Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu vai trò của vi sinh vật trong quá trình xử lí nước thải trên mô hình hợp khối aeroten và lọc sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Anh Dũng

NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI TRÊN MÔ HÌNH HỢP KHỐI AEROTEN VÀ LỌC SINH HỌC

Chuyên ngành: Vi sinh vật học Mã số: 60 42 40

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.Lương Đức Phẩm

Thành phố Hồ Chí Minh - 2010

Lời cảm ơn

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lương Đức Phẩm, người đã tận tình

hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến khoa sinh trường ĐHSPTPHCM, chủ nhiệm bộ môn Vi

sinh TS. Trần Thanh Thủy đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn những thầy, cô đã giảng dạy và truyền thụ cho tôi những kiến thức quý

báu trong toàn bộ quá trình học tập tại trường.

Con xin chân thành cảm ơn ông bà, cha mẹ và những người thân trong gia đình đã đã chăm sóc,

nuôi dạy con thành người.

Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn những anh, chị, bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong thời

gian học tập và nghiên cứu.

Tp. HCM, ngày…..tháng….năm…..

Nguyễn Anh Dũng

Lời cam đoan

Tôi, Nguyễn Anh Dũng xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các

số liệu nêu ra và trích dẫn trong luận văn là trung thực. Toàn bộ kết quả nghiên cứu của luận văn chưa

từng được công bố tại bất cứ công trình nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Anh Dũng

Mở Đầu

1. Tính cấp thiết của đề tài

Sự sống xuất hiện trên hành tinh chúng ta bắt nguồn từ nước, đó là những giọt coaxecva cho đến

những động vật đơn bào hay đa bào. Con người cũng không nằm ngoài quy luật tiến hóa đó nên muốn

tồn tại thì nước là nhu cầu hàng đầu bên cạnh những nhu cầu khác. Chính vì vậy với tình trạng tăng dân

số cùng sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nhất là những nghành chế biến, sản xuất cũng như nhịp độ

đô thị hóa đã và đang gây sức ép vô cùng to lớn đến quỹ nước của hành tinh chúng ta.

Cùng với xu thế phát triển của thế giới, ngày càng nhiều những đô thị mới cùng những khu công

nghiệp mới mọc lên thu hút hàng triệu công nhân lao động, chính vì vậy, nhu cầu sử dụng nguồn nước

cho sinh hoạt và sản xuất ngày càng gia tăng. Điển hình là TP. Hồ Chí Minh, một đô thị được đánh giá

là đô thị lớn nhất nước ta với khoảng 8,5 triệu người, hàng chục khu công nghiệp và hàng trăm những

xí nghiệp nằm rải rác trong thành phố nên nhu cầu sử dụng nước là vô cùng lớn. Tuy nhiên, một thực tế

là phần lớn những xí nghiệp vẫn chưa trang bị hệ thống xử lí nước thải. Nước thải sinh hoạt thì cũng

chỉ xử lí sơ sài qua các bể tự hoại. Những nguồn nước thải này không được xử lí tiếp tục hay có xử lí

nhưng chưa đạt yêu cầu xả thải nhưng vẫn thải trực tiếp thông qua hệ thống cống rãnh rồi vào những hệ

thống kênh rạch gây ô nhiễm trầm trọng (kênh Tàu Hủ, kênh Nhiêu Lộc, kênh Tân Hóa, kênh Ba

Bò…) mà gần đây báo chí gọi đây là những dòng kênh bị bức tử.

Chính vì thực tế trên mà công tác xử lí nước thải đang được đẩy mạnh ở TP. Hồ Chí Minh,

nhiều công trình và giải pháp đang được triển khai trên địa bàn thành phố. Một trong những biện pháp

trên thì phương pháp xử lí nước thải bằng biện pháp sinh học hiếu khí nhân tạo được xử dụng rộng rãi

và có hiệu quả nhất. Đề tài “ Nghiên cứu vai trò của vi sinh vật trong quá trình xử lí nước thải đô thị

trên mô hình hợp khối aeroten và lọc sinh học” nhằm góp một phần nhỏ làm giảm thiểu ô nhiễm môi

trường ở thành phố Hồ Chí Minh.

2. Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu quy trình làm sạch các chất hữu cơ dễ phân hủy nhờ vi sinh vật trong nước thải đô

thị trên kênh Tân Hóa. Bước đầu xử lí chất bẩn chứa Nitơ và Photpho bằng phương pháp bùn hoạt tính

và màng sinh học dựa trên mô hình hợp khối.

