Download luận văn nghiên cứu khoa học với đề tài: Nghiên cứu xử lý BOD, COD, NNH4 + ,TP trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas bằng công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://baocaothuctap.net

1. i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mang tính mới, các số liệu và kết
quả nghiên cứu nêu trong bài nghiên cứu là trung thực, được các đồng tác giả cho phép
sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Chủ nhiệm đề tài
Nguyễn Thị Kim Hằng

2. ii
LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình học tập và nghiên cứu, nhóm chúng em đã hoàn thành báo cáo nghiên
cứu khoa học Khoa Khoa Học Môi Trường. Để hoàn thành báo cáo nghiên cứu khoa
học em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến
Tập thể giảng viên Khoa Khoa Học Môi Trường – Đại học Sài Gòn – TP.Hồ Chí
Minh, đã nhiệt tình chỉ dạy trong suốt thời gian em thực hiện nghiên cứu tại trường.
TS. Bùi Mạnh Hà – Trường Đại học Sài Gòn TP.Hồ Chí Minh, Th.S Dương Thị
Giáng Hương, thầy Đào Thanh Vũ, cô Nguyễn Thị Thu đã tận tình trực tiếp hướng dẫn
thực hiện đề tài nghiên cứu, giúp đỡ và cho em những lời khuyên chân thành.
Gia đình bạn Nguyễn Thị Nguyên đã cung cấp thông tin và hỗ trợ cho em nguồn
nước thải để nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn
Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017
Chủ nhiệm đề tài
Nguyễn Thị Kim Hằng

3. iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................................ ii
MỤC LỤC............................................................................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................. vii
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................................. ix
DANH MỤC HÌNH ẢNH..................................................................................................................... x
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................................................... xii
MỞ ĐẦU................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .....................................................................6
1.1. Nguồn gây ô nhiễm nước...........................................................................................................6
1.1.1. Ô nhiễm tự nhiên.................................................................................................................6
1.1.2. Ô nhiễm nhân tạo................................................................................................................6
1.1.2.1. Nước thải từ khu công nghiệp và chế biến.....................................................................6
1.1.2.2. Nước thải từ các hoạt động nông nghiệp........................................................................6
1.1.2.3. Nước thải sinh hoạt..........................................................................................................6
1.1.2.4. Nước thải y tế....................................................................................................................7
1.1.2.5. Nước chảy tràn bề mặt ....................................................................................................7
1.2. Tác nhân gây ô nhiễm............................................................................................................7
1.2.1. Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy ........................................................................................8
1.2.2. Các chất hữu cơ khó phân hủy ..........................................................................................8
1.2.3. Kim loại nặng ......................................................................................................................8
1.2.4. Các ion vô cơ........................................................................................................................9
1.2.5. Dầu mỡ.................................................................................................................................9
1.2.6. Các chất có mùi ...................................................................................................................9
1.2.7. Vi trùng..............................................................................................................................10
1.3. Các phương pháp xử lý nước ô nhiễm ...................................................................................10
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học................................................................................................10
1.3.2. Phương pháp xử lý hóa – lý..............................................................................................14
1.3.3. Phương pháp xử lý sinh học.............................................................................................17
1.3.4. Các phương pháp khử trùng............................................................................................18
1.3.5. Xử lý bùn............................................................................................................................19
1.4. Nước thải ngành chăn nuôi .....................................................................................................20
1.4.1. Ngành chăn nuôi ...............................................................................................................20
1.4.2. Nước thải ngành chăn nuôi heo nói chung và nước thải sau hầm biogas nói riêng....20

4. iv
1.4.3. Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas và ảnh hưởng đến môi trường ...21
1.5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sau hầm Biogas........................................23
1.5.1. Phương pháp cơ học .........................................................................................................23
1.5.2. Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ........................................23
1.5.2.1. Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiện....................................................23
1.5.2.2. Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo ...................................................23
1.6. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dính bám .......................................................26
1.6.1. Cấu tạo lớp màng vi sinh vật............................................................................................27
1.6.2. Cơ chế hình thành lớp màng vi sinh vật và hiện tượng tróc màng...............................27
1.6.3. Cơ chế trao đổi trên lớp màng sinh học..........................................................................28
1.6.4. Hệ vi sinh vật trên màng sinh học....................................................................................28
1.6.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình màng sinh học bám dính....................................29
1.7. Công nghệ AAO .......................................................................................................................30
1.7.1. Khái quát về công nghệ AAO...........................................................................................30
1.7.2 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải...........................................................32
1.7.2.1 Quá trình phân hủy kỵ khí.............................................................................................32
1.7.2.2. Quá trình phân huỷ thiếu khí .......................................................................................35
1.7.2.3. Quá trình phân hủy hiếu khí.........................................................................................37
1.8. Tình hình nghiên cứu áp dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải trên thế giới và Việt
Nam ..................................................................................................................................................38
1.8.1. Một số nghiên cứu trên thế giới .......................................................................................38
1.8.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam ...................................................................................44
1.9. Xơ dừa.......................................................................................................................................44
1.9.1. Nguồn gốc ..........................................................................................................................44
1.9.2. Đặc điểm, thành phần, cấu tạo của xơ dừa.....................................................................45
CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM...............................................................49
2.1. Mô hình thí nghiệm..................................................................................................................49
2.1.1. Nước thải............................................................................................................................49
2.1.2. Mô hình AAO....................................................................................................................49
2.1.3. Giá thể................................................................................................................................51
2.1.4. Các thiết bị hỗ trợ khác....................................................................................................52
2.2. Các bước tiến hành ..................................................................................................................52
2.2.1. Địa điểm tiến hành lấy mẫu .............................................................................................52
2.2.2. Bảo quản mẫu....................................................................................................................53
2.2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu ........................................................................53
2.2.3.1. Lấy mẫu ..........................................................................................................................53

5. v
2.2.3.2. Phương pháp phân tích mẫu.........................................................................................54
2.2.3.2.1. Phương pháp phân tích ..............................................................................................54
2.2.4. Phương pháp vận hành mô hình thí nghiệm ..................................................................55
2.2.4.1. Tiền xử lý ........................................................................................................................55
2.2.4.2. Vận hành mô hình..........................................................................................................55
2.3. Nguyên tắc hoạt động ..............................................................................................................56
2.4. Nội dung thí nghiệm.................................................................................................................57
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................................58
3.1. Kết quả đầu vào và đầu ra của nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas ..........................58
3.2. Khả năng xử lý các chỉ tiêu .....................................................................................................58
3.2.1. COD....................................................................................................................................58
3.2.2. BOD5...................................................................................................................................60
3.2.3. N-NH4
+
................................................................................................................................62
3.2.4. Tổng photpho (TP)............................................................................................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................................68
PHỤ LỤC.............................................................................................................................................72

6. vi
BẢN TÓM TẮT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BOD, COD, AMMONIA (N-NH4
+
), TỔNG PHOTPHO (TP) TRONG NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI HEO SAU HẦM BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ AAO SỬ DỤNG GIÁ THỂ XƠ DỪA
Mã số: SV2016-32
1. Vấn đề nghiên cứu (vấn đề, tính cấp thiết)
Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas vẫn còn cao
do đó cần tiếp tục xử lý trước khi thải vào môi trường. Công nghệ AAO sử dụng giá
thể, cụ thể là xơ dừa – có thể được coi là một bước tiến mới vì xơ dừa là một loại giá
thể rẻ, dễ tìm ở nước ta và công dụng xử lý nước thải của nó đã được chứng minh từ rất
lâu trên thế giới. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý BOD, COD, N-
NH4
+
,TP trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas bằng công nghệ AAO sử dụng
giá thể xơ dừa”.
2. Mục đích nghiên cứu/mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu hiệu quả xử lý của công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa đối với các chỉ
tiêu BOD, COD, N-NH4
+
,TP trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas.
3. Nhiệm vụ/nội dung nghiên cứu/câu hỏi nghiên cứu
- Nhiệm vụ: Khảo sát và đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas,
xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu quả của mô hình AAO sử dụng giá thể xơ dừa.
- Nội dụng: Thiết kế, lắp đặt và vận hành thử nghiệm mô hình AAO (giám sát, thay
đổi chế độ vận hành)
- Câu hỏi: Tại sao trong nước thải chăn nuôi heo sau xử lý biogas lại đánh giá các chỉ
tiêu COD, BOD5, NH4
+
, TP?; Tại sao lại sử dụng công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ
dừa để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas?
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa, thu thập dữ liệu, tổng hợp tài liệu. Phương
pháp lấy mẫu , bảo quản và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước. Phương
pháp vận hành mô hình tại phòng thí nghiệm. Phương pháp so sánh, thống kê và xử lý
số liệu.
5. Kết quả nghiên cứu (ý nghĩa của các kết quả) và các sản phẩm (Bài báo khoa học,
phần mềm máy tính, quy trình công nghệ, mẫu, sáng chế, …)(nếu có)
Công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, N-NH4
+
,TP
trong nước thải sau hầm biogas là khá tốt, hiệu suất xử lý lần lượt của các chỉ tiêu lần
lượt là 74,5 – 90,3%; 82,1 – 87,4%; 73,1 – 81% và 63,8 – 78,3%. Qua khảo sát thấy
rằng có thể áp dụng mô hình này vào thực tế để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau
hầm biogas. Tuy nhiên, cần phải nghiên cứu kết hợp các công nghệ khác để dòng ra
nước thải đạt chuẩn xả thải.

7. vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Tên đầy đủ Ý nghĩa
AO Anaerobic – Oxic
Công nghệ xử lý sinh học kết
hợp 2 quá trình Kỵ khí – Hiếu
khí
AAO Anaerobic – Anoxic – Oxic
Công nghệ xử lý sinh học kết
hợp 3 quá trình Kỵ khí – Thiếu
khí – Hiếu khí
BOD Biological Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa
COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học
DO Dissolved Oxygen Lượng oxy hòa tan trong nước
HRT Hydraulic Retention Time Thời gian lưu nước
LAS Linear Alkylbenzene Sulfonate Chất hoạt động bề mặt
MBBR Moving Bed Biofilm Reactor
Công nghệ xử lý sinh học sử
dụng giá thể dính bám
MLVSS
Mixed Liquor Volatile Suspended
Solid
Nồng độ sinh khối lơ lửng bay
hơi
N – NH4
+
Ammonia Nito dạng Amoni
PAC Poly Aluminium Chloride Chất trợ keo tụ
QCVN - Quy chuẩn Việt Nam
SBR Sequencing batch reactor Bể phản ứng sinh học theo mẻ
SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng
TCVN - Tiêu chuẩn Việt Nam
TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng Nito Kjeldahl
TN Total Nitrogen Tổng Nito
TP
Total Phosphorus
Tổng Photpho

8. viii
UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket
Bể sinh học kỵ khí dòng chảy
ngược
UV Ultraviolet Tia tử ngoại
VSS Volatile Suspended Solid Chất rắn lơ lửng bay hơi
VSV - Vi sinh vật
WHO World Health Organization Tổ chức Y tế thế giới

9. ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần nước thải.................................................................22
Bảng 1.2: Đặc điểm hình thái của xơ dừa [21] ...........................................45
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của xơ dừa [29].........................................45
Bảng 2.1. Thành phần nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas .............49
Bảng 2.2. Thông số thiết kế và vận hành mô hình thí nghiệm AAO........52
Bảng 2.3. Phương pháp phân tích và thiết bị sử dụng ..............................54
Bảng 3.1: Kết quả đầu vào và đầu ra của nước thải..................................58
Bảng 2.4. Hoá chất sử dụng để phân tích chỉ tiêu NH4
+
............................72
Bảng 2.5. Hoá chất sử dụng để phân tích chỉ tiêu TP................................72
Bảng 2.6. Hoá chất sử dụng để phân tích chỉ tiêu BOD5...........................72
Bảng 2.7. Hoá chất sử dụng để phân tích chỉ tiêu COD............................73
Bảng 3.2: Kết quả xử lý COD của các tuần................................................73
Bảng 3.3: Kết quả xử lý BOD5 của các tuần...............................................73
Bảng 3.4: Kết quả xử lý N-NH4
+
của các tuần............................................73
Bảng 3.5: Kết quả xử lý TP của các tuần....................................................74

10. x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Song chắn rác...................................................................................11
Hình 1.2: Bể lắng cát ngang.............................................................................12
Hình 1.3: Bể tách dầu mỡ ................................................................................12
Hình 1.4: Bể điều hoà.......................................................................................13
Hình 1.5: Bể lắng ..............................................................................................14
Hình 1.6: Bể keo tụ - tao bông.........................................................................16
Hình 1.7: Bể tuyển nổi......................................................................................17
Hình 1.8: Bể khử trùng ....................................................................................19
Hình 1.9: Máy ép bùn.......................................................................................19
Hình 1.10 : Cơ chế trao đổi chất của màng vi sinh vật.................................28
Hình 1.11 : Công nghệ AAO............................................................................30
Hình 1.12 Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí..............................33
Hình 1.13 Các mắt xích β-D-Glucose trong cellulose....................................46
Hình 1.14: Mặt cắt ngang của xơ dừa ở độ phóng đại thấp (4x) .................47
Hình 1.15: Mặt cắt ngang của xơ dừa ở độ phóng đại cao (20x) .................47
Hình 1.16: Mặt cắt ngang của xơ dừa sau khi nhuộm với toluidine xanh ở
độ phóng đại cao (40x) .....................................................................................47
Hình 2.1. Cấu tạo mô hình thí nghiệm AAO .................................................50
Hình 2.2. Mô hình thí nghiệm AAO thực tế...................................................50
Hình 2.3. Giá thể xơ dừa được dùng trong nghiên cứu ................................51
Hình 2.4. Lấy mẫu nước thải đầu vào tại miệng cống ..................................53
Hình 2.5. Can chứa nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas .....................54
Hình 2.6. Phân tích chỉ tiêu N-NH4
+
...............................................................55
Hình 2.7. Phân tích chỉ tiêu TP .......................................................................55
Hình 2.8. Phân tích chỉ tiêu BOD5 ..................................................................55
Hình 2.9. Phân tích chỉ tiêu COD ...................................................................55
Hình 3.1. Kết quả nồng độ COD sau khi xử lý ..............................................59
Hình 3.2. Hiệu suất xử lý COD ở các ngăn ....................................................59
Hình 3.3. Kết quả nồng độ BOD5 sau xử lý....................................................61
Hình 3.4. Hiệu suất xử lý BOD5 ở các ngăn....................................................61
Hình 3.5. Kết quả nồng độ N-NH4
+
sau xử lý.................................................62
Hình 3.6. Hiệu suất xử lý N- NH4
+
ở các ngăn ................................................63
Hình 3.7. Kết quả nồng độ T-P sau xử lý .......................................................64
Hình 3.8. Hiệu suất xử lý TP ở các ngăn........................................................65

11. xi
Hình 1. Nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas trước và sau xử lý .........74
Hình 2. Nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas của từng giai đoạn xử
lý.........................................................................................................................75
Hình 3. Xơ dừa ngăn kỵ khí sau nghiên cứu..................................................75
Hình 4. Xơ dừa ngăn thiếu khí sau nghiên cứu.............................................76
Hình 5. Xơ dừa ngăn hiếu khí sau nghiên cứu ..............................................76

12. xii
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tình hình ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam ngày càng gia tăng, một trong
những nguồn gây ô nhiễm cần quan tâm là nước thải chăn nuôi nói chung và nước thải
chăn nuôi heo sau hầm biogas nói riêng. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành
nghiên cứu thử nghiệm mô hình hệ thống công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa để
xử lý chất hữu cơ, nito, photpho trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas với các
thông số tiêu biểu là BOD5, COD, NH4
+
, TP. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử
lý đạt được khá tốt với hiệu suất đạt được lần lượt cho: BOD5 dao động từ 74,5 – 90,3%;
COD dao động từ 82,1 – 87,4%; NH4
+
dao động từ 73,1 – 81% và TP dao động từ 63,8
– 78,3%. Tuy vẫn còn phát sinh một số hạn chế nhất định do nồng độ ô nhiễm trong
nước thải đầu vào tương đối cao dẫn đến hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải
đầu ra vẫn chưa đạt được các quy chuẩn hiện hành. Vì thế cần tiến hành các bước xử lý
sơ bộ nước thải trước khi đưa qua hệ thống hoặc kết hợp thêm các công nghệ xử lý phía
sau.

13. 1
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết, Việt Nam từ trước đến nay là một quốc gia lấy nông nghiệp
làm mục tiêu kinh tế chủ đạo. Mặc dù đã và đang trong quá trình công nghiệp hoá, hiện
đại hoá đất nước nhưng Việt Nam vẫn giữ nguyên vị thế là một nước nông nghiệp hàng
đầu trong khu vực cũng như trên thế giới. Nền nông nghiệp Việt Nam mang nét đặc
trưng như mọi ngành nông nghiệp khác, trong đó trồng trọt và chăn nuôi là 2 ngành
chiếm tỉ trọng cao nhất trong cơ cấu nông nghiệp Việt Nam. Mặc dù ngành trồng trọt
phần nào cho thấy sự vượt trội, nhưng ngành chăn nuôi song song đó vẫn không ngừng
có những bước tiến vượt bậc để góp phần cùng với ngành trồng trọt, thủy sản đảm bảo
an ninh lương thực, thực phẩm. Trong những năm qua, ngành chăn nuôi phát triển khá
bền vững và đạt kết quả đáng ghi nhận, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nước
ngày càng cao của xã hội. Ngày nay, để phù hợp với xu thế phát triển, ngành chăn nuôi
nước ta đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn nuôi
trang trại, công nghiệp; từ chăn nuôi nhỏ lẻ lên chăn nuôi quy mô lớn. Theo số liệu của
Tổng cục thống kê, năm 2014 đàn lợn nước ta có khoảng 26,76 triệu con, đàn trâu bò
khoảng 7,75 triệu con, đàn gia cầm khoảng 327,69 triệu con [33]. Trong đó chăn nuôi
nông hộ hiện tại vẫn chiếm tỷ trọng khoảng 65-70% về số lượng và sản lượng. Từ số
liệu đó có quy đổi được lượng chất thải rắn (phân chất độn chuồng, các loại thức ăn
thừa hoặc rơi vãi) được thải ra khoảng trên 76 triệu tấn, và khoảng trên 30 triệu khối
chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng, nước từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn).
Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng môi trường. Phân của vật nuôi
chứa nồng độ các chất dinh dưỡng cao, các chất chứa nito, photpho, kẽm, đồng, chì,
Asen, Niken … và các vi sinh vật gây hại khác (E. Coli, Salmonella, Streptococcus
fecalis, Enterobacteriae,…) [32] không những gây ô nhiễm không khí mà còn làm ô
nhiễm đất, làm rối loạn độ phì đất, nguồn nước mặt và cả nguồn nước ngầm và nguy
hiểm hơn là gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Theo báo cáo của
Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng
Nito oxit (N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt

14. 2
trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. Cùng với các loại khí khác như CO2, CH4,… gây
nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên.
Chính vì thế đòi hỏi cấp thiết phải có biện pháp giải quyết vấn đề này. Và công
nghệ biogas ra đời đã góp phần giải quyết vấn đề nhức nhối đó. Theo Tạp chí khoa học,
Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012: Số liệu phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu
ra ở 9 hầm biogas cho thấy, việc sử dụng hầm biogas để xử lý nước thải chăn nuôi lợn
đã làm giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Trung bình, COD giảm 84,7%, BOD5
giảm 76,3%, SS giảm 86,1%, VSS giảm 85,4%, TKN giảm 11,8%, TP giảm 7,0% và
Fecal coliform giảm 51,2% [4]. Bên cạnh đó, việc sử dụng công nghệ biogas sinh ra khí
methal được sử dụng như một nguồn năng lượng mới thân thiện với môi trường. Tuy
nhiên, lợi bất cập hại, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đầu ra vẫn còn khá cao,
vượt tiêu chuẩn cho phép của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Đặc biệt đáng quan tâm là
hàm lượng BOD, COD, N-NH4
+
, TP vẫn còn rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dưỡng
khi xả thải vào các vực nước mặt.
Nhiều hướng giải quyết tiếp tục được đề ra cũng như triển khai đề góp phần giải
quyết vấn đề này. Phương pháp sinh học vẫn đóng vai trò chủ đạo do những hiệu quả
về kinh tế cũng như môi trường của nó. Trên cơ sở những công nghệ sinh học truyền
thống, nhiều công nghệ cải tiến đã ra đời và được áp dụng như MBBR (Moving Bed
Biofilm Reactor), lọc sinh học nhỏ giọt (Biotrickling Filter), AO (Anoxic – Oxic)... Tuy
nhiên, các công nghệ này vẫn chưa xử lý một cách triệt để hàm lượng BOD, COD cũng
như Ammonia, tổng photpho. Trong đó, đối với công nghệ MBBR, hiệu quả xử lý
BOD,COD chỉ đạt 80-90% và hiệu quả loại bỏ N-NH4
+
, TP cũng tương đối thấp (chỉ từ
60-70%) [33]. Còn đối với công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, hiệu quả này chỉ đạt 70-
80% với BOD, COD và 60-65% đối với N-NH4
+
, TP. Đối với công nghệ AO thì hiệu
quả chỉ là 80% với BOD5, COD và N-NH4
+
chỉ là 70% [26]. Với việc các công nghệ đã
được áp dụng hiện tại vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu đối với chất lượng nước mặt đã
được đề ra nên đòi hỏi cấp thiết phải có một công nghệ tiên tiến hơn để có thể xử lý một
cách hiệu quả và triệt để chất dinh dưỡng ô nhiễm có trong nước thải sinh ra sau hầm
biogas.

