BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG
CÔNG NGHỆ SBR CẢI TIẾN - ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY
DỤ ĐỨC, TỈNH TIỀN GIANG

Ngành:

MÔI TRƯỜNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Lâm Vĩnh Sơn
Sinh viên thực hiện
MSSV: 0851080017

: Nguyễn Duy Hải
Lớp: 08DMT1

TP. Hồ Chí Minh, 2012


LỜI CAM ĐOAN

Người thực hiện đề tài xin cam đoan nội dung đồ án là kết quả thực hiện của
riêng người thực hiện. Những kết quả trong đồ án là trung thực, được thực hiện trên
cơ sở nghiên cứu lý thuyết, vận hành mô hình thí nghiệm, khảo sát, làm việc với

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................ 1
2. Mục tiêu đề tài ................................................................................................................ 2
3. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 2
5. Ý nghĩa đề tài ................................................................................................................... 3
6. Phạm vi nghiên cứu......................................................................................................... 4
7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.......................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT - CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ
1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt .............................................................................. 5
1.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải...................................................................... 5
1.1.2. Thành phần nước thải ..................................................................................... 6
1.1.2.1. Thành phần vật lý ............................................................................. 6
1.1.2.2. Thành phần hoá học......................................................................... 6
1.1.2.3. Thành phần sinh học........................................................................ 7
1.1.3. Tính chất của nước thải sinh hoạt ................................................................. 8
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý ....................................................................... 8
1.2.1. Phương pháp cơ học ....................................................................................... 8
1.2.2. Phương pháp hoá lý ...................................................................................... 11
1.2.3. Phương pháp sinh học .................................................................................. 12
CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH SBR CẢI TIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
SINH HOẠT
2.1. Chuẩn bị mô hình thí nghiệm ................................................................................... 23

i


Đồ án tốt nghiệp



Đồ án tốt nghiệp

4.2.1. Song chắn rác................................................................................................. 52
4.2.2. Hố thu gom ..................................................................................................... 54
4.2.3. Bể điều hoà ..................................................................................................... 57
4.2.4. Bể điều chỉnh pH............................................................................................ 63
4.2.5. Bể SBR cải tiến............................................................................................... 66
4.2.6. Bể trung gian .................................................................................................. 77
4.2.7. Bồn lọc áp lực ................................................................................................ 78
4.2.8. Bể khử trùng ................................................................................................... 88
4.2.9. Bể chứa nước sạch ........................................................................................ 91
4.2.10. Bể nén bùn .................................................................................................... 91
4.2.11. Máy ép bùn .................................................................................................. 94
4.3. Tính toán kinh tế ........................................................................................................ 95
4.3.1. Chi phí xây dựng, máy móc, thiết bị ............................................................ 95
4.3.2. Chi phí vận hành .......................................................................................... 102
4.3.2.1. Chi phí nhân công .......................................................................... 102
4.3.2.2. Chi phí khấu hao............................................................................. 102
4.3.2.3. Chi phí điện năng ........................................................................... 105
4.3.2.4. Chi phí hoá chất .............................................................................. 102
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận ........................................................................................................................ 103
2. Kiến nghị ...................................................................................................................... 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 105
PHỤ LỤC

iii



Sinh khối bay hơi hỗn hợp

TCXN

Tiêu chuẩn xây dựng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SBR

Bể sinh học theo mẻ

SCR

Song chắn rác

iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Thông số nước thải đầu vào ........................................................................... 25
Bảng 2.2. Kết quả phân tích chỉ tiêu giai đoạn thích nghi ........................................... 29
Bảng 2.3. Sự thay đổi pH trong thí nghiệm.................................................................... 30
Bảng 2.4. Sự thay đổi nhiệt độ trong thí nghiệm........................................................... 31
Bảng 2.5. Kết quả phân tích chỉ tiêu BOD5 chu kỳ 10 h .............................................. 31

Bảng 4.14. Các thông số xây dựng khử trùng................................................................ 90
Bảng 4.15. Các thông số xây dựng bể chứa nước sạch ................................................ 91
Bảng 4.16. Các thông số xây dựng bể nén bùn.............................................................. 94
Bảng 4.17. Chi phí xây dựng, máy móc thiết bị ............................................................ 95

vi


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại .................................................................................. 14
Hình 1.2. Sơ đồ xử lý nước thải theo quá trình sinh trưởng dính bám hiếu khí ........ 18
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bể USBF ..................................................... 21
Hình 2.1. Vật tư cho mô hình........................................................................................... 23
Hình 2.2. Dụng cụ cho mô hình....................................................................................... 24
Hình 2.3. Máy móc cho mô hình ..................................................................................... 24
Hình 2.4. Máy móc phụ trợ cho mô hình ....................................................................... 24
Hình 2.5. Thiết bị đo ......................................................................................................... 25
Hình 2.6. Sơ đồ mô hình SBR cải tiến............................................................................ 27
Hình 2.7. Cách bố trí máy khuấy ..................................................................................... 27
Hình 2.8. Biểu đồ sự thay đổi pH quá trình thí nghiệm................................................ 30
Hình 2.9. Biểu đồ sự thay đổi nhiệt độ quá trình thí nghiệm ....................................... 31
Hình 2.10. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu BOD5 trong thí nghiệm................................. 32
Hình 2.11. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu amoni trong thí nghiệm ................................ 33
Hình 2.12. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu nitrat trong thí nghiệm .................................. 33
Hình 2.13. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu phosphate trong thí nghiệm.......................... 34
Hình 2.14. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu BOD5 trong thí nghiệm................................. 35
Hình 2.15. Biểu đồ sự thay đổi chỉ tiêu amoni trong t hí nghiệm ................................ 36

Ngày nay với tốc độ phát triển kinh tế nhanh thì cùng với đó là một lượng thải
lớn nước thải mang nhiều chất độc hại thải ra từ các hoạt động sinh hoạt, ăn uống,
tắm giặt, sản xuất…thải trực tiếp vào nguồn nước. Trong đó nước thải sinh hoạt
chiếm tỷ lệ cao vì được thải ra từ các khách sạn, nhà nghỉ, trụ sở cơ quan, văn
phòng, trường học, cơ sở nghiên cứu, cửa hàng bách hóa, siêu thị, chợ, nhà hàng ăn
uống, cửa hàng thực phẩm, cơ sở sản xuất, doanh trại lực lượng vũ trang, khu chung
cư, khu dân cư,…
Lượng nước thải sinh hoạt này chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học,
hàm lượng COD, BOD cao... Đây là môi trường bền vững cho vi sinh vật gây bệnh
phát triển. Đặc biệt nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn hàm lượng các nguyên
tố dinh dưỡng như: nitơ, phốt pho - Đây là một trong các nguyên nhân gây nên hiện
tượng “phú dưỡng” nguồn nước tại các sông, hồ.
Trước tình hình trên cần phải có các biện pháp quản lý, sử dụng, xử lý kịp thời và
đúng đắn nhất đối với nguồn tài nguyên nước để đảm bảo cùng sự phát triển kinh tế
- xã hội và bảo vệ môi trường xanh - sạch - đẹp.
Việc tìm hiểu, nghiên cứu những công nghệ mới xử lý nước thải tốt hơn, hiệu
quả hơn đang là vấn đề đặt ra đối với nhu cầu hiện nay.
Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải bằng vi sinh vật theo từng mẻ liên tục (SBR
- Sequential Batch Reactor) được nghiên cứu mạnh và triển khai nhiều trong thực tế

1


Đồ án tốt nghiệp

thay thế công nghệ sử dụng bể Aerotank truyền thống. Đây là phương pháp được
phát triển trên cơ sở xử lý bằng bùn hoạt tính, vận hành theo từng mẻ liên tục và dễ
dàng kiểm soát được theo thời gian, có cấu tạo đơn giản, hiệu quả xử lý cao, khử
được các chất dinh dưỡng nitơ, phốt pho, dễ vận hành. Để nâng cao hiệu xuất xử lý,
người thực hiện đề tài thực hiện việc nghiên cứu tìm giải pháp để cải tiến công nghệ

thải của SBR, kết hợp với tài liệu có được từ phía công ty Dụ Đức được sử dụng
phục vụ cho đề tài.
- Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các mô hình
nghiên cứu về SBR và các công trình thực tế của công ty Chiline Việt Nam.
- Phương pháp phân tích: Lấy mẫu và gửi phân tích các chỉ tiêu BOD5, amoni,
nitrat, phosphate tại Trung tâm tư vấn công nghệ môi trường và an toàn vệ sinh
lao động.
- Phương pháp tính toán: Tính toán thiết kế HTXLNT sinh hoạt tại công ty Dụ
Đức đạt quy chuẩn quy định.
- Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ SBR cải tiến với
SBR thông thường.
- Phương pháp toán: Sử dụng các công thức toán học để tính toán các công trình
đơn vị trong hệ thống xử lý, dự tính chi phí xây dựng và vận hành trạm xử lý
- Phương pháp phần mềm: Sử dụng phần mềm Excel để tính, biểu diễn biểu đồ,
Autocad để mô tả các công trình xây dựng
- Phương pháp tham khảo ý kiến: Hỏi ý kiến giáo viên hướng dẫn.
5. Ý nghĩa đề tài
Về mặt khoa học:
Là cơ sở cho các đề tài nghiên cứu sau, cung c ấp thông tin, số liệu thống kê về
nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt
Về mặt kinh tế:
- Góp phần xây dựng công trình xử lý nước thải đạt quy chuẩn cho phép với chi
phí thấp nhất cho những công ty, khu dân cư, đô thị chưa có hệ thống xử lý.
- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng nghĩa với việc bảo vệ nguồn tài nguyên
thiên nhiên
Về mặt xã hội:
- Giảm thiểu tác động xấu đến môi trường
- Việc xây dựng HTXLNT là chủ trương đúng đắn theo quy định hướng phát triển
bền vững của Đảng và Nhà Nước.


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 tương tự như
nước thải sinh hoạt.
Lượng nước thải sinh hoạt của các khu dân cư được xác định trên cơ sở nước
cấp. Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt của các khu dân cư đô thị thường là 100 - 250
l/người.ngày (đối với các nước đang phát triển) và từ 150 - 500 l/người.ngày (đối
với các nước phát triển). Tiêu chuẩn cấp nước của các đô thị nước ta hiện nay dao
động từ 120 - 180 l, đối với khu vực nông thôn tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt từ 50
- 12 l tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước. Thông thường tiêu
chuẩn nước thải sinh ho ạt lấy bằng 80 - 100 % tiêu chuẩn cấp nước cho mục đích
nào đó. Ngoài ra lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều
kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của
nhân dân.
Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng, công ty
phụ thuộc vào loại công trình chức năng số người tham gia, phục vụ trong đó.
Lượng nước thải tập trung của đô thị rất lớn. Lượng nước thải của thành phố
20.000 dân khoảng 40.000 - 60.000 m3 /ngày. Tổng lượng nước thành phố Hà Nội
năm 2006 gần 500.000 m3/ngày. Trong quá trình sinh ho ạt con người xả vào hệ
thống thoát nước một lượng lớn chất bẩn nhất định phần lớn là các loại cặn, chất
hữu cơ, các các chất dinh dưỡng.
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (50 - 55 %),
chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời trong nước thải

5


Đồ án tốt nghiệp

còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hoá
chất bẩn trong nước. Trong nước thải đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển

canxi, silic, nhiều chất hữu cơ sinh ho ạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác
như: cát, sét, dầu mỡ. Nước thải vừa xả ra thường có tính kiềm, nhưng dần dần trở
nên có tính axit vì thối rữa.
1.1.2.3. Thành phần sinh học
Trong nước thải còn có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, vi rút, nấm, rong
tảo, trứng giun sán. Trong số các dạng vi sinh vật đó, có thể có cả các vi trùng gây
bệnh, ví dụ: lỵ, thương hàn, có khả năng gây thành dịch bệnh. Về thành phần hóa
học thì các loại vi sinh vật thuộc nhóm các chất hữu cơ.
Khi xét đến các quá trình xử lí nước thải, bên cạnh các thành phần vô cơ, hữu cơ,
vi sinh vật như đã nói trên thì quá trình xử lí còn phụ thuộc rất nhiều trạng thái hóa
lí của các chất đó và trạng thái này được xác định bằng độ phân tán của các hạt.
Theo đó, các chất chứa trong nước thải được chia thành 4 nhóm phụ thuộc vào kích
thước hạt của chúng.
Nhóm 1: Gồm các tạp chất phân tán thô, không tan ở dạng lơ lửng, nhũ tương,
bọt. Kích thước hạt của nhóm 1 nằm trong khoảng 10 -1 - 10-4 mm. Chúng cũng có
thể là chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật và hợp cùng với nước thải thành hệ dị thể
không bền và trong điều kiện xác định, chúng có thể lắng xuống dưới dạng cặn lắng
hoặc nổi lên trên mặt nước hoặc tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong khoảng thời gian
nào đó. Do đó, các chất chứa trong nhóm này có thể dễ dàng tách ra khỏi nước thải
bằng phương pháp trọng lực.
Nhóm 2: Gồm các chất phân tán dạng keo với kích thước hạt của nhóm này nằm
trong khoảng 10 -4 - 10 -6 mm. Chúng gồm 2 loại keo: keo ưa nước và keo kị nước.
- Keo ưa nước được đặc trưng bằng khả năng liên kết giữa các hạt phân tán với
nước. Chúng thường là những chất hữu cơ có trọng lượng phân tử lớn:
hydratcacbon (xenlulo, tinh bột), protit (anbumin, hemoglobin).
- Keo kị nước (đất sét, hydroxyt s ắt, nhôm, silic) không có khả năng liên kết như
keo ưa nước.