3. Nội dung đề tài

- Phân tích các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá sự ô nhiễm của nước thải ở khu vực nghiên cứu.

- Chế tạo mô hình hợp khối 50 lít dùng trong xử lí nước thải.

- Nghiên cứu quá trình làm việc ổn định theo mẻ của mô hình hợp khối.

- Nghiên cứu số lượng, thành phần, hoạt tính sinh học của vi khuẩn trong bùn lơ lửng và màng

sinh học.

- Nghiên cứu quá trình làm việc ổn định theo dòng của mô hình hợp khối.

- Khảo sát khả năng xử lí Nitơ của vi khuẩn trong bùn hoạt tính và màng sinh học.

Chương 1

Tổng quan tài liệu

1.1. Nước thải

Nước thải nói chung là nước đã qua sử dụng vào các mục đích khác nhau của con người như

sinh hoạt, tưới tiêu, dịch vụ, chế biến công nghiệp, chăn nuôi….

Những nguồn nước này sau khi đã qua sử dụng được thải ra môi trường và bị thay đổi nhiều so

với tính chất ban đầu của chúng. Sự thay đổi này thường là làm cho chúng bẩn hơn so với ban đầu.[14]

1.1.1. Các chất gây nhiễm bẩn trong nước thải

Trong nước thải có rất nhiều chất gây bẩn, tùy theo bản chất của chúng mà chia hành hai loại là

chất vô cơ và chất hữu cơ.

1.1.1.1. Chất hữu cơ.

Trong nước thải thì nguồn chất hữu cơ là nguyên nhân chính gây ô nhiễm. Trong nước tự nhiên

thì hàm lượng chất hữu cơ là rất thấp nhưng trong nguồn nước đã qua xử dụng thì hàm lượng chất hữu

cơ là rất cao. Tùy vào khả năng bị phân hủy bởi vi sinh vật mà người ta chia chất hữu cơ thành các

dạng chính khác nhau.[ 5, 14, 23]

a. Chất hữu cơ dễ phân hủy

Là những hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo có nguồn gốc từ động vật và thực

vật….Những chất hữu cơ dễ phân hủy này thường gặp nhiều trong nước thải của những nhà máy chế

biến hay từ nước sinh hoạt hằng ngày của khu dân cư…Những chất này thường gặp trong xác bã động

thực vật hay từ phân của con người.[5, 14, 24]

b. Chất hữu cơ khó phân hủy

Các chất này là những chất hữu cơ Clo vòng thơm như hydrocacbua của dầu khí, các chất đa

vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, phospho hữu cơ…[5, 14, 24]

c. Hợp chất hữu cơ có độc tính cao

Những chất hữu cơ có độc tính cao có thường gặp trong những nguồn nước thải của nông

nghiệp, lâm nghiệp dùng nhiều thuốc bảo vệ thực vật hay nguồn nước thải của những nhà máy chưng

cất dầu mỏ, nhà máy hóa chất, phân bón, acquy – chì .v.v…[5, 14, 24]

+ các hợp chất của phenol

PCP (pentaclorophenol) gây độc cho quá trình hô hấp ( WHO đã quy định hàm lượng 2,4

triclophenol và PCP với nước uống là < 1µg/l, và FAO đã quy định <5mg/l với nước nuôi trồng thủy

sản).[5, 11,14]

+ Các chất bảo vệ thực vật

Người ta thường chia thành thuốc diệt sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc chống vi khuẩn, thuốc diệt nấm

mốc, thuốc diệt loài gặm nhấm… WHO đã quy định hàm lượng cho phép các chất bảo vệ thực vật

trong nước uống và FAO quy định nồng độ cho phép các chất bảo vệ thực vật trong nước nuôi trồng

thủy sản: hàm lượng tổng cộng Clo hữu cơ <0,1µg/l và phospho hữu cơ < 0,2µg/l,[5, 11, 14].

+ Các hợp chất cacbuahydro

Là thành phần chủ yếu của dầu mỏ, khí đốt, chúng có thể là những hợp chất no hay không no, có

mạch vòng hay mạch nhánh…,[5, 11,14].