15. 3
Công nghệ AAO là một công nghệ tiên tiến được dùng để xử lý nhiều loại nước
thải bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải ngành thuỷ sản … và
đã được đưa vào sử dụng ở Việt Nam để xử lý nước thải trong các bệnh viện (trong đó
bệnh viện Chợ Rẫy thành phố Hồ Chí Minh là bệnh viện đầu tiên được ứng dụng) và
cũng thu được kết quả đáng mong đợi. AAO là viết tắt của các cụm từ Anaerobic (kỵ
khí) – Anoxic (thiếu khí) – Oxic (hiếu khí). Công nghệ AAO là quy trình xử lý sinh học
liên tục ứng dụng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu
khí để xử lý nước thải. Dưới tác dụng phân hủy chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật mà nước
thải được xử lý trước khi xả thải ra môi trường. . . Nước thải chăn nuôi heo sau biogas
như đã nêu ở phần phía trên có BOD, COD cũng như N-NH4
+
, TP còn tương đối cao,
vượt quy chuẩn nhiều lần. chính vì thế có thể áp dụng công nghệ này để xử lý. Tuy
nhiên bên cạnh những ưu điểm đó, công nghệ AAO truyền thống vẫn còn tồn tại nhược
điểm. Lượng vi sinh vật tồn tại trong hệ thống truyền thống thấp hơn so với lượng vi
sinh vật trong hệ thống có sử dụng giá thể. Mà để xử lý hiệu quả thì đòi hỏi phải cần
một lượng vi sinh vật lớn. Do đó, diện tích cần xây dựng sẽ lớn, chi phí xây dựng sẽ tốn
kém [6]. Ngoài ra, khi sử dụng công nghệ AAO truyền thống thì lượng bùn sinh ra sẽ
rất lớn. Chính vì thế, các yêu cầu tiếp tục được đặt ra để khắc phục nhược điểm này.
Vì vậy, để nghiên cứu khắc phục triệt để các nhược điểm đó cũng như góp phần
đưa công nghệ AAO ngày càng phát triển ở Việt Nam, nhóm chúng tôi đã quyết định
lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý BOD, COD, N-NH4
+
, TP trong nước thải chăn
nuôi heo sau hầm biogas bằng công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa”. Xơ dừa
trong trường hợp này sẽ đóng vai trò làm nơi cho vi sinh vật dính bám và sinh trưởng,
diện tích bề mặt của xơ dừa lớn nên lượng vi sinh có mặt trong hệ thống sẽ lớn, nên
hiệu quả xử lý sẽ tăng cao [22].
Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung

16. 4
Nghiên cứu hiệu quả xử lý của công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa đối với
các chỉ tiêu BOD, COD, N-NH4
+
, TP trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas, từ
đó xác định các thông số vận hành tối ưu cho công nghệ này.
Mục tiêu cụ thể
- Giảm nồng độ BOD, COD trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas
- Giảm nồng độ N-NH4
+
trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas
- Giảm nồng độ TP trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas
 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu khả năng xử lý các chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm
biogas
Nghiên cứu khả năng xử lý amonia (NH4
+
) trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm
biogas
Nghiên cứu khả năng xử lý photpho trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas
 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa
- Phương pháp thu thập dữ liệu
- Phương pháp tổng hợp tài liệu
- Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước
- Phương pháp vận hành mô hình tại phòng thí nghiệm
- Phương pháp so sánh
- Phương pháp thống kê xử lý số liệu
Ý nghĩa, điểm mới của đề tài
 Ý nghĩa của đề tài

17. 5
- Kết quả thu được của đề tài được sử dụng để đánh giá khả năng loại bỏ các hợp
chất hữu cơ, amoni (NH4
+
), photpho có trong nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas
bằng công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ dừa, từ đó đánh giá hiệu quả của xơ dừa so
với các giá thể khác, qua đó áp dụng để xử lý cho các loại nước thải khác.
- Giải quyết những hạn chế còn tồn đọng khi sử dụng các công nghệ cũ.
 Điểm mới của đề tài
Hiện nay, hầu hết các cơ sở chăn nuôi heo trên địa bàn cả nước đều chỉ ưu tiên xử
lý nước thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi bằng công nghệ biogas, còn nước thải
phát sinh sau khi xử lý biogas thì vẫn chưa được quan tâm đúng mức, được thải trực
tiếp vào môi trường mặc dù hàm lượng các chất các chất ô nhiễm hữu cơ, nito (đặc biệt
là amoni (NH4
+
) và photpho vẫn còn khá cao. Mặt khác, công nghệ AAO sử dụng gía
thể dính bám vẫn còn là một công nghệ khá mới mẻ, chưa được áp dụng rộng rãi ở Việt
Nam. Và đặc biệt là vẫn chưa có nghiên cứu dùng công nghệ AAO sử dụng giá thể xơ
đừa để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas. Tổng hơp những yếu tố trên, việc
sử dụng công nghệ AAO dùng giá thể xơ dừa để xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hầm
biogas chính là một điểm mới của đề tài.

18. 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguồn gây ô nhiễm nước
1.1.1. Ô nhiễm tự nhiên
Phèn hóa: quá trình phèn hóa trong đất sẽ làm cho pH của đất giảm mạnh, dẫn đên
làm giải phóng nhiều chất độc dưới dạng các ion như Fe2+
, Al3+
,… gặp nước sẽ hòa tan
gây ô nhiễm nguồn nước.
Nhiễm mặn: Nước mặn theo thủy triều hoặc nước từ các mỏ muối trong lòng đất
khi hòa lẫn vào môi trường nước sẽ làm gia tăng hàm lượng các chất như clo, natri…
làm nguồn nước bị nhiễm mặn, gây suy giảm chất lượng nguồn nước.
1.1.2. Ô nhiễm nhân tạo
1.1.2.1. Nước thải từ khu công nghiệp và chế biến
Nước thải công nghiệp không có đặc điểm chung, mà phụ thuộc vào đặc điểm của
từng ngành sản xuất. Nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm chứa nhiều chất
hữu cơ với hàm lượng cao. Nước thải của xí nghiệp thuộc da ngoài chất hữu cơ còn có
kim loại nặng, và chất tẩy rửa.
1.1.2.2. Nước thải từ các hoạt động nông nghiệp
Dân số không ngừng gia tăng mỗi năm kéo théo sự gia tăng về nhu cầu lương thực,
đến hoạt động nông nghiệp phát triển ngày càng phong phú, đa dạng. Chính sự phát
triển đó đã đóng góp cho môi trường ngày càng nhiều chất thải độc hại, làm cho môi
trường ngày càng ô nhiễm hơn. Dư lượng thuốc trừ sâu và nhiều tạp chất của phân bón
đã làm cho hàm lượng kim loại nặng gia tăng theo thời gian, tích lũy trong đất, gây ô
nhiễm mạch nước ngầm và theo dòng hòa vào các ao hồ gây ô nhiễm nghiêm trọng
nguồn nước.
1.1.2.3. Nước thải sinh hoạt
Là nước thải từ các hộ gia đình, khách sạn, trường học, khu vui chơi, giải trí
Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ
dễ bị phân hủy sinh học như cacbonhydrat, protein, chất dinh dưỡng (Nito, Photpho),
nước ô nhiễm có hàm lượng hữu cơ cao nên thường có màu đen. Tuy nhiên, trong thực
tế khối lượng trung bình của các tác nhân này do con người là khác nhau. Tùy theo mức

19. 7
sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải lượng các chất ô nhiễm có trong nước
thải của mỗi người trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì
lượng nước thải và tải lượng ô nhiễm càng cao. Khi nước thải chưa xử lý đưa vào kênh
rạch sẽ gây ô nhiễm nguồn nước chủ yếu có các biểu hiện chính là: gia tăng hàm lượng
chất rắn lơ lửng, gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa dẫn tới ảnh hưởng tiêu cực với việc
cấp nước cho các mục đích khác nhau, gia tăng mùi hôi và nhiều vi trùng.
1.1.2.4. Nước thải y tế
Ngoài những yếu tố ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ, dầu mỡ động thực
vật, vi khuẩn, còn có những chất bẩn khoáng và hữu cơ đặc thù như các phế phẩm thuốc,
các chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị
phóng xạ được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh.
Điểm đặc thù của nước thải bệnh viện là sự lan truyền rất mạnh các vi khuẩn gây
bệnh. Nước thải bệnh viện chứa vô số loại vi trùng, virus và các mầm bệnh sinh học
khác nhau phát sinh từ máu mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh, các loại hóa chất độc
hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, thậm chí cả chất phóng xạ. Do đó, nó được xếp vào
danh mục chất thải nguy hại, gây nguy hiểm cho người tiếp xúc
1.1.2.5. Nước chảy tràn bề mặt
Nước chảy tràn từ mặt đất do nước mưa hoặc do thoát nước từ đồng ruộng là
nguồn gây ra ô nhiễm nước sông, ao, hồ. Nước rửa trôi qua đồng ruộng có thể cuốn theo
chất rắn, hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nước rửa trôi qua khu dân cư, đường phố,
cơ sở sản xuất công nghiệp có thể làm ô nhiễm nguồn nước do các chất thải công nghiệp.
Khối lượng và đặc điểm của nước mưa chảy tràn phụ thuộc vào diện tích của vùng,
thành phần, khối lượng chất ô nhiễm trên bề mặt vùng nước chảy qua.
1.2. Tác nhân gây ô nhiễm
Có hàng ngàn các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, để tiện lợi cho việc kiểm
soát và khống chế ô nhiễm nguồn nước, cho nên chia chúng thành các nhóm cơ bản như
sau:

20. 8
1.2.1. Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy
Các hợp chất protein, cacbohydrat, lipid… là các chất gây ô nhiễm tồn tại chủ yếu
trong nước thải sinh hoạt phát sinh từ các hộ gia đình, các cơ sở chế biến thực phẩm.
Các chất này là các hợp chất đa phân tử, có cấu trúc khá phức tạp, nên vi sinh vật không
thể sử dụng trực tiếp mà phải trải qua quá trình phân tách chúng thành các chất đơn giản
hơn, nhờ đó thấm được qua màng tế bào. Các hợp chất này tồn tại trong nước gây suy
giảm chất lượng nguồn nước.
1.2.2. Các chất hữu cơ khó phân hủy
Nhóm này gồm các chất hữu cơ có cấu trúc mạch vòng (vòng benzen), các hợp
chất hữu cơ đa chức, các hợp chất halogen hữu cơ…Hầu hết chúng đều mang độc tính
đối với con người và sinh vật, cấu tạo tương đối bền vững, tích lũy trong môi trường
gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái tự nhiên. Các chất này phát sinh chủ yếu
từ nước thải của các ngành công nghiệp, nước phát sinh từ các hoạt động nông nghiệp
sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật …
1.2.3. Kim loại nặng
Hầu hết các kim loại có độc tính cao đối với con người, các loại động vật có vú
tôm và cá.
Các kim loại nặng thường có trong nước thải công nghiệp như chì (Pb), thủy ngân
(Hg), Crom (Cr), Cadimium (Cd), Asenic (As) và Mangan (Mn)…
 Chì (Pb): Chì là một kim loại nặng khá phổ biến, phát sinh trong nước thải của
các ngành luyện kim, sản xuất pin – acquy, hóa dầu. Chì còn được thải vào môi
trường thông qua khói thải phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu. Chì có khả năng
tích lũy lâu dài trong cơ thể, có độc tính cao đối với não và gây chết người nếu
bị nhiễm độc nặng. Theo tiêu chuẩn của WHO cho phép nồng độ chì tối đa trong
nước uống là 0,05mg/l.
 Thủy ngân (Hg): là kim loại duy nhất tồn tại ở dạng lỏng, chiếm thành phần cao
trong lớp vỏ Trái Đất cũng như các mỏ quặng. Độc tính của thủy ngân thể hiện
chủ yếu dưới dạng methyl thủy ngân, gây kìm hãm hoạt tính của các enzyme,
phá hủy màng sinh học, gây hại đến các cơ quan cũng như hệ thần kinh trung

21. 9
ương của con người. Theo tiêu chuẩn Việt Nam 1995 quy định nồng độ thủy
ngân tối đa là 0,001mg/l đối với nước dùng cho sinh hoạt và nước ngầm.
 Asen (As): Là một kim loại nặng cực độc, có khả năng tích lũy và gây ung thư.
Asen thâm nhập vào môi trường thông qua quá trình phong hóa đất đá, từ chất
thải của các ngành công nghiệp và lắng đọng trong khí quyển. Theo tiêu chuẩn
về môi trường của Việt Nam (1995) nồng độ cho phép tối đa của Asen là 0,05
mg/l cho nước sinh hoạt và nước ngầm.
 Crom (Cr): Là một kim loại nặng có độc tính cao đối với con người và động vật,
phát sinh từ nước thải của các ngành thuộc da. Nồng độ tối đa cho phép của Cr
theo TCVN trong nước sinh hoạt là 0,05mg/l.
 Cadimi (Cd): Tồn tại chủ yếu trong nước thải của ngành công nghiệp xi mạ,
sơn,…Cadimi gây độc cho các loài thủy sinh, xâm nhập vào cơ thể con người
qua đường hô hấp, ăn uống, tích lũy trong thận và xương. TCVN cho phép của
Cd trong nước sinh hoạt và nước ngầm là 0,01mg/l.
1.2.4. Các ion vô cơ
Trong nước tự nhiên có nhiều ion vô cơ có nồng độ cao, đặc biệt là trong nước
biển. Nước thải từ khu dân cư có nồng độ cao của các ion Cl-
, SO4
2-
, PO4
3-
, Na+
, K+
,
trong nước thải công nghiệp ngoài các ion này còn có các chất vô cơ có độc tính cao
như: Hg, Pb, Cd, As, F…
1.2.5. Dầu mỡ
Dầu mỡ là chất lỏng, khó tan trong môi trường nước, tan trong dung môi hữu cơ,
dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Các loại dầu nhiên liệu sau khi tinh chế
(dầu DO, FO) và một số sản phẩm dầu mỡ còn chứa các chất độc như hydrocacbon
thơm đa vòng (PAH), Polyclobiphenyl (PCB), kim loại (chì). Do đó dầu mỡ có độc tính
cao và tương đối bền vững trong môi trường nước. Hầu hết các loài động thực vật đều
bị tác hại do dầu mỡ.
1.2.6. Các chất có mùi
Môi trường nước tinh khiết không mùi, nhưng khi bị ô nhiễm thường có mùi, do
các chất hữu cơ phân hủy yếm khí tạo nên mùi hôi tanh của H2S, FeS, CH4, hoặc có thể
mùi từ các hợp chất hóa học, dầu mỡ từ nước thải công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp.

22. 10
Trong đó sự phân hủy yếm khí xác bã động thực vật, rác thải đóng vai trò quan trọng
để tạo mùi.
1.2.7. Vi trùng
Nước thải sinh hoạt cũng như nhiều lới nước thải khác có chứa nhiều loại vi trùng,
siêu vi trùng (virus) đơn bào và nhóm trứng giun sán gây bệnh. Các bệnh lây lan qua
đường nước như các bệnh tả, thương hàn, kiết lỵ… Hiện trạng này còn rất phổ biến ở
các nước nghèo do điều kiện vệ sinh môi trường và ý thức cộng đồng kém. Có 3 nhóm
vi sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm phân:
- Nhóm Coliform
- Nhóm Streptococci
- Nhóm Clostridia khử Sulphit.
Thực tế khi phân tích về vi sinh, nhóm Coliform được chú ý nhiều nhất do nó chỉ thị
cho các nguồn nước bị nhiễm vi sinh.
1.3. Các phương pháp xử lý nước ô nhiễm
1.3.1. Phương pháp xử lý cơ học
a) Thiết bị tách rác
Thiết bị tách rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác hay máy tách rác, có
chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…) ở trước song chắn, nhằm
đảm bảo đảm cho các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định. Song và
lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc
tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà
ta phân biệt loại tách rác thô, hoặc tách rác tinh.

23. 11
Song chắn rác tinh Song chắn rác thô
Hình 1.1: Song chắn rác
b) Bể lắng cát
Bể lắng cát hoạt động dựa trên nguyên lí trọng lực, các hạt cát nặng dưới tác dụng
của trọng lực sẽ bị lắng xuống đáy, đồng thời kéo theo một phần các chất đông tụ. Hoạt
động này góp phần bảo vệ các thiết bị cơ khí tránh bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các
công đoạn xử lý sau.
Bể lắng cát thường được đặt sau song chắn rác để tiện cho việc quản lý, bảo trì.
Bể lắng cát gồm những loại: bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng, bể lắng cát tiếp
tuyến, bể lắng cát làm thoáng….

24. 12
Hình 1.2: Bể lắng cát ngang
c) Bể tách dầu mỡ
Nước thải của các bếp ăn khách sạn, trường học, bệnh viện hay các lò giết mổ gia
súc, các xí nghiệp ép dầu, chế biến thuỷ hải sản…thường có lẫn hàm lượng dầu mỡ.
Dầu mỡ nhẹ hơn nước nên có xu hướng nổi trên bề mặt, làm giảm khả năng khuếch tán
của oxy không khí vào nước, ảnh hưởng quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh
vật cũng như gây tắc nghẽn vật liệu lọc nếu bám vào.
Thông thường, dầu mỡ trên mặt nước sẽ được gạt bằng các thanh gạt cơ khí, toàn
bộ dầu sẽ đưa về một ngăn thu dầu, sau đó sẽ được bơm ra mang đi xử lí.
Hình 1.3: Bể tách dầu mỡ

25. 13
d) Bể điều hòa
Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và
tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của các công trình xử lý sau, đảm bảo đầu ra sau
xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này.
Có 2 loại bể điều hòa:
 Bể điều hòa lưu lượng
 Bể điều hòa lưu lượng và nồng độ
Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài
dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động
thành phần nước thải đi vào các công đoạn 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.
Hình 1.4: Bể điều hoà

26. 14
e) Bể lắng
Ngoài lắng cát, sỏi, trong quá trình xử lý cũng cần phải lắng các loại hạt lơ lửng
cũng như các loại bùn. Tương tự như lắng cát, bể lắng cũng hoạt động trên nguyên lí
của trọng lực.
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 hóa lý, dùng để tách các chất
rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan sau quá trình keo tụ - tạo bông.
 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).
Hình 1.5: Bể lắng
1.3.2. Phương pháp xử lý hóa – lý
a) Trung hoà

27. 15
Nước thải khi vào hệ thống xử lý thường có những giá trị pH khác nhau. Để các
quá trình xử lý tiếp theo được hoạt động hiệu quả, trước hết ta phải tiến hành trung hoà
và điều chỉnh pH thích hợp về vùng trung tính (6,6 – 7,6).
Hoá chất thường dùng để trung hoà là các dung dịch axit hoặc muối axit (H2SO4,
HCl, HNO3…), các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm (Ca(OH)2, CaO, MgO, NaOH, soda
Na2CO3…).
b) Keo tụ - tạo bông
Quá trình lắng cơ học chỉ tách đươc các hạt rắn huyền phù lơ lửng có kích thước
lớn hơn 10-2
mm, còn các hạt nhỏ hơn thì không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng
thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng, phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết
hợp với các biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lí các chất phản ứng, để tạo
ra các hạt keo có khả năng dính kết lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ lửng có trong
nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bông cặn mới
tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng.
Hiện tượng keo tụ là hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành
những tập hợp hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng
lực.
Hiện tượng tạo bông là hiện tượng các chất co cụm thành bông, được tạo từ các
chất cao phân tử tan trong nước và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc các hạt cặn nhỏ.
Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, các chất có khả năng tạo bông được gọi là các
chất tạo bông hay trợ keo tụ, quá trình tạo bông là bất thuận nghịch.
Các hoá chất gây keo tụ thường là các loại muối vô cơ và được gọi là chất keo tụ.
Thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, PAC... để làm chất keo tụ.

