Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
Bài 1: XỬ LÝ HIẾU KHÍ NƯỚC THẢI BẰNG BỂ AEROTEN
I.Cơ sở lí thuyết của quá trình xử lý hiếu khí nước thải:
I.1.Khái quát về các phương pháp xử lý nước thải và xử lý nứơc thải bằng sinh học:
Trong xử lý nước thải có thể phân thành hai biện pháp chủ yếu là biện pháp hóa lí và biện pháp sinh
học.
• Biện pháp hóa lý: Thường áp dụng xử lý sơ bộ hoặc đối với nước thải có độ màu cao, chứa các
kim loại nặng, các hợp chất khó và không thể phân hủy sinh học.
• Biện pháp sinh học: thường được áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5 chẳng hạn
như nước thải sinh họat, nước thải của các nghành chế biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy…
nhưng với điều kiện trong nước thải không chứa các chất độc với vi sinh vật. Đối với phương pháp sinh
học bao gồm xử lý hiếu khí và xử lý yếm khí.
I.2.Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí:
Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống và hoạt động của vi sinh
vật hiếu khí và tùy tiện để phân hủy chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh học được
có trong nước thải. Đồng thời các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ
quá trình oxi hóa để tổng hợp nên sinh khối.
I.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 tổng hợp sinh
khối hay phân hủy nội bào theo các cơ chế cơ bản sau:
• Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ:

C
x
H
y
O
z
+
O
2

2
CO
2
+
NH
3
+
H
2
O
(x+
y

4
-

z
2
)
-

3
4
x
(
)
y-3

2
vsv

x
y

4
+
-

z
2
-

23
2
2
x
(
-
10
)
y

2
(
-
7
)
vsv
• Phân hủy nội bào:

C

+
)
NO
2
-
NO
3
-
vsvvsv
• Quá trình phản nitrat hóa:

NO
3
-
NO
2
-
N
2
vsv
vsv
• Oxi hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh và photpho:

Hîp chÊt cña S, P
SO
4
2-
, PO
4
3-

trường giàu sắt);
+ Nitrosomonas (Vi khuẩn nitrit hóa);
+ Nitrobacter (Vi khuẩn nitrathóa).
• Vi khuẩn hô hấp tùy tiện:
+ Cellulosomonas;
+ Rhodospeudomonas (Có màu hồng);
+ Micothrix (vi khuẩn dạng sợi – có
màu trắng);
+ Thiothrix (vi khuẩn dạng sợi – có
màu trằng).
• Ngoài ra còn có các nguyên sinh động vật:
Có kích thước khoảng (30 - 50μm) Trong bể xử lý nó có các vai trò sau.
+ Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn;
+ Ăn cặn lơ lửng góp phần làm trong nước;
+ Làm chỉ thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể.
Bao gồm hai dạng chủ yếu:
+ Trùng tơ (Cillatae);
+ Trùng roi (Flagellate).
I.7.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý (Đánh giá đối với mô hình thí nghiệm):
• Oxi hòa tan – DO:
Đây là thông số vô cùng quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí vì nếu thiếu oxi thì vi sinh vật
hô hấp hiếu khí dễ bị chết và khi đó các vi sinh vật hô hấp tùy tiện như các vi sinh vật dạng sợi làm
phồng bùn, khó lắng dẫn đến giảm hiệu quả của quá trình xử lý.
DO tối ưu thường từ 2 – 4 mg/l. Nhưng trên thực tế thì tốt nhất là > 4 mg/l.
Cấp khí một cách đầy đủ cho hệ thống xử lý thì ta phải quan tâm kĩ đến bản chất của nước thải cần
xử lý chẳng hạn ta có hệ số oxi hóa của một số hợp chất cơ bản sau:
Chất Hệ số oxi hóa (k)
COD 0.68
BOD
5

= r
20
.θ
(T -20)
Trong đó:
+ r
T
:Tốc độ phản ứng ở T
o
C
+ r
20
: Tốc độ phản ứng ở 20
o
C
+ θ: Hệ số hoạt động của nhiệt độ
+ T: Nhiệt độ của nước (
o
C).
Do đó ta phải lựa chọn nhiệt độ sao cho phù hợp với vận tốc phản ứng và DO.
Trong bể aeroten nhiệt độ tối ưu là 20 – 27
o
C, nhưng cũng có thể chấp nhận khoảng nhiệt độ 17,5
– 35
o
C.
• Chất dinh dưỡng:
Chất dinh dưỡng trong thải chủ yếu là nguồn cacbon (Gọi là chất nền thể hiện bằng BOD), cùng
với N và P là những nguyên tố đa lượng. Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Mn,
Co…

B¬m cÊp khÝ
P=60l/ph
Nuíc th¶i vµo
+ pH = 7-8
+ SS < 50mg/l
COD = 500 - 600
+ BOD = 400 - 500
+
COD : N:P =100:5:1
BÓ aeroten:
V= 50 lÝt, t = 8 giê,
DO = 2 - 4 mg/l,
t o = 20 - 30 oC
Nuíc th¶i ra:
COD < 80 mg/l
BOD5 < 50 mg/l
Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
II.2.Các thông số cần xác định:
II.2.1.Đo pH:
Mục đích đo pH nhằm theo dõi pH trong quá trình xử lý để kịp thời điều chỉnh pH về dải giá trị
pH thích hợp.
pH được đo bằng máy đo pH với điện cực thủy tinh.
Trước khi đo phải hiệu chuẩn máy bằng dung dịch chuẩn có pH = 4.01 và pH = 7.0
Đo pH phải đi kèm với nhiệt độ.
Cách 2 giờ đo một lần.
II.2.2.Đo DO:
Đo DO với mục đích theo dõi lượng oxi hòa tan trong bể xử lý xem có đáp ứng được nhu cầu của

ab
, mg/l
Trong đó:
Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Lớp CNMT K26 – Quy Nhơn
Trang 6
Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
+ MLSS: Hàm lượng bùn hoạt tính, mg/l
+ b: Trọng lượng giấy có sinh khối, g;
+ a: Trọng lượng giấy không có sinh khối, g;
+ c: Thể tích mẫu, ml
II.2.4.Phân tích SVI:
Chỉ số thể tích lắng của bùn (SVI) là đại lượng lượng biểu thị dung tích lắng (tính bằng ml) của 1
gam bùn hoạt tính (khô).
SVI được đo ở các thời điểm 0h, 4h, 8h.
Cách tiến hành:
Thao tác Thể tích, thông số..
Lấy mẫu vào ống đong hình trụ 1l (Hỗn hợp rắn, lỏng trong bể ) 1,lít
Để lắng Thời gian lắng 30 phút
Ghi lại thể tích lắng V
L,
ml
Công thức tính:
SVI =
MLSS
V
L
1000
×
, ml/g
Trong đó:

Công thức tính BOD
5
:
BOD
5
= (D – D’).f.k
Trong đó:
+ BOD
5
: Giá trị BOD của mẫu cần phân tích trong 5 ngày;
+ D:Giá trị hiện trên sensor sau 5 ngày của mẫu phân tích;
+ D’:Giá trị hiện trên sensor sau 5 ngày của mẫu trắng;
+ f: Hệ số phụ thuộc thể tích mẫu;
+ k: Hệ số pha loãng;
II.2.6.Phân tích COD:
COD cũng là thông số đánh giá khả hiệu quả xử lý của hệ thống cũng như đánh giá chất lượng
nước sau khi qua hệ thống xử lý.
Nguyên tắc xác định COD:
Lượng oxi tham gia phản ứng được xác định gián tiếp bằng phương pháp dùng các chất ôxy hoá
mạnh như KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
.
Phương pháp Bicromat Kali tốt hơn dùng các chất oxi hoá khác do khả năng oxi hoá cao, phạm vi
ứng dụng rộng, dễ thao tác, sự ôxi hoá các chất hữu cơ đạt 95 – 100% so với giá trị lý thuyết.

7
2-
6Fe
2+
2Cr
3+
7H
2
O 6Fe
3+
Lựơng Cr
2
O
7
2-
dư được chuẩn độ và sử dụng feroin làm chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm
khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt.
Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 150
o
C trong khoảng 2 giờ, trong môi trường axit H
2
SO
4
đặc với xúc
tác Ag
2
SO
4
.
Nhu cầu oxi hoá hoá học dễ dàng xác định được khi biết lượng bicromat kali tham gia phản ứng.

Mẫu trắng chỉ làm ở thời điểm 0h, và lấy chung cho các thời điểm còn lại.
Công thức tính COD
COD =
2
10008)(
××××−
kNVV
FASptt
, mg/l
Trong đó:
+ COD là lượng COD trong mẫu phân tích, mg/l
+ V
t
: Là thể tích FAS chuẩn mẫu trắng, ml
+ V
pt
: Là thể tích FAS chuẩn mẫu phân tích, ml
+ N
FAS
: Là nồng độ của FAS sau khi chuẩn lại, N
+ 8: Đương lượng gam của oxi trong K
2
Cr
2
O
7,
+ k: Hệ số pha loãng,
III.Kết quả - tính toán kết quả và đánh giá kết quả thực nghiệm:
III.1.Đánh giá chất lượng bùn bằng cảm quan:
Ta có thể dựa vào đặc tính màu sắc của bùn để đánh giá sơ bộ về hiệu quả xử lý, về DO trong bể

đầu là quá trình xử lí có thể không được hiệu quả.
Ta thấy tại thời điểm o(h) có pH thấp nhất (pH = 7.96), còn kết quả đo tại các thời điểm còn lại pH
đều tăng dần lên khoảng (pH = 8.5) và đến khoảng(pH = 8.8 ). Sự thay đổi pH trên có thể giải thích
như sau:
+ Bể aeroten đuợc để hơn 12 giờ đồng hồ từ ngày hôm trước không được sục khí do đó có thể
xảy ra quá trình lên men yếm khí tạo các axit hữu cơ làm giảm pH trong bể.
+ Khi bắt đầu quá trình xử lý, bể được sục khí và các axit hữu cơ bị phân giải và pH bắt đầu tăng
dần.
Ta thấy pH tại các thời điểm 2h và 4h cũng như 6h và 8h tương đương nhau, và chỉ thay đổi trong
thời gian từ 0h sang 2 h và từ 4h sang 6h điều này có thể cho thấy càng về sau pH thay đổi càng chậm
do quá trình phân giải các axít hữu cơ giảm dần.
III.3.Kết quả đo DO:
Thời điểm(h) Nhiệt độ(
o
C) Lần đo DO(mg/l) Trung bình(mg/l)
0 29.3
1 6.55
6.155
2 5.88
3 6.03
4 6.16
2 29.1
1 6.34
6.1775
2 6.17
3 6.25
4 5.95
4 29.4
1 6.03
5.8475