+ Xà phòng và chất tẩy rửa

Chúng thường là những muối của acid béo bậc cao như natri stearat xử dụng như tác nhân làm

sạch. Xà phòng không phải là tác nhân gây ô nhiễm cơ bản cho nước. Tuy nhiên, các chất tẩy rửa và xà

phòng hàng năm được sản xuất tới 25 triệu tấn/năm nên cho dù chúng ít gây độc cho con người và các

sinh vật nhưng cũng gây ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nước. Mặt khác trong xà phòng cũng có

nhiều polyphotphat nên khi chúng phân hủy thì làm thực vật thủy sinh trong nước phát triển mạnh, [5,

11,14, 24, 34].

+ Tanin và lignin

Đây là hai chất có nguồn gốc thực vật, chúng có nhiều trong nước thải của nhà máy thuộc da và

nhà máy giấy. Các chất này làm cho nước có màu nâu hay đen, có độc tính cao với thực vật thủy sinh

gây ô nhiễm nhiều đến chất lượng nước, [5, 11,14].

1.1.1.2. Các chất vô cơ

Trong nước thải thường chứa nhiều chất vô cơ tùy thuộc vào nguồn nước thải. Ngoài ra trong

nước thải còn chứa nhiều kim loại nặng có độc tính cao.

a. Các chất chứa Nitơ

Các chất chứa Nitơ này là những chất ở các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy protein

trong nước thải.

+ Amoniac

Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất Nitơ hữu cơ, ammoniac hay NH4OH thì chứng tỏ nước mới

bị ô nhiễm. NH3 trong nước sẽ gây độc với cá và sinh vật trong nước. Trong nước thì NH3 tồn tại ở hai dạng là NH3 và (NH4)+ tùy thuộc vào pH của nước vì nó là một base yếu. Cùng với photphat thì

ammoniac làm thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước. Trong nước thải sinh hoạt và nước thải từ các

xí nghiệp chế biến thực phẩm có hàm lượng amon cao 10 – 100mg/l, [5, 11, 14, 24].

+ Nitrit và nitrat

Nếu trong nước có hợp chất Nitơ chủ yếu là nitrit là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn.

Nếu nước chứa hợp chất Nitơ ở dạng nitrat chứng tỏ quá trình phân hủy đã kết thúc. Nitrat sẽ bị phản

nitrat do các vi sinh vật thực hiện thành khí NO, N2O…

Nitrat thường có nồng độ 10mg/l ở nước bị ô nhiễm do chất thải hay phân bón làm cho rong tảo

dễ phát triển. Nitrat khi vào cơ thể sẽ kết hợp với một số chất tạo thành nitroso là chất có khả năng gây

ung thư. Nếu nồng độ cao trong máu thì có thể gây bệnh thiếu máu, [5, 11, 14, 24].

b. Các chất chứa Photpho

Photpho trong nước thường ở dạng ortho là muối photphat của acid photphoric : (H2PO4)-, (HPO4)2-, (PO4)3- từ xác động vật thối rữa hay là phân bón. Ngoài ra photphat trong nước còn là do

những chất tẩy rửa có cứa polyphotphat.

Bản thân photphat không phải là chất gây độc nhưng trong nước thì nó là nguyên nhân gây nước nở

hoa. .[5, 11, 14, 24]

c. Các kim loại nặng

Trong nước thải có thể chứa kim loại nặng có độc tính cao với người và động vật như: chì (Pb),

thủy ngân (Hg), Asen (As), Crom (Cr), Cadimi (Cd)…Trong đó chì và thủy ngân là hai kim loại nặng

rất nguy hiểm thường xuất hiện trong nước thải, [ 14].

Chì có khả năng thâm nhập vào cơ thể sinh vật và tích tụ lại, đặc biệt là ở thực vật thủy sinh thì

chì có thể tích lũy lại với hàm lượng rất cao. ở người hay động vật thì chì ít gây độc cấp tính mà tích

lũy lại ở xương trong thời gian dài, khi đạt đến nồng độ nhất định thì gây độc bằng cách gây ức chế hệ

enzyme trong quá trình trao đổi chất của hồng cầu, gây ảnh hưởng đến não và thậm chí có thể gây chết

người. Chì trong các hợp chất hữu cơ thì gây độc gấp 100 lần so với hợp chất vô cơ chứa chì, [ 5, 11,

14, 23].

Thủy ngân có thể xâm nhập vào cơ thể thông qua nước uống và thực phẩm có nhiễm thủy ngân.

Độc tính của