28. 16
Hình 1.6: Bể keo tụ - tao bông
c) Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng hạt rắn
hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí
nổi trên mặt nước. Sau đó, người ta tiến hành tách các bọt khí cùng các thành phần dính
trên đó ra khỏi pha lỏng. Quá trình như vậy còn được gọi là quá trình tách hay làm đặc
bọt. Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan
như các chất hoạt động bề mặt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không
khí) vào trong pha lỏng. Các bọt khí đó kết dính với các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên
bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt lớn hơn chứa hàm lượng
các hạt bẩn cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các
chất lơ lửng không tan, một số chất tan ra khỏi pha lỏng và làm đặc bùn sinh học.

29. 17
Hình 1.7: Bể tuyển nổi
1.3.3. Phương pháp xử lý sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt
động của các vi sinh vật có tác dụng phân hóa những chất hữu cơ trở thành nước, những
chất vô cơ và những chất khí đơn giản.
Nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu
BOD hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không
chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng, hoặc nồng độ của chúng không
được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD  0,5.
Các công trình sinh học có thể được chia làm các công trình sinh học hiếu khí và
kỵ khí, hoặc có thể được phân loại thành các công trình sinh học trong điều kiện tự
nhiên và nhân tạo.
 Phương pháp kỵ khí sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều
kiện không có oxy
 Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong
điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi
sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.

30. 18
Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hoà tan, cả chất keo và các chất phân
tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn
chính như sau:
 Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;
 Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ
bên trong và bên ngoài tế bào;
 Chuyển hoá các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng
hợp tế bào mới.
Tốc độ quá trình oxy hoá sinh hoá phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng
các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều
kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế
độ nước, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi
lượng.
1.3.4. Các phương pháp khử trùng
Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn chứa rất nhiều vi khuẩn,
hầu hết các vi khuẩn này đều không phải là các vi khuẩn gây bệnh, nhưng không loại
trừ khả năng tồn tại của một vài vi khuẩn gây bệnh. Nếu nước thải ra nguồn tiếp nhận
thì khả năng gây bệnh là rất lớn, do đó cần phải khử trùng nước trước khi thải. Các
phương pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là:
 Sử dụng Clo lỏng hay Clo hơi qua thiết bị định lượng Clo
 Dùng Hypoclorit – canxi ( Ca(ClO)2) dạng bột, hòa tan trong thùng dung dịch 3
– 5% rồi định lượng vào bể tiếp xúc
 Dùng Hypoclorit – natri, nước Javel NaClO
 Dùng Ozon: Ozon được sản xuất từ không khí do máy tạo ozon đặt ngay trong trạm
xử lý. Ozon sản xuất ra được dẫn ngay vào bể hòa tan và tiếp xúc
Dùng tia cực tím (UV): tia UV sử dụng trực tiếp bằng ánh sáng mặt trời, hoặc
bằng đèn thủy ngân áp lực thấp được đặt ngầm trong mương có nước thải chảy qua.

31. 19
Hoá chất khử trùng phải đảm bảo có tính độc với vi sinh vật gây bệnh trong một
thời gian nhất định, sau đó phải được phân huỷ hoặc bay hơi, không còn dư lượng gây
độc cho người sử dụng hoặc các mục đích sử dụng khác.
Hình 1.8: Bể khử trùng
1.3.5. Xử lý bùn
Cặn bùn nói chung có mùi hôi rất khó chịu, gây mất mĩ quan, đặc biệt về mặt vệ
sinh môi trường: Ruồi, muỗi, gặm nhắm, côn trùng. Xử lý bùn nhằm mục đích ổn định
cặn hữu cơ, giảm độ ẩm của cặn để thuận lợi cho việc vận chuyển, sử dụng và thải bỏ.
Hình 1.9: Máy ép bùn

32. 20
1.4. Nước thải ngành chăn nuôi
1.4.1. Ngành chăn nuôi
Việt Nam là một quốc gia đang phát triển vì vậy các ngành công nghiệp, xây dựng,
dịch vụ được chú trọng phát triển, ước tính ngành công nghiệp và xây dựng chiếm
khoảng 32,72%, dịch vụ là 40,92%, còn nông nghiệp, lâm nghiệp và thủy sản chiếm
khoảng 16,32% [34]. Nhìn vào đó ta thấy được rằng nông nghiệp vẫn là ngành khá quan
trọng của nước ta, nước ta đã và đang hướng ngành nông nghiệp thông minh, một ngành
nông nghiệp mà phát triển cả về chất lượng và quy mô, và đặc biệt hơn nữa là hướng
tới một ngành nông nghiệp phát triển bền vững. Ngành nông nghiệp nước ta chủ yếu
gồm hai ngành chủ đạo là trồng trọt và chăn nuôi.
Về lĩnh vực trồng trọt thì đang áp dụng một số mô hình trồng trọt theo tiêu chuẩn
VietGap, hạn chế sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu để đạt chuẩn về mặt chất lượng để
xuất khẩu sang nước ngoài góp phần tăng tỉ lệ xuất siêu của nước ta đồng thời hạn chế
đươc ô nhiễm môi trường. Còn đối với lĩnh vực chăn nuôi thì nước ta cũng đang áp
dụng mô hình trang trại thông minh như mô hình trang trại kín, hở: Xử lý nước thải và
chất thải động vậtt làm khí sinh học (biogas) cung cấp năng lượng chạy máy phát điện
và dùng trong việc nấu ăn nhưng bên cạnh đó ta thấy được rằng không phải trang trại
chăn nuôi nào cũng là trang trại thông minh, vẫn còn đâu đó rất nhiều trang trại không
xử lý nước thải mà trực tiếp thải ra sông, hồ tại khu vực. Nguyên nhân thứ nhất là do ý
thức của người chăn nuôi chưa tốt, họ không hiểu rõ tác hại của việc xả thải trực tiếp ra
môi trường, thứ hai là do đa số các trang trại còn ở quy mô nhỏ lẻ nên khoản kinh phí
để xử lý nước thải là quá lớn so với lợi nhuận từ trang trại của họ và nguyên nhân chủ
yếu là do luật chăn nuôi khó áp dụng và chưa đồng bộ nên quá trình xử lý và quản lý
chất thải còn gặp nhiều hạn chế và khó khăn.
1.4.2. Nước thải ngành chăn nuôi heo nói chung và nước thải sau hầm
biogas nói riêng
Theo Báo cáo của Cục chăn nuôi giai đoạn 2013 – 2015 (Bộ Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn) thì mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra khoảng 75 – 85 triệu chất thải.
Các chất thải này thường xuyên không được xử lý ổn định, nước thải không qua xử lý
xả thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng các ao, suối, sông, hồ …, thậm

33. 21
chí là ô nhiễm nguồn nước ngầm, đất, không khí và ảnh hưởng mĩ quan của khu vực.
Hiện nay trên đất nước ta có trên 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và gần 20 nghìn
trang trại chăn nuôi tập trung nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí
sinh học (hầm biogas), trong đó tỷ lệ gia đình có chuồng trại hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm
10%, còn lại khoảng 23% số hộ chăn nuôi không có bất kì hình thức xử lý nước thải
nào [6]. Nói về chăn nuôi thì có rất nhiều loại như gia súc (heo, bò,…), gia cầm (gà, vịt,
ngỗng,…), trong đó thì chăn nuôi heo là chiếm tỉ trọng cao nhất, có thể nói hầu hết các
tỉnh thành của nước ta đều có chăn nuôi heo và thành phố Hồ Chí Minh cũng không
phải là ngoại lệ, mặc dù là trung tâm công nghiệp lớn của cả nước nhưng không đồng
nghĩa với việc là thành phố Hồ Chí Minh chỉ nhập hàng hóa như thịt heo, rau quả…của
các tỉnh lân cận. Các quận huyện ngoại thành như Hóc Môn, Củ Chi, Bình Chánh,..là
những quận huyện nổi tiếng về trồng rau, chăn nuôi bò và đặc biệt là chăn nuôi heo,
chăn nuôi heo ở đây chủ yếu là theo quy mô hộ gia đình đồng thời có xây hầm biogas,
người dân xây hầm biogas ngoài mục đích sử dụng khí sinh học cho chạy máy phát
điện, nấu nướng, chất thải của động vật có thể sử dụng làm phân bón cho cây trồng đồng
thời còn để xử lý nước thải nhưng nước thải sau hầm biogas vẫn còn các chất ô nhiễm
với nồng độ cao, vượt tiêu chuẩn cho phép của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
1.4.3. Đặc điểm nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas và ảnh hưởng đến
môi trường
Cụ thể hơn, trong thành phần rắn của nước thải của chăn nuôi heo sau hầm biogas
thì các hợp chất hữu cơ như: Hydrocacbon, axit amin,…chiếm khoảng 70 – 80%, còn
lại là các chất vô cơ: Muối chlorua, sunfat, cát,…Ngoài ra, hàm lượng Nito và Photpho
còn khá cao do heo hấp thụ kém và sau khi qua hầm biogas thì chỉ xử lý được một phần
nhỏ. Nito tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: NH4
+
, NO2
-
, NO3
-
. Nếu như ta không xử
lý tốt Nito dạng Ammoni (NH4
+
) thì chúng sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường và sức
khỏe con người. Bản thân ammoni thì không độc nhưng khi tích lũy trong nước quá lâu
thì sẽ tạo các dẫn xuất Nitrit (NO2
-
), Nitrat (NO3
-
).Hai dẫn xuất này khi xâm nhập vào
chuỗi thức ăn thì sẽ gây một số bệnh cho con người: Nitrat thì gây bệnh thiếu vitamin
và có thể kết hợp với các amin gây ra bệnh ung thư, còn nitrit thì làm giảm oxy trong
máu [11]. Còn về Photpho, photpho chủ yếu được sinh ra chủ yếu từ qua trình tiêu thụ
thức ăn chiếm khoảng 0,25 – 1,4% và một ít trong nước tiểu của heo, photpho tồn tại ở

34. 22
nhiều dạng: Orthophotphat (HPO4
2-
, H2PO4, PO4
3-
), metaphotphat (hay polyphotphat
PO4
3-
) và photphat hữu cơ. Đặc biệt hơn hết là nước thải sau hầm biogas có rất nhiều vi
sinh vật gây bệnh. Chính vì vậy khi không xử lý tốt thì sẽ gây ô nhiễm môi trường nước,
không khí. Ô nhiễm môi trường nước: Phú dưỡng nguồn nước mặt, làm giảm lượng oxy
hòa tan, gây thiếu oxy cho thủy sinh vật, làm giảm hệ sinh thái vùng, cản trở quá trình
tự làm sạch của sông, suối, ao, hồ, nghiêm trọng hơn khi chúng xâm nhập vào nguồn
nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước ngầm dẫn đến suy giảm lượng nước sạch và đồng
thời gây ảnh hưởng trực tiếp lên sức khỏe con người. Ô nhiễm môi trường không khí,
các khí chủ yếu là: NH3, H2S, CH4 và CO2. Những khí này gây mùi hôi thối trong hầu
hết khu vực chăn nuôi, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, sức khỏe con người và các
loài động vật khác. Ngoài ra thì theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO),
chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng Nito oxit (N2O) trong khí quyển. Đây
là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2.
Cùng với các loại khí khác như CO2, CH4,… gây nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất
nóng lên.
+ Thành phần nước thải chăn nuôi heo sau hầm biogas:
Bảng 1.1: Thành phần nước thải
(Trích từ Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012)
STT Thông số Đơn vị
Khoảng
giá trị
QCVN
40:2011/BTNMT
cột B
1 BOD5 mg/l 192 – 582 50
2 COD mg/l 264 – 789 150
3 SS mg/l 188 – 821 100
4 VSS mg/l 123 – 499 -
5 N-NH4
+
mg/l 106 – 421 10
6 TKN mg/l 335 – 712 -
7 TP mg/l 122 - 492 6

35. 23
1.5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sau hầm Biogas
Nước thải sau hầm Biogas có thể xử lý bằng các phương pháp như cơ học và sinh
học.
1.5.1. Phương pháp cơ học
Phương pháp xử lý cơ học thường loại bỏ các hợp chất không hoà tan và một phần
các chất ở dạng keo ra khỏi nước bằng cách lắng hoặc lọc. Phương pháp này chủ yếu
loại bỏ các chất không hoà tan trong nước thải sau hầm Biogas nên giảm được một phần
các chất cặn bã trong nước thải và giảm một ít lượng BOD trong nước thải. Phương
pháp này chỉ là bước xử lý sơ bộ để khi qua giai đoạn xử lý sinh học được thuận lợi
hơn.
1.5.2. Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là phương pháp dựa trên khả năng
sống và hoạt động của vi sinh vật trong nước thải. Do kết quả của quá trình sinh trưởng
và phát triển của chúng mà các chất bẩn hữu cơ được chúng phân huỷ thành các hợp
chất đơn giản hơn, ít độc hơn, chất vô cơ hoặc là các khí ít độc hại hơn.
Các công trình xử lý sinh học có thể chia thành 2 nhóm chính: Các công trình xử
lý sinh học trong điều kiện tự nhiên và các công trình xử lý sinh học trong điều kiện
nhân tạo.
1.5.2.1. Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiện
Phương pháp xử lý sinh học này là thường dựa vào khả năng tự làm sạch của nước.
Việc xử lý nước thải sau hầm Biogas này thường thực hiện trên các công trình như: bãi
lọc ngầm trồng cây, hồ sinh học bỏ bèo tây…Nước thải sau hầm Biogas thường có hàm
lượng chất hữu cơ chiếm đa số nên khi sử dụng phương pháp xử lý sinh học trong điều
kiện tự nhiên cũng giảm đáng kể các hợp chất hữu cơ trong nước thải và một phần các
hợp chất nito và photpho.
1.5.2.2. Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo
a. Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí
Phương pháp xử lý sinh học kị khí là phương pháp dùng để ổn định bùn vi sinh để
vi sinh vật kỵ khí phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy, sản phẩm

36. 24
của quá trình phân huỷ kị khí này thường là hỗn hợp khí trong đó chủ yếu là CH4 và
CO2. Các công trình thường sử dụng để xử lý sinh học kỵ khí là bể lọc kỵ khí, bể kị khí
…Phương pháp xử lý sinh học kỵ khí này có ưu điểm là loại bỏ các hợp chất hữu cơ và
chất dinh dưỡng cao kể cả khi nước thải có thành phần tải lượng chất hữu cơ cao.
Phương pháp này thường tốn ít năng lượng, thiết bị hoạt động đơn giản, diện tích mặt
bằng nhỏ và lượng bùn sinh ra ít. Tuy nhiên phương pháp xử lý sinh học kỵ khí này vẫn
có một số nhược điểm như quá trình khởi động hệ thống lâu vì để tránh hiện tượng sốc
tải và quá trình hoạt động của nó sinh ra mùi hôi (H2S) làm ảnh hường đến không khí
xung quanh.
Bể lọc kỵ khí (UASB: Upflow Anaerobic sludge Blanket): là công trình được là
bằng bê tông, thép không gỉ ,thuộc loại bể kị khí dòng chảy ngược, dòng nước đi từ dưới
lên trên đi qua lớp đệm bùn trong đó bao gồm các sinh khối dưới dạng các hạt nhỏ hay
hạt lớn, giải pháp này cho phép nước thải tiếp xúc với các hạt bùn.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí xảy ra khi (bùn + nước thải) tạo ra
khí (70 – 80% CH4).
Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên mặt bể
tạo thành dạng hạt lơ lửng. Tại đây quá trình này, bùn tiếp xúc với các chất hữu cơ có
trong nước thải và quá trình phân huỷ xảy ra tích cực. Các loại khí sinh ra trong điều kiện
kị khí chủ yếu là CO2 và CH4, sẽ tạo ra dòng tuần hoàn cục bộ nên giúp cho việc hình
thành các hạt bùn hoạt tính. Một số bọt khí và bùn hoạt tính có bọt khí bám vào sẽ nổi
lên bề mặt, khi gặp lớp lưới chắn phía dưới, các bọt khí sẽ vỡ ra và hạt bùn được tách ra,
sau đó lắng xuống dưới. Để giữ lớp bùn ở trạng thái lơ lửng thì vận tốc dòng hướng lên
nên giữ ở khoảng 0,6 - 0,9 m/h.
b. Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí
Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là dựa trên sự
hoạt động của vi sinh vật hiếu khí có sự cung cấp oxy để vi sinh vật hoạt động và phát
triển. Quá trình của vi sinh vật hoạt gồm quá trình dị dưỡng sử dụng chất hữu cơ và chất
dinh dưỡng để xây dựng tế bào và sinh trưởng. Các công trình sử dụng để xử lý nước
thải sinh học hiếu khí: bể bùn hoạt tính Aeroten, mương oxy hoá, màng lọc sinh học,
xử lý nước thải theo mẻ SBR…

37. 25
Bể bùn hoạt tính Aeroten: Aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ
nhật hoặc hình tròn, cũng có trường hợp chế tạo các aeroten bằng thép hình khối trụ.
Thông dụng nhất hiện nay là bể hình khối chữ nhật. Nước thải chảy suốt chiều dài của
bể và được sục khí, đảo trộn nhằm tăng cường lượng oxy hoà tan và tăng cường quá
trình oxy hoá các chất bẩn hữu cơ được nhanh hơn. Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn
chứa phần lớn các chất hoà tan ở dạng hoà tan cùng các loại chất lơ lửng đi vào bể. Các
chất lơ lửng này là một số chất rắn và các chất không phải ở dạng hoà tan. Các chất này
sẽ là nơi để vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần dần hình thành các
hạt bông cặn. Các bông cặn này dần dần lớn và lơ lửng trong nước, các hạt bông này
được coi là bùn hoạt tính, chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải cũng là nơi cư trú
của vi sinh vật. Trong nước thải các hợp chất hữu cơ bị oxy hoá tạo thành sản phẩm
cung cấp cho vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước.
Quá trình oxy hoá trong bể Aeroten gồm ba giai đoạn:
- Giai đoạn thứ nhất: Tốc độ oxy hoá bằng tốc độ tiêu thụ oxy. Ở giai đoạn này bùn
hoạt tính hình thành và phát triển. Vi sinh vật sinh trưởng mạnh dẫn đến tăng lượng
oxy cao.
- Giai đoạn thứ hai: Vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy gần như ít
thay đổi. Chính giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân huỷ nhất.
- Giai đoạn thứ ba: Sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hoá cầm chừng và có xu
hướng giảm, tốc độ tiêu thụ của oxy tăng lên.
Mương oxy hoá (Oxidation ditch): là một dạng aeroten khuấy trộn hoà chỉnh,
làm việc trong điều kiện hiếu khí kéo dài với bùn hoạt tính chuyển động tuần hoàn trong
mương. Nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ cao BOD20 khoảng từ 1000 đến
5000 mg O2/l có thể đưa vào mương oxy hoá để xử lý.
Màng lọc sinh học: là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật bám vào vật
liệu màng, vi sinh vật sẽ oxy hoá các hợp chất hữu cơ bẩn trong nước thải. Màng sinh
học là tập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tuỳ tiện.
Màng này thường dày khoảng từ 0,1 – 0,4 mm.
Bể SBR (Sequencing Batch Reactor): hệ thống xử lý nước thải sinh học chứa
chất hữu cơ và nito, xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn. Hệ

38. 26
thống gồm 5 pha diễn ra liên tục và lần lượt theo thứ tự: Fill (làm đầy), React (Pha phản
ứng, thổi khí), settle (lắng), Draw (rút nước), Idling (ngưng).
- Fill (làm đầy): Nước thải được bơm vào bể SBR trong thời gian 1 – 3 giờ, trong
bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD
đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy – sục khí,
tạ môi trường thiếu khí và hiếu khí trong bể, tạo điều kiện cho hệ vi sinh vật phát triển
và hoạt động mạnh mẽ, trong bể diễn ra quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ, loại bỏ
một phần BOD/COD trong nước thải.
- React (pha phản ứng, thổi khí): Tạo phản ứng sinh hoá giữa nước thải và bùn
hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn
hợp. Thời gian pha này thường khoảng 2 giờ, tuỳ thuộc vào chất lượng nước. Pha này
loại bỏ COD, BOD chất nước thải và xử lý các hợp chất nito. Quá trình oxy hoá nitrit
thành nitrat diễn ra như sau:
NH4
+
+ 3/2 O2 NO2
-
+ 2H+
+ H2O (Nitrosomonas)
NO2
-
+ ½ O2 NO3
-
(Nitrobacter)
- Lắng (Settle): Trong pha này ngăn không cho nước thải vào bể SBR, không thực
hiện thổi khí và khuấy trộn trong pha này nhằm mục đích lắng nước trong môi trường
tĩnh hoàn toàn. Pha này cũng là pha khử nito với hiệu suất cao nhất. Thời gian quá trình
diễn ra khoảng 2 giờ. Kết quả của quá trình này là tạo thành 2 lớp: lớp trên là nước và
phần dưới là lớp bùn cặn.
- Rút nước (Draw): Nước sau khi lắng sẽ được tháo phần nước sạch phía trên ra
ngoài còn phần cặn ở dưới lại. Thời gian rút nước trong quá trình này khoảng 0,5 giờ.
- Ngưng (Idle): Quá trình này là thời gian chờ đợi nạp mẻ mới vào.
1.6. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dính bám
Quá trình vi sinh vật dính bám là quá trình vi sinh vật xử lý nước thải thông qua
hoạt động của vi sinh vật dính bám trên các bề mặt giá thể để sinh trưởng và phát triển
tạo thành lớp màng sinh học.

39. 27
1.6.1. Cấu tạo lớp màng vi sinh vật
Màng vi sinh là tập hợp các vi sinh vật là những loài sinh ra các polysacarit có
tính chất như là các chất dẻo (gọi là polymer sinh học), tạo thành màng (màng sinh học),
màng này được tạo ra do quá trình trao đổi chất và phân huỷ tế bào của vi sinh vật.
1.6.2. Cơ chế hình thành lớp màng vi sinh vật và hiện tượng tróc màng
Nước thải khi chảy qua bề mặt màng sẽ mang theo các vi sinh vật, các vi sinh vật
này sinh ra các polysacarit để dính vào các bề mặt giá thể màng. Các vi sinh vật này
ngày càng phát triển và bao phủ toàn bề mặt giá thể. Lớp màng này ngày càng dày dần
dần lên và thực chất nó là sinh khối của vi sinh vật dính bám hay có cố định trên các
chất mang của nó. Lớp màng này dần dần dày lên thì vi sinh vật ít được tiếp xúc vào
phía trong các lớp màng để oxy hoá các chất hữu cơ. Màng này có khả năng oxy hoá
các chất hữu cơ có trong nước thải khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng, màng này cũng
có khả năng hấp phụ các chất bẩn lơ lửng hoặc trứng giun sáng …
Như vậy thì màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau và nó có tính
oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải khi tiếp xúc với màng. Màng dày từ 1 – 3
mm và hơn nữa. Màu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu vàng
xám đến màu nâu tối. Nếu màng quá dày thì các chất dinh dưỡng không khuếch tán vào
bên trong được, làm cho các vi sinh vật không đủ chất dinh dưỡng để sinh trưởng và
phát triển. Sau thời gian thì các màng này sẽ già và chết đi làm cho màng bị tróc ra.

40. 28
1.6.3. Cơ chế trao đổi trên lớp màng sinh học
Hình 1.10 : Cơ chế trao đổi chất của màng vi sinh vật
Lớp màng vi sinh vật chia thành hai vùng: vùng hiếu khí và vùng thiếu khí. Vùng
hiếu khí ở phía ngoài, cơ chất sẽ bị oxy hoá bởi các vi sinh vật với sự tham gia của O2
để tạo ra CO2, NO2
-
, NO3
-
… Vùng thiếu khí ở bên trong thì sẽ xảy ra quá trình khử
nitrat hoá để tạo thành khí nito hoặc khử sulfate thành khí.
1.6.4. Hệ vi sinh vật trên màng sinh học
Màng sinh học được cấu tạo chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí và các phin lọc sinh
học. Ngoài các vi khuẩn hiếu khí thì trên màng còn có các vi khuẩn tuỳ tiện và kị khí.
Lớp ngoài cùng của màng là lớp hiếu khí, lớp này có các trực khuẩn phổ biến như
Bacillus, Nitrobacter, Nitrosomonas. Lớp giữa là lớp có các vi khuẩn tuỳ tiện, như
Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Micrococcus và cả Bacillus. Lớp màng sâu
bên trong là lớp màng kị khí, loại vi khuẩn chủ yếu ở lớp màng này là vi khuẩn khử lưu
huỳnh và khử nitrat hoá Desulfovibrio.
Phía dưới cùng là lớp quần thể vi sinh vật bao gồm các loài động vật nguyên sinh
và một số sinh vật khác. Chúng sử dụng các VSV và một phần màng sinh học để làm
nguồn thức ăn, qua đó tạo thành các lỗ nhỏ trên bề mặt chất mang. Các VSV tồn tại trên
màng đóng vai trò như bùn hoạt tính như trong các công nghệ xử lý sinh học truyền
thống.

41. 29
1.6.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình màng sinh học bám dính
 Tải trọng chất hữu cơ
Sinh khối dị dưỡng không cần thiết cho sự tham gia của các VSV nitrat hóa các
hợp chất, nhưng các VSV dị dưỡng (các VSV sử dụng cacbon hữu cơ cho sự hình thành
mô tế bào) hình thành màng sinh học cho các VSV nitrat hóa bám dính vào các màng
đó. Các VSV dị dưỡng thường sinh trưởng nhanh hơn các VSV nitrat hóa khi hàm lượng
BOD có trong nước thải cao.Vì thế, kết quả là các VSV dị dưỡng sẽ phát triển mạnh
hơn các VSV nitrat hóa và có thể làm cho quá trình nitrat hóa dừng lại.
 Nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nitrat hoá của vi sinh vật và quá trình
này chỉ xảy ra trong khoảng nhiệt độ từ 40
C - 450
C. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ sẽ tăng
đối với VSV nitrat hoá.
 pH
pH có ảnh hưởng tới tốc độ nitrat hóa, khi pH trong khoảng 7,2 - 9,0 thì tốc độ
nitrat hoá sẽ đạt tốc độ cực đại. Đối với quá trình khử nitrat hóa thì pH không ảnh hưởng.
 Hàm lượng oxy hòa tan
Tốc độ phát triển của các VSV nitrat hóa và quá trình nitrat hóa trong hệ thống
xử lý nước thải thì phụ thuộc vào hàm lượng oxy hoà tan. Để hệ thống xử lý nước thải
được hoạt động ổn định thì hàm lượng DO trong bể phải duy trì được khoảng 0,5 - 2,5
mg/l. Vi khuẩn Nitrosomonas có tốc độ sinh trưởng không bị giới hạn khi hàm lượng
DO lớn hơn 1mg/l. Khi hàm lượng DO trong bể tăng thì làm cho tốc độ khử nitrat hoá
của VSV giảm, do đó hàm lượng DO sẽ làm ngăn cản quá trình nitrat hoá của VSV
 Vật liệu lọc
Diện tích tiếp xúc của vật liệu lọc càng lớn thì VSV sẽ càng dễ dàng dính bám,
dẫn đến mật độ VSV trên vật liệu càng lớn, do đó hiệu quả xử lý sẽ tăng đáng kể.
 Ảnh hưởng của kim loại nặng
Kim loại nặng trong nước thải cao sẽ gây ức chế hoạt động của VSV, làm VSV
sinh trưởng và phát triển chậm, thậm chí nếu hàm lượng quá cao sẽ gây chết VSV trên

42. 30
màng. Trong điều kiện giàu oxy, kim loại nặng sẽ đóng vai trò thúc đẩy sự hình thành
VSV dạng sợi, làm cho bùn bị trương phồng và khó lắng.
1.7. Công nghệ AAO
1.7.1. Khái quát về công nghệ AAO
Hình 1.11 : Công nghệ AAO
Hiện nay công nghệ xử lý nước thải có rất nhiều công nghệ khác nhau, trong đó
có công nghệ AAO. Để xử lý nước thải đạt hiệu quả tốt hơn người ta đã nghiên cứu vật
liệu làm giá thể để sử dụng trong việc xử lý nước thải đó là áp dụng quá trình sinh
trưởng dính bám của vi sinh vật để loại bỏ chất thải có trong nước thải, trong đó có sử
dụng vật liệu đệm. Công nghệ AAO với vật liệu đệm trong nghiên cứu là quá trình mang
bản chất vi sinh vật sinh trưởng bám dính vào các vật liệu đệm bao gồm giai đoạn kị
khí (Anaerobic) tiếp đến là giai đoạn thiếu khí (Anoxic) và cuối cùng là giai đoạn hiếu
khí (Oxic). Công nghệ AAO với vật liệu đệm này là quá trình có sự khác biệt với công
nghệ AAO truyền thống là vi sinh vật phát triển và dính bám vào bề mặt chất mang, còn
AAO truyền thống là vi sinh vật sinh trưởng phát triển bám vào các hạt rắn lơ lửng ở
trong nước thải và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân huỷ các chất hữu
cơ trong nước bị nhiễm bẩn, nếu hạt bông được khuấy đảo hoặc thổi khí thì nó dần lớn
lên do hấp thụ các tế bào vi sinh, hạt chất rắn lơ lửng nhỏ, các nguyên sinh động vật và
các chất độc. Những hạt bông này không được thổi khí các chất hữu cơ này làm cơ chất
cho vi sinh vật khi nước cạn kiệt thì nó sẽ lắng xuống tạo thành bùn hoạt tính. Hệ thống
này thì thực hiện quá trình loại bỏ cacbon hữu cơ, khử nitrat, nitrat hoá và loại bỏ
photpho. Trong hệ thống này nước đựơc tuần hoàn từ bể hiếu khí về bể thiếu khí để khử
nitrat được hiệu quả hơn, bùn thì được tuần hoàn từ bể lắng về bể kị khí để xử lý lượng
photpho còn lại. Vi khuẩn nitrat hoá có vai trò quan trọng trong việc loại bỏ nito và

43. 31
VSV tích luỹ photpho có vai trò quan trọng trong việc tích luỹ photpho. Để loại bỏ được
nito và photpho các loại vi khuẩn này đòi hỏi phải có nguồn cacbon (COD) làm cơ chất
để thực hiện các phản ứng của chúng. Vì vậy, giá trị COD là yếu tố cần thiết đối với vi
khuẩn này để loại bỏ nito và photpho, nên giá trị C/N hoặc C/P của dòng vào phải phù
hợp để vi khuẩn thích nghi được và sinh trưởng để loại bỏ nito và photpho. Vì thế trong
hệ thống phải duy trì hàm lượng COD cho phù hợp vì cả hai vi khuẩn đều sử dụng
nguồn cacbon (COD) làm cơ chất cho mình để loại bỏ nito và photpho.
Quá trình vật liệu điệm làm giá thể để vi sinh vật dính bám vào trong hệ thống này
có một ưu điểm như:
 Lượng bùn sinh ra ít hơn so với hệ thống sử dụng bùn hoạt tính truyền thống
 Khả năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ, nito và photpho cao hơn khi sử dụng bùn
hoạt tính.
 Chi phí cho năng lượng ít tốn kém hơn
 Có khả năng chịu được tải trọng chất hữu cơ cao
Tuy nhiên quá trình dính bám của vi sinh vật này cũng có nhược điểm là khi các
phần tử trên lớp màng của bể kị khí mà bị vỡ ra thì có khả năng là lắng kém làm cho
nước dòng ra của bể kị khí có độ đục cao [28].
Sử dụng công nghệ AAO với giá thể xơ dừa trong xử lý nước thải chăn nuôi heo
sau hầm biogas có nhiều ưu điểm như:
 Công nghệ này có thể làm giảm các chất hữu cơ ô nhiễm trong nước thải và giảm
được hàm lượng các chất dinh dưỡng dư trong nước.
 Tiết kiệm được năng lượng.
 Sử dụng công nghệ kị khí thì nó hoạt động tốt kể cả nước thải có tải trọng chất
hữu cơ cao, nên tiết kiệm được diện tích.
Trong mô hình AAO, quá trình phân huỷ chất hữu cơ và loại bỏ chất dinh dưỡng
được loại bỏ diễn ra trong ba ngăn kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí.
Vì vậy việc áp dụng mô hình AAO với giá thể xơ dừa để xử lý nước thải sau hầm
Biogas là khá hợp lý.

44. 32
1.7.2 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải
1.7.2.1 Quá trình phân hủy kỵ khí
a. Cơ sở quá trình phân hủy kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ
trong điều kiện không có oxy phân tử của không khí được thực hiện bởi các VSV kỵ
khí.
Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ trong nước thải có thể chia thành
bốn giai đoạn xảy ra như sau:
+ Giai đoạn thủy phân: VSV tiết ra các enzyme thuỷ phân để phân huỷ các chất
hữu cơ để thủy phân: Các hydratcacbon (kể cả các chất không hòa tan) phức tạp sẽ thành
các đường đơn giản hơn; protein thành albumoz, pepton, peptit, axit amin; lipid thành
glycerin và các axit béo.
+ Giai đoạn axit hoá: Vi khuẩn lên men sẽ chuyển hoá các đường xelulozơ, axit
amin, axit béo tạo thành các axit hữu cơ có phân tử lượng thấp (propionic, butyric,
acetic, lactic...), các alcohol (ethanol, methanol, glycerol), aceton, acetate, CO2, H2,
NH3, H2S và sinh khối mới. Một phần axit béo cũng chuyển thành axit hữu cơ. Giai
đoạn axit hoá này là tạo thành axit làm cho pH có thể xuống dưới 5 và sinh ra mùi hôi.
+ Giai đoạn acetic hoá: Các axit hữu cơ và các chất tan có chứa nito của giai
đoạn axit hoá bị phân huỷ thành acetate, amin, muối của axit cacbonic, một lượng nhỏ
hỗn hợp khí CO2, H2 và tạo ra sinh khối mới.
+ Giai đoạn metan hoá: là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân huỷ kỵ khí.
Các vi khuẩn metan hóa như Methanobacillus, Methanococcus, Methanobacterium và
Methanosarcina sẽ chuyển hoá các sản phẩm của giai đoạn acetic hoá thành hỗn hợp
các khí chủ yếu là CH4 và CO2.Ngoài ra còn tạo thành một số khí khác như H2, N2, H2S
và một ít muối khoáng làm cho pH của môi trường tăng lên chuyển sang môi trường
kiềm. Các amin tạo thành sẽ tác dụng với CO2 tạo thành các muối cacbon, tạo cho môi
trường có tính đệm rất tốt, khi cho thêm nhiều axit vào môi trường thì nồng độ H+
vẫn
không thay đổi.

45. 33
Vi khuẩn metan được chia làm hai nhóm phụ:
Nhóm vi khuẩn metan hydrogenotrophic là sử dụng hydro hoá tự dưỡng: chuyển
hoá H2 và CO2 thành CH4:
CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O (1.1)
Nhóm vi khuẩn metan hydrogenotrophic giúp duy trì được áp suất riêng phần
thấp cần thiết để VSV chuyển hoá axit bay hơi và alcohol thành acetate.
Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic, còn gọi là vi khuẩn phân giải acetate, chúng
chuyển hoá acetate thành CH4 và CO2:
CH3COOH  CH4 + CO2 (1.2)
Hình 1.12 Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí
Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí tạo thành sản phẩm
cuối cùng là hỗn hợp khí, trong đó CH4 chiếm tới 60 - 75%. Quá trình này còn gọi là
quá trình lên men metan.
Chất hữu cơ phức tạp (hydratcacbon, protein, lipid)
Chất hữu cơ đơn giản
(đường, peptit, axit amin)
Axit bay hơi
(Propionic, butyric…)
H2, CO2 Acetate
CH4, CO2

46. 34
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí hay là quá trình lên men
metan là một quá trình khá phức tạp. Quá trình phân huỷ này có rất nhiều loại vi khuẩn
kỵ khí bắt buộc và không bắt buộc tham gia vào quá trình phân huỷ các chất hữu cơ.
VK có thể tiến hành phân hủy cơ chất ở 3 thang nhiệt độ: 10o
C – 150
C, 30 – 400
C và
trên 45o
C. Các vi khuẩn tham gia vào quá trình này được chia làm hai nhóm là nhóm vi
khuẩn không sinh metan và nhóm vi khuẩn sinh metan. Nhóm vi khuẩn sinh metan sống
kị khí nghiêm ngặt, rất nhạy cảm với oxy, sinh trưởng và phát triển rất chậm, nó rất dễ
bị ức chế bởi sự có mặt của các kim loại nặng với nồng cao có trong môi trường. Nguồn
cacbon của chúng là các hợp chất hữu cơ, vô cơ đơn giản như axit formic, butyric,
metanol, etanol, H2, CO2, CO. Nhóm vi khuẩn sinh khí metan phát triển bình thường
trong điều kiện môi trường có đủ CO2 và các hợp chất chứa nito. Nguồn chất dinh dưỡng
nito tốt nhất để vi khuẩn sử dụng là amon cacbonat và amon clorua. Đặc biệt là các hợp
chất axit amin chứa nito thì vi khuẩn sinh metan không sử dụng nito. Quá trình lên men
được tiến hành một cách tự nhiên thì hàm lượng nito cần thiết trong môi trường phải
theo tỷ lệ C/N là 20:1.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học kỵ khí
Quá trình xử lý kỵ khí là quá trình phân huỷ do hoạt động của vi khuẩn metan để
phân huỷ các chất hữu cơ, vi khuẩn metan thì phát triển rất chậm so với vi khuẩn hiếu
khí, nên nó cần nhiều thời gian để thích nghi với sự thay đổi tải trọng, nhiệt độ, và
những điều kiện khác. Vì vậy, khi thiết kế và vận hành các hệ thống phải xem xét tất cả
các điều kiện môi trường tối ưu liên quan đến hoạt động của vi khuẩn để quá trình xử
lý đạt hiệu quả cao.
 Nhiệt độ
Vi khuẩn làm việc trong điều kiện kị khí (không có oxy) đòi hỏi phải nghiêm
ngặt vì nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý của hệ thống.
Vi khuẩn mesophilic có tốc độ chuyển hoá cực đại tại nhiệt độ 35 - 40o
C và vi
khuẩn thermophilic là 55 - 60o
C. Tốc độ phản ứng của các vi khuẩn giảm khi nằm ngoài
khoảng nhiệt độ trên. Nhìn chung khi thiết kế hệ thống người ta thường thiết kế theo
mức của vi khuẩn mesophilic hoặc thấp hơn.

47. 35
 Ảnh hưởng của oxy và các chất ức chế
Trong quá trình phân huỷ kỵ khí thì điều kiện đầu tiên là phải không có mặt của
oxy. Vì có một lượng nhỏ oxy thì cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn
và các loại sinh vật kị khí khác. Vì vậy, khi xây bể thì bể phải được xây kín và khí metan
sinh ra được thu lại để làm nguồn nhiệt.
 Ảnh hưởng của chất dinh dưỡng
Các VSV kỵ khí cũng giống các VSV hiếu khí, chúng cần các chất dinh dưỡng
chủ yếu bao gồm N, P, K, S, Mg, Ca, Fe, Na, Cl và các chất vi lượng Zn, Mn, Mo, Se,
Co, Cu, Ni để sinh trưởng và phát triển. Tỷ lệ chất dinh dưỡng cần cho VSV hiếu khí
phát triển là COD:N:P = 200:5:1. Nếu tỷ lệ không đủ thì cần phải bổ sung chất dinh
dưỡng.
 Ảnh hưởng của pH
Trong quá trình kỵ khí thì pH là một yếu tố quan trọng đối với sự hoạt động phân
huỷ của vi khuẩn, vi khuẩn metan hoạt động tốt ở pH từ 6,6 - 7,6 nhưng tối ưu là 7,0 -
7,2. Tuy nhiên nếu pH giảm xuống dưới 6,2 thì có thể làm nguy hại đối với vi khuẩn
metan
 Ảnh hưởng của độc chất
Đối với quá trình kỵ khí thì độc chất cũng được coi là một yếu tố quan trọng ảnh
hưởng đến xấu quá trình xử lý kỵ khí như muối vô cơ, chất hữu cơ độc hại hoặc các kim
loại nặng. Tính độc của kim loại nặng tác dụng lên hệ vi sinh này được xác định như
sau: Cr > Cu > Zn > Cd > Ni. Kim loại này có giới hạn nồng độ cho phép lên vi sinh
như sau là: Cr: 690 mg/l, Cu: 500 mg/l, Pb: 900 mg/l, Zn: 590 mg/l, Ni: 73 mg/l.
1.7.2.2. Quá trình phân huỷ thiếu khí
a. Cơ sở của quá trình phân huỷ thiếu khí
Trong nước thải, cùng với sự có mặt của nito và photpho là nguyên chính chính
gây nên hiện tượng phú dưỡng hoá trong nước. Vì vậy chúng ta cần loại bỏ nito, photpho
cùng với các chất hữu cơ trong quá trình xử lý nước thải. Trong bể thiếu khí các vi sinh
vật sẽ xử lý Niơ và Phopho như sau: