich tương đối thấp, chúng sẽ lắng
không giống nhau và sẽ kết hợp lại với nhau trong quá trình lắng gọi là lắng keo tụ.
* Khi nồng độ chất rắn lơ lửng trong hệ thống cao hơn 500 mg/l thường xảy
ra lắng vùng bao gồm lắng tập thể và lắng nén. Loại lắng này xảy ra cùng với loại
lắng riêng rẽ từng hạt và lắng keo tụ, có đặc điểm là các hạt rất gần nahu. Khi hạt
lắng xuống chiếm chỗ của chất lỏng và dòng chất lỏng bị thay thế đi lên sẽ cản trở
làm giảm vận tốc lắng của hạt khác. Do mật độ hạt rắn cao nên lắng vùng thường
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo
Trang 21

Chuyên Đề: Tính toán thiết kế công nghệ MBBR ứng dụng trong xử lý nước thải.
dẫn đến lắng cả khối với bề mặt phân cách rõ rệt giữa các khối chất rắn – lỏng và
nước trong.
II.2. Quá trình xử lý sinh học hiếu khí với công nghệ MBBR:
II.2.1. Cơ chế:
Khi đưa nước thải vào trong hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh
học, các chất bẩn hữu cơ ở trạng thái hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ sẽ
được hấp phụ lên bề mặt tế bào vi khuẩn. Sau đó chúng được chuyển hóa và phân
hủy nhờ vi khuẩn. Quá trình này gồm 3 giai đoạn:
- Khuếch tán, chuyển dịch và hấp phụ chất bẩn từ môi trường nước lên bề
mặt tế bào vi khuẩn;
- Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được qua màng tế
bào vi khuẩn;
- Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh khối từ chất
hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn.
* Sự chuyển hóa các chât hữu cơ và các chất dinh dưỡng nhờ vi khuẩn hiếu

+ H
2
O + ∆E
- Quá trình tổng hợp để xây dựng tế bào:
C
x
H
y
O
z
+ NH
3
+O
2
+ ∆E
vsv
→
C
5
H
7
NO
2
+ CO
2
+ H
2
O
C
x

5
H
7
NO
2
+ O
2

vsv
→
CO
2
+ H
2
O + NH
3
+ ∆E
Trong quá trình ôxy hóa sinh hóa hiếu khí, các hợp chất hữu cơ chứa nitơ,
lưu huỳnh, phốt pho cũng được chuyển hóa thành nitrat (NO
3-
), sunphat (SO
4
2-
), phốt
phát (PO
4
3-
), CO
2
và H

+ NH
3
+ 2H
2
O + 5CO
2
→
C
5
H
7
NO
2
+ 400NO
3
-
II.2.2. Sự phát triển của tế bào và động học của phản ứng lên men:
Dựa trên đặc tính sinh lý và tốc độ sinh sản của vi sinh vật, quá trình phát
triển của chúng được chia thành nhiều giai đoạn:
- Giai đoạn tiềm phát: vi sinh vật chưa thích nghi với môi trường hoặc đang
biến đổi để thích nghi. Đến cuối giai đoạn này tế bào vi sinh vật mới bắt đầu sinh
trưởng, các tế bào mới tăng về kích thước nhưng chưa tăng về số lượng.
- Giai đoạn lũy tiến: Vi sinh vật phát triển với tốc độ riên không đổi, sau một
thời gian nhất định, tổng số lượng tế bào cũng như trọng lượng tế bào tăng lên gấp
đôi.
- Giai đoạn tốc độ chậm: Tốc độ phát triển giảm dần tới mức cân bằng ở cuối
pha, ở các vi sinh vật cho sản phẩm trao đổi chất thì giai đoạn này chính là giai đoạn
hình thành sản phẩm như enzym, alcol, axit hữu cơ, vitamin…
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm

µ
: Tốc độ tăng trưởng riêng,
1/
τ
;
τ
: Thời gian.
Phương trình Monod dựa trên giả thuyết: Tốc độ sử dụng dinh dưỡng và tốc
độ sinh trưởng bị giới hạn bởi tốc độ các phản ứng enzym, bao gồm cả sự thiếu các
chất cần thiết, phương trình có dạng:
axm
s
S
S K
µ µ
=
+
(2.10)
Trong đó:
S: Nồng độ cơ chất, mg/l;
s
K
: Hằng số bán bảo hòa, khi nồng độ cơ chất
ax
2
m
µ
µ
=
(mg/l);

r c t
=
và tốc độ sinh
trưởng là bậc 0 với sinh khối, nghĩa là tốc độ sinh trưởng độc lập với sinh khối hiện
có.
Khi S =
s
K
, hằng sô tốc độ sinh trưởng bằng
ax
2
m
µ
Thay (2.9) vào (2.10), ta được:
max
g
s
S X
dX
r
dt K S
µ
∗ ∗
= =
+
(2.12)
Nếu như tất cả dinh dưỡng được chuyển hóa thành sinh khối thì tốc độ sử
dụng dinh dưỡng sẽ bằng tốc độ sản sinh sinh khối. Nhưng vì sự dị hóa chuyển hóa
một phần dinh dưởng thành các sản phẩm phụ nào đó nên tốc độ sử dụng dinh
dưỡng sẽ lớn hơn tốc độ tạo sinh khối:

=
: Tốc độ sử dụng cơ chất,
/ .mg l
τ
GVHD:PGS.TS. Đặng Xuân Hiển
Sinh viên: Phạm Thị Thơm
Vũ Thị Thảo
Trang 25