7



8


Đồ án tốt nghiệp

lửng, chất rắn dễ lắng ra khỏi nước thải, cặn có kích thước lớn loại bỏ bằng song
chắn rác. Cặn vô cơ (cát, sạn, mảnh kim loại…) được tách ra khi qua bể lắng cát.
Xử lý cơ học nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo và
là bước ban đầu cho xử lý sinh học. Đối với nhà máy sản xuất, trong xử lý này
thường có các thiết bị như: song chắn rác (SCR), bể vớt dầu, bể tuyển nổi, bể lắng
đợt một, bể lọc.
Song chắn rác, lưới lọc: thường được đặt trước trạm bơm trên đường tập trung
nước thải chảy vào hầm bơm, nhằm bảo vệ bơm không bị rác làm nghẹt. SCR và
lưới chắn rác thường đặt vuông góc hoặc đặt nghiêng 45 - 90 o so với dòng chảy.
Vận tốc nước qua SCR giới hạn từ 0,6 - 1 m/s. Vận tốc cực đại dao động trong
khoảng 0,75 - 1 m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song. Vận tốc nhỏ nhất là 0,4
m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải. SCR và lưới chắn rác dùng để chắn giữ các
cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác và các loại khác
được gọi chung là rác. Rác được lấy bằng thủ công, hay bằng các thiết bị tự động
hoặc bán tự động. Rác sau khi thu gom thường được vận chuyển đến bãi chôn lấp.
Bể tách dầu mỡ: được sử dụng để vớt bọt giúp loại bỏ dầu, mỡ và các chất hoạt
động bề mặt gây cản trở cho quá trình oxy hóa và khử màu…
Bể lắng cát: tách ra khỏi nước thải các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn
như xỉ than, đất, cát,… chủ yếu là cát. Trong trạm xử lý nước thải, nếu cát không
được tách khỏi nước thải, có thể ảnh hưởng lớn đến các công trình phía sau như cát
lắng lại trong các bể gây khó khăn cho công tác lấy cặn (lắng cặn trong ống,
mương,…), làm mài mòn thiết bị, rút ngắn thời gian làm việc của bể methane do
phải tháo rửa cặn ra khỏi bể. Với các trạm xử lý khi lưu lượng nước thải > 100
m3/ngày cần thiết phải có bể lắng cát. Theo hướng dòng chảy của nước thải ở trong

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60
% các tạp chất không hòa tan và 20 % BOD.
Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75 % theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 - 35 % theo
BOD bằng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học. Các loại bể lọc
giúp loại bỏ cặn lơ lửng làm cho nước trong trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Nếu

10


Đồ án tốt nghiệp

điều kiện vệ sinh cho phép, thì sau khi qua bể lọc nước thải được khử trùng và xả
vào nguồn.
1.2.2. Phương pháp hoá lý
Thực chất của phương pháp xử lý hóa học là đưa vào nước thải chất phản ứng
nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất khác
dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hay gây ô nhiễm môi trường.
Xử lý hóa học nhằm nâng cao chất lượng của nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý
của các công đoạn sau đó.
Ví dụ:
- Dùng axit hay vôi để điều chỉnh pH
- Dùng than ho ạt tính, clo, ozon để khử các chất hữu cơ khó oxy hóa, khử màu,
mùi, khử trùng
- Dùng bể lọc trao đổi ion để khử kim loại nặng
Phương pháp xử lý hóa học thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Đối với nước thải sinh hoạt, xử lý hóa học thường chỉ dùng hóa chất để khử
trùng.
Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây
bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lý nước
thải.

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên.
- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo.
Những công trình xử lý sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là: cánh đồng
tưới, bãi lọc, hồ sinh học… Quá trình xử lý diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào ôxy và vi
sinh có ở trong đất và nước. Do đó, những công trình này đòi hỏi diện tích lớn và
thời gian xử lý dài.
Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: bể lọc sinh học
(Biophin), bể làm thoáng sinh học. Do các điều kiện nhân tạo, có sự tính toán và tác

12


Đồ án tốt nghiệp

động của con người và máy móc mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ
mạnh hơn, diện tích nhỏ hơn.
Đa phần nhà máy sản xuất được xây dựng tại các Khu Chế Xuất, KCN của các
thành phố lớn, diện tích cho hệ thống xử lý nước thải là hạn chế. Do đó, công trình
xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo thường được sử dụng nhiều hơn.
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (xử lý
sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90 - 95 % và không hoàn toàn với BOD
giảm tới 40 - 80 %.
Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý cơ học. Bể lắng sau giai
đoạn xử lý cơ học gọi là bể lắng đợt 1. Còn bể được gọi là bể lắng đợt 2 là để chắn
giữ màng sinh học (sau bể Biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể Aerotank). Nước
thải sau khi được xử lý sinh học luôn được qua bể khử trùng trước khi xả vào nguồn
thải nhằm tiêu diệt triệt để các loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh.
Mục đích của quá trình xử lý nước thải là loại bỏ cặn lơ lửng, các hợp chất hữu
cơ, các chất độc hại, vi khuẩn và vi rút gây bệnh đến nồng độ cho phép theo tiêu
chuẩn xả và nguồn tiếp nhận.