XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH
HỌC HIẾU KHÍ
I.Đặt vấn đề
Việt Nam là một nước đang trên đà phát triển. Công nghiêp hóa – hiện đại hóa được xem như
chìa khóa để phát triển. Song bên cạnh sự phát triển các ngành kinh tế, sự xuất hiện ngày càng
nhiều các đô thị, sự phồn vinh của đất nước thì vấn đề luôn đi kèm cùng sự phát triển là ô nhiễm
môi trường. Đây được xem là vấn đề hết sức nghiêm trọng, cấp bách không chỉ với Việt Nam mà
với toàn thế giới, nhưng chưa thực sự được quan tâm đúng mức và triệt để.
Các chất thải đủ loại của các ngành công nghiệp với hàm lượng cao các chất độc hại, chất hữu cơ
và kim loại nặng được xả thẳng ra môi trường đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái cũng
như sức khỏe con người.
Ngoài ra nước ta cũng là một quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao trong khu vực và trên thế giới.
Trong quá trình sinh hoạt hằng ngày của người dân, với một lượng lớn dân cư như vậy thì lượng
nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý thải ra môi trường rất lớn làm cho tình trạng ô nhiễm ngày
càng gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống con người và toàn sinh giới.
Do đó, vấn đề bức thiết đặt ra làm thế nào để giảm bớt nồng độ ô nhiễm của nước thải đến mức
cho phép theo tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường. Vì vậy xử lý nước thải là việc làm vô
cùng cần thiết và cấp bách. Thực tế là trong các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm thì xử lý nước thải
đã, đang được coi là biện pháp chủ lực.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác nhau như: phương pháp cơ học, phương pháp hóa
học,… nhưng phương pháp luôn được hướng tới trong các nghiên cứu và ứng dụng trong thực
tiễn là xử lý sinh học đã đem lại hiệu quả cao. Cho đến nay người ta đã xác định được rằng các
vi sinh vật có thể phân hủy được các chất hữu cơ trong tự nhiên và cả tổng hợp nhân tạo. Xử lý
nước thải bằng phương pháp sinh học là một bước vô cùng quan trọng trong tất cả các hệ thống
xử lý nước thải nói chung. Trong đó việc sử dụng các vi sinh vật hiếu khí là phương pháp phổ
biến nhất trong các công trình xử lý hiện nay.
II. Vật liệu, phương pháp nghiên cứu
A.Tổng quan về nước thải:
1, Khái niệm
- Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi
tích chất ban đầu của nước.

Chất rắn
Nhiệt độ:
- thành phần hóa học
+Nguồn hữu cơ:
Cacbohidrat
mỡ, dầu, dầu nhờn
thuốc trừ sâu
Phenol
Protein
Chất hoạt động bề mặt
Các chất khác
Các chất thải sinh hoạt sinh hoạt và công nghiệp, sự phân rã tự
nhiên của các chất hữu cơ.
Sự thối rữa nước thải và các chất thải công nghiệp.
Cấp nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt và sản xuất, xói
mòn đất, dòng thấm, chảy vào hệ thống cống.
Các chất thải sinh hoạt và sản xuất.
Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất.
Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất.
Chất thải nông nghiệp.
Chất thải công nghiệp.
Các chất thải sinh hoạt và thương mại.
Các chất thải sinh hoạt và sản xuất.
Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ.
+Nguồn vô cơ
Độ kiềm
Clorua
Kim loại nặng
Nito
pH

