BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HỢP KHỐI
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT TẠI HỘ GIA ĐÌNH
VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Ngành:

Kỹ thuật môi trường

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Lâm Vĩnh Sơn
Sinh viên thực hiện

: Liêu Trường Long

MSSV: 1151080127

Lớp: 11DMT01

TP. Hồ Chí Minh, 2015


LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường,
Trường Đại Học Công Nghệ Tp.HCM và sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn Thầy:
ThS. Lâm Vĩnh Sơn tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ hợp khối xử lý

Tôi xin cam đoan
-

Không sao chép đồ án, luận văn của bất cứ ai dưới bất kỳ hình thức nào;

-

Các số liệu sử dụng trong đồ án tốt nghiệp là do chính mình thực hiện. Các số
liệu thu thập và kết quả phân tích trong báo cáo là trung thực;

-

Các tài liệu tham khảo đều có trích dẫn nguồn một cách rõ ràng và cụ thể;

Tôi xin chịu trách nhiệm về sự cam đoan của mình.
TP.HCM, ngày 22 tháng 08 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Liêu Trường Long


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU ................................................ i
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC HÌNH – ĐỒ THỊ .................................................................... iii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2
4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 2

3.2 Vận hành mô hình ............................................................................................. 64
3.2.1 Giai đoạn chuẩn bị ..................................................................................... 64
3.2.2 Vận hành mô hình thí nghiệm ................................................................... 65
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................. 68
4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý ........................................................ 68
4.1.1 Giá thể ........................................................................................................ 68
4.1.2 Độ xáo trộn ................................................................................................ 68
4.1.3 Tải trọng thể tích ........................................................................................ 68
4.2 Kết quả chạy mô hình MBBR ........................................................................... 68
4.2.1 Giai đoạn chạy thích nghi .......................................................................... 68
4.2.2 Giai đoạn chạy động .................................................................................. 71
4.2.3 Giai đoạn chạy tĩnh .................................................................................... 81
4.2.4 Xác định các hệ số động học ..................................................................... 86
4.2.5 Hiệu quả xử lý Nitơ ................................................................................... 88


CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ........................................................... 90
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 90
5.2 Kiến nghị ........................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 92
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 93


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

APHA

:

Là phương pháp xác định thông số ô nhiễm.


H (Height)

:

Chiều cao

L (Length)

:

Chiều dài

NTSH

:

Nước thải sinh hoạt

SS (Suspended Solid)

:

Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước

QCVN

:

Quy chuẩn Việt Nam

Hình 1.6 Bể lọc ....................................................................................................... 16
Hình 1.7 Sơ đồ thể hiện sự hoà trộn giữa nước thải có tính acid và bazơ .............. 17
Hình 1.8 Sơ đồ trung hoà nước thải chứa acid bằng cách lọc qua lớp đá vôi ......... 18
Hình 1.9 Hoá chất keo tụ......................................................................................... 19
Hình 1.10 Quá trình tạo bông cặn ........................................................................... 19
Hình 1.11 Phương pháp quang xúc tác ................................................................... 23
Hình 1.12 Đồ thị về sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý sinh học .......... 30
Hình 1.13 Đồ thị về sự biến động của các VSV chủ đạo trong bể xử lý sinh học .. 30
Hình 1.14 Ao hồ sinh học ....................................................................................... 32
Hình 1.15 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank truyền thống ....................................... 34
Hình 1.16 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc ................................. 35
Hình 1.17 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thoáng kéo dài ............................. 35
Hình 1.18 Bể Aerotank thông khí cao có khuấy trộn hoàn chỉnh ........................... 36
Hình 1.19 Bể Oxytank............................................................................................. 36
Hình 1.20 Mương oxy hoá ...................................................................................... 37
Hình 1.21 Bể lọc sinh học ....................................................................................... 38
Hình 1.22 Đĩa quay sinh học ................................................................................... 38
Hình 1.23 Bể SBR ................................................................................................... 40
Hình 1.24 Bể UASB ................................................................................................ 42
Hình 2.1 ĐBSCL trên bản đồ Việt Nam ................................................................. 51
Hình 2.2 Ô nhiễm nước ở ĐBSCL .......................................................................... 55

iii


Hình 3.1 Màng lọc MBBR hiếu khí và thiếu khí .................................................... 56
Hình 3.3 Mô hình thí nghiệm .................................................................................. 63
Hình 3.4 Mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm ............................................. 63
Hình 3.5 Sơ đồ các mặt cắt của mô hình................................................................. 67
Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD sau MBBR ở giai đoạn thích nghi . 70

Về ĐBSCL có lẽ không ai lạ gì một vùng đất có tiếng cây lành trái ngọt, con
người hào phóng, cởi mở. Tuy lịch sử hình thành muộn hơn so với nhiều nơi, nhưng
trong một thời gian ngắn, nơi đây trở thành khu vực kinh tế nông nghiệp phát triển vào
bậc nhất của cả nước, với vựa lúa lớn nhất chiếm 90% khối lượng gạo xuất khẩu, vựa
trái cây lớn nhất chiếm 70% khối lượng xuất khẩu, là vựa thủy sản lớn nhất chiếm trên
50% khối lượng xuất khẩu. Không chỉ có kinh tế, ĐBSCL còn làm nên các giá trị văn
hóa đặc trưng sông nước miệt vườn là “điểm đến” hấp dẫn du khách trong và ngoài
nước.
Chính vì sự phát triển nhảy vọt về kinh tế đi cùng với sự bùng nổ dân số đã tạo ra
một khối lượng lớn nước thải gây ô nhiễm ở ĐBSCL gây ra một số bệnh đường ruột
thậm chí là ung thư do các hóa chất có trong nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức
khỏe của người dân cũng như làm hư hại nhiều công trình vận tải biển, các công trình
thủy lợi, nguồn lợi từ thủy sản cạn kiệt dần.
Cũng có nhiều công trình giảm thiểu ô nhiễm đã được thực hiện và hoạt động
nhưng nhìn chung vẫn còn nhiều tồn đọng như : chưa thu gom hết được nước thải vì
điều kiện địa hình trũng, ngập nước và nhiều sông rạch, bên cạnh đó giá thành công
trình cũng khó khăn.
Đứng trước thực trạng đáng báo động này, đề tài “Nghiên cứu công nghệ hợp
khối xử lý nước thải sinh hoạt tại hộ gia đình vùng đồng bằng sông Cửu Long”
được thực hiện với mong muốn ứng dụng được mô hình xử lý nước thải sinh hoạt tại
ĐBSCL triển khai cho các hộ gia đình để góp phần khắc phục tình trạng ô nhiễm, cải
thiện chất lượng môi trường. Và cuối cùng hy vọng rằng công nghệ mới này sẽ nhanh

1


Đồ án tốt nghiệp

chóng nhận được ủng hộ của các cấp chính quyền cũng như sự hài lòng của người dân
nơi đây.


5. Phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp điều tra

Khảo sát tình hình xả thải nước thải sinh hoạt tại địa phương.

2


Đồ án tốt nghiệp

-

Phương pháp phân tích, tổng hợp.

Tìm hiểu về thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt tại địa phương.
Thu thập các tài liệu về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt.
-

Phương pháp khảo sát hiện trường.

Thực hiện các đợt khảo sát thực tế tại địa phương để thu thập thông tin và số liệu
về tình hình xử lý nước thải sinh hoạt tại địa phương.
-

Phương pháp thực nghiệm trên mô hình trong điều kiện thí nghiệm.

-

trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
1.1.3 Đặc điểm, tính chất
Nước thải sinh hoạt thường bốc mùi, có màu sẫm đen, có nhiều váng và cặn lơ
lửng gây ảnh hường đến sức khỏe, tính mạng của con người và sinh vật.
Đặc tính chung của nước thải sinh hoạt thường bị ô nhiễm bởi cặn bã hữu cơ, các
chất hữu cơ hòa tan, các chất dinh dưỡng, các vi trùng gây bệnh. Chất hữu cơ chứa
trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40-50%); hydrat cacbon
(40-50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; và các chất béo ( 5-10%). Nồng độ chất hữu
cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/L theo trọng lượng
khô. Có khoảng 20-40% chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông
đúc, điều kiện vệ sinh kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là một
trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm 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 được cấp.

4


Đồ án tốt nghiệp

Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị bằng các chất lắng hoặc
BOD5 có một mối tương quan nhất định. Tải trọng chất thải trung bình tính theo đầu
người ở điều kiện ở Đức với nhu cầu cấp nước 150l/ngày được trình bày như sau:
Bảng 1.1 Tải trọng chất thải trung bình 1 ngày tính theo đầu người
Tổng chất thải

Chất thải hữu cơ

(g/người.ngày)


20

Các chất

(Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – ThS. Lâm Vĩnh Sơn)
Bảng 1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo phương pháp APHA
Các chất

Mức độ ô nhiễm

Đơn vị

Tổng chất rắn
- Chất rắn hòa tan

mg/l

- Chất rắn không tan
-

Trung bình

Thấp

1000

500

700


Oxy hòa tan

mg/l

0

0

Tổng Nitơ

mg/l

85

50

Nitơ hữu cơ

mg/l

35

20

Nitơ amoniac

mg/l

50



Độ kiềm

mgCaCO3

200

100

Chất béo

mg/l

40

20

Tổng Photpho

mg/l

-

8

(Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – ThS. Lâm Vĩnh Sơn)
Bảng 1.3 Giá trị điển hình của các thành phần có trong nước thải sinh hoạt
Các chất

Đơn vị


TSS

mg/l

720

pH

-

6.8

Nitơ NH3
Nitơ hữu cơ

(Nguồn: Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Th.S Lâm Vĩnh Sơn)
Như vậy nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi
vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường các quá trình xử lý sinh
học cần các chất dinh dưỡng theo tỉ lệ sau: BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1 (tỉ lệ theo khối
lượng).
Một tính chất đặc trưng nữa của Nước thải sinh hoạt là không phải tất cả các chất
hữu cơ đều có thể bị phân hủy bới các vi sinh vật và khoảng 20-40% BOD thoát ra
khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.

6


Đồ án tốt nghiệp


các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở và
diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình
hô hấp của tảo thải ra ).
- Vi trùng gây bệnh :

gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy,

ngộ độc thức ăn, vàng da;…
Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân
huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4;...làm cho nước có mùi hôi thối.
1.1.4 Phân loại
Với mỗi nguồn nước thải có những đặc trưng riêng, từ đó có thể phân loại để xử
lý triệt để, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo quy định của nhà nước và
pháp luật.
1.1.4.1 Nước thải từ khu vệ sinh (Nước đen)
Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ yếu là:
các chất hữu cơ như phân, nước tiểu, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.

7


Đồ án tốt nghiệp

Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy là COD, Nitơ và Photpho.
Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượng N và P rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ
làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng – một hiện tượng thường xảy ra ở
nguồn nước có hàm lượng N và P cao.
1.1.4.2 Nước thải khu nhà bếp
Nước thải khu nhà bếp có đặc trưng là nước chứa thành phần hàm lượng dầu mỡ
rất cao, lượng cặn, rác lớn…lượng dầu mỡ này có thể ảnh hưởng đến các quá trình xử

dẫn.
Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại:
-

Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm.

-

Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm.
Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước thải

để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của rác
được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác. Để
tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên làm
sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v) qua
các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s. Tùy theo yêu cầu và kích thước của
rác chiều rộng khe hở của các song thay đổi.
Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác
< 0,1 m3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim
loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để
đưa đi xử lý tiếp tục. Song chắn rác với cào rác cơ giác hoạt động liên tục, răng cào lọt
vào khe hở giữa các thanh kim loại, cào được gắn vào xích bản lề ở hai bên song chắn
rác có liên hệ với động cơ điện qua bộ phận truyền động.
Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đ và khi dùng song chắn rác cơ giới
thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền được cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho về kênh
trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 tấn/ng.đ cần phải thêm máy nghiền rác dự
phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới hóa. Tuy nhiên

9


việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các
thành phần cần loại bỏ sẽ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải
tính toán thế nào để cho các hạt cát và hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất
lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không đảm
bảo hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được
trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường
ray để cơ giới hóa việc xả cặn.
Bể lắng cát gồm những loại sau:
- Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể.
Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể.
- Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn
theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy khá phức
tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên , trong
khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.
- Bể lắng cát tiếp tuyến: Là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào
bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra
ngoài.
- Bể lắng cát làm thoáng (Bể lắng cát thổi khí): Để tránh lượng chất hữu cơ lẫn
trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một
dàn thiết bị phun khí. Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một
dòng xoắn ốc quét đáy bể với vận tốc vừa đủ để tránh hiện tượng lắng các chất
hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.

11


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.2 Bể lắng cát
 Sân phơi cát:

thành phần nước thải đi vào công trình phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng
thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa
cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính
của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải.

13


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.4 Bể điều hòa
1.3.1.5 Bể lắng (Clarifier)
Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi
nước thải.
Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:
- Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các chất rắn,
chất bẩn lơ lửng không hòa tan.
- Bể lắng đợt 2 : Được đặt sau công trình xử lý sinh học, dùng để lắng các cặn vi
sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các
loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến (bể
lắng radian).

14


Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.5 Mô hình bể lắng radian
1.3.1.6 Bể lọc (Filter – Bed)