-Màu: có màu nâu xám vẩn đục, khu bị nhiễm khuẩn sẽ có màu đen.
-Mùi:
-Nhiệt độ: có nhiệt độ cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu.
-Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước thải,
đơn vị m
3
/ người.ngày. Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày.
* Tính chất hóa học: các thông số thể hiện tính chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ,
vô cơ và khí. Hay để đơn giản hóa, người ta xác định các thông số như: độ kiềm, BOD,COD, các
chất khí hòa tan, các hợp chất N,P,các chất rắn( hữu cơ, vô cơ, huyền phù và không tan) và nước.
-Độ kiềm: thực chất độ kiềm là môi trường đệm để giữ pH trung tính của nước thải trong suốt
quá trình xử lý sinh hóa.
-Nhu cầu oxy sinh hóa(BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa trong nước
thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt đô 200độ C, kí hiệu BOD
5
.
-Nhu cầu oxy hóa học (COD): dung để xác định lượng chất bị oxy hóa trong nước thải. COD
thường nằm trong khoảng 200- 500mg/l. Tuy nhiên một số loại nước thải công nghiệp BOD có
thể tăng lên rất nhiều.
-Các chất khí hòa tan: đây là những chất khí cos thể hòa tan trong nước thải. Nước thải công
nghiêp thường có lượng oxy hòa tan tương đối thấp.
-Hợp chất chứa N: số lượng và loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi với mỗi loại nước thải khác
nhau.
-pH: là cách xác định nhanh nhất tính axit của nước thải. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH
thường trong khoảng 6-9,5( hay tối ưu là 6,5 -8).
-Phospho: thường trong khoảng 6-20 mg/l.
-Các chất rắn: hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải có thể xem là chất rắn.
-Nước: là thành phần cấu tạo chính của nước thải. Trong một số trường hợp nước có thể chiếm
đến 99,5%- 99,9% trong nước thải. Nước thải ô nhiễm nặng các chất ô nhiễm cũng chỉ chiếm
0,5%, còn với nước thải được xem là sạch nhất thì nồng độ này là 0,1%.

Nhờ hoạt động của một số vi khuẩn như Thiobacillus, Thiobacillus detnitrificans, vi khuẩn
lưu huỳnh dạng sợi thuộc giống Beggiatoa, Thiothrix và nhiều vi khuẩn dị dưỡng, vi khuẩn
hiếu khí khác quá trình Sunfat hóa được thực hiện. Ngược lại quá trình khử Sunfat được thực
hiện bởi Clotridium nigrificans và loài Pseudomonas Zelinskii.
-Trong điều kiện tự nhiên nhiều loài vi khuẩn như loài Acinetobacter và nấm có khả năng
phân giải và giải phóng photpho trong xương động vật ở dạng rắn sang dạng hòa tan.
-Theo con đường thủy phân trong điều kiện hiếu khí các vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus,
actinomyces và các loài nấm bậc cao chuyển hóa nhanh tinh bột thành đường, tiếp tục bị
phân hủy thành CO
2
và nhiều sản phẩm khác nhau, một phần được chuyển hóa trong quá
trình trao đổi chất. Trong điều kiện hiếu khí Cytophaza và Sporocytophaga là loài có khả
nảng phân hủy xenluloza mạnh nhất.
-Trong tự nhiên còn xảy ra quá trình tự làm sạch nhờ các vi sinh vật sử dụng các chất bẩn
trong nước làm thức ăn. Về mặt sinh học tham gia vào việc tự làm sạch có rất nhiều loài sinh
vật như cá, chim, động vật nguyên sinh,… và vi sinh vật với mức độ khác nhau nhưng quyết
định vẫn là vi sinh vật. Ngoài ra còn thấy vai trò làm sạch của các loài tảo.Thông qua hoạt
động sống của mình tảo cung cấp oxy cho môi trường và chất kháng sinh để tiêu diệt các
mầm bện có trong nước. Một số loài tảo còn có khả năng hấp thụ các kim loại nặng và tia
phóng xạ.

2.Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống, phân giải của các vi sinh vật
hiếu khí và tùy tiện để phân hủy các chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh
học được có trong nước thải trong điều kiện có oxi. Đồng thời các vi sinh vật sẽ sử dụng một
phần một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được để tổng hợp nên sinh khối.
3. Cơ chế của quá trình
Quá trình xử lý sinh học là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ đồng thời tăng
sinh khối hay phân hủy nội bào theo cơ chế sau:
• Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nito:

Acinetobacter
Hyphomicrobium
Desulfovibrio
Phân hủy hidratcacbon
Phân hủy hidratccbon và protein…
Phân hủy các polymer
Tạo thành chất nhầy, hình thành chất keo tụ
Tích lũy polyphosphate, phản nitrat
Nitrit hóa
Nitrit hóa
Sinh nhiều tiên mao
Phân hủy protein, phản nitrat
Phân hủy protein
Nitrat hóa
Khử sulfat, khử nitrat -Cơ chế bể Aerotank :
+ Trong bể bùn hoạt tính hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng, quá trình phân
hủy xảy ra khi nước thải tiếp xúc với bùn trong điều kiện sục khí liên tục. Việc sục khí nhằm
cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng.
+ Vi sinh vật sinh trưởng bằng cách phân đôi. Thời gian cần để phân đôi tế bào gọi là thời
gian sinh sản, có thể kéo dài 20 phút đến hằng ngày.
+ Quá trình chuyển hóa cơ chất, oxi hóa và tổng hợp tế bào :
Chất hữu cơ + O
2
=> CO
2
+H
2

+Nước thải đưa vào đưa vào hệ thống cần có hàm lượng SS không vượt quá 150mg/l.
+Hàm lượng sản phẩm dầu mỏ không quá 25mg/l.
+Môi trường pH=6,5 -8,5, nhiệt độ trong khoảng 6-37
0
C.
-Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tự làm sạch của Aerotank :
+Lượng oxy hòa tan trong nước : Để đảm bảo cho Aerotank có khả năng oxi hóa chất
bẩn hữu cơ với hiệu suất cao cần phải đảm bảo đủ lượng oxy đáp ứng nhu cầu hiếu khí của vi
sinh vật trong bùn hoạt tính, chủ yếu là oxy hòa tan trong môi trường lỏng. Lượng oxy được coi
là đủ khi nước thải ra khỏi bể lăng đợt 2 là 2 mg/l.
+Thành phần dinh dưỡng với vi sinh vật : Thành phần dinh dưỡng chủ yếu trong nước
thải là nguồn C(Được gọi là cơ chất hay chất nền được thể hiện bằng BOD). Ngoài ra còn lưu ý
nguồn nito( thường ở dạng NH
4
+) và nguồn phospho( ở dạng muối photphat) và một số các
thành phần khoáng khác như magie,kali,canxi,… thiếu dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến mức đọ
sinh trưởng, phát triển, tăng sinh khối của vi sinh vật, thể hiện bằng bùn hoạt tính giảm, ức chế
các quá trình oxi hóa chất hữu cơ gây nhiễm bẩn.
+pH :thích hợp là 6,5-8,5.
+Nhiệt độ : hầu hết vi sinh trong nước là ưa ấm, chúng có nhiệt độ sinh trưởng tối đa là
40
0
C, tối thiểu là 5
0C
. Vì vậy nhiệt độ xử lý nước thải chỉ trong 15-35
0
C.
+Nồng độ chất lơ lửng(SS) ở dạng huyền phù :

nước thải đưa vào xử lý cần có hàm

+ Pha làm đầy(Fill): thời gian bơm nước vào kéo dài 1-3h. Dòng nước thải được đua
vào bể trong suốt thời gian diễn rap ha làm đầy. Trong bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp
nhau, tùy theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD đầu vào mà quá trình làm đầy có thể thay đổi
linh hoạt: làm đầy- tĩnh, làm đầy- hòa trộn, làm đầy- sục khí.
+Pha phản ứng, thổi khí(React): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt
tính bằng sục khí hoặc làm thoáng bề mặt để cung cấp oxy vào nước và khuấy trộn đểu hỗn hợp.
Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải. Trong pha phản ứng, quá trình nitrat
hóa có thể thực hiện.
+Pha lắng (Settle)- lắng trong nước: diễn ra trong môi trường tĩnh, hiểu quạ thủy lực
của bể đạt 100%, thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường ngắn hơn 2h.
+Pha rút nước(Draw) khoảng 0,5h
+Pha chờ: chờ đợi nạp mẻ mới, thời gian chờ phụ thuộc thời gian vận hành.
-Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên, nhưng nó cũng ảnh
hưởng lớn đến năng suất của hệ thống. Lượng và tần suất xả bùn được xác định bởi năng suất
yêu cầu. Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng và
tháo nước trong. Đặc biệt ở bể SBR không cần tuần hoàn bùn. Hai quá trình làm thoáng và lắng
đều diễn ran gay trong một bể, cho nên không có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng
và không phải tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ.
- Các ưu điểm của quy trình SBR:
+ Kết cấu đơn giản, bền, thiết kế chắc chắn.
+Không cần bể lắng 1 và 2, không cần tuần hoàn bùn.
+Hoạt động đơn giản, giảm đòi hỏi sức người.
+ Có thể lắp đặt từng phần, mở rộng thêm.
+ Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao, khả năng khử được nito và photphat cao.
-Nhược điểm:
+ Công nghệ sinh học đòi hỏi sự ổn định tính chất nước thải trước xử lý. Nếu có bất kỳ sự
thay đổi đột ngột của tính chất nước thải đầu vào (hàm lượng kim loại nặng, pH quá cao quá
thấp,…) thì sẽ làm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý, có thể ức chế hệ vi sinh trong bể và rất
khó khăn để khắc phục sự cố trong các bể.
+Để bể hoạt động có hiệu quả cần có người vận hành thường xuyên theo dõi các bước xử

-Ưu điểm: được đánh giá là công nghệ tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí xử lý.
+ đạt hiệu quả xử lý chất hữu cơ BOD trên 90%, chất dinh dưỡng(N,P) đạt trên 35%.
+ Không yêu cầu tuần hoàn bùn, không yêu cầu cấp khí cưỡng bức. Hoạt động ổn định, ít
nhạy cảm với sự biến đổi lưu lượng đột ngột và tác nhân đọc với vi sinh vật.
+Tự động vận hành không yêu cầu lao động trình độ cao.
+không gây mùi, ít gây ồn, tính thẩm mĩ cao.
-Phạm vi ứng dụng: RBC được sử dụng với loại nước thải có hàm lượng ô nhiễm BOD
5
=500mg/l, dinh dưỡng N tổng số100mg/l. Quy trình này đã được ứng dụng trong xử lý nước thải
ở một số ngành ông nghiệp thực phẩm, khu dân cư, các bệnh viện… được coi là một giải pháp
tiết kiệm chi phí trong xử lý nước thải hiện nay.
3.Lọc sinh học hiếu khí
-Hoạt động nhờ quá trình dính bám của một số vi khuẩn hiếu khí lên lớp vật liệu giá thể. Do quá
trình dính bám tốt nên lượng sinh khối tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài nên có thể xử lý ở tỉ
trọng cao. Tuy nhiên hệ thống dễ bị tắc do quá trình phát triển nhanh chóng của sinh vật hiếu khí
nên thời gian hoạt động dễ bị hạn chế.
III.KẾT LUẬN
1.Hiệu quả ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải :
Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học và các biện pháp
sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt để hơn hẳn những biện pháp lý hóa khác.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn
của vật chất, chất thải được phân huy và xử lý theo chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá
trình xử lý là các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn theo dòng thải sạch (đủ tiêu chuần).
Trong quá trình này, con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép
kín, do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sẽ sạch hơn mà không bị biến đổi
thành phần tính chất.
*Một số thành tựu ứng dụng công nghệ sinh học vào xử lý ô nhiễm môi trường nói chung
và nước thải nói riêng :
-Ở singapore, hàng chuch năm nay Singapore đều phải nhập khẩu nước từ bang Johor- Malaysia.
Nhưng 2 hiệp ước mua bán cấp quốc gia sẽ hết hạn lần lượt vào năm 2011 và 2061, và quan hệ

*Trong sản xuất :
-Tái sử dụng nguồn nước thải, không để tuần hoàn quá nhiều lần vì nồng độ các chất ô nhiễm
tăng lên vượt mức quy định.
-Sử dụng thực vật xử lý nước thải tại chỗ.
-Hạn chế sử dụng hóa chất,giảm bớt ô nhiễm trong quá trình sản xuất.
*Trong sinh hoạt :
-Thực hiện chính sách tiết kiệm nước.
-Xử lý nguồn nước thải để tái sử dụng.
-sự sụng lọc chắn rác, xử lý cơ học nước thải v.v… trước khi đưa vào xử lý.
Lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp với từng loại nước thải để đem lại hiểu quả xử lý cao và
triệt để nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO :
1, Giáo trình ‘Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học’,PGS.TS Lương Đức
Phẩm,NXB Giáo Dục.
2,Giáo trình ‘Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học’,PGS,TS
Nguyễn Văn Phước,NXB Xây Dựng.
Các trang web :
/>ngap-chim-trong-nuoc-xu-ly-nuoc-thai-316.html
/>chi-phi-tai-sao-khong.html
/> />kien-hieu-khi/
/> />nho-giot/1528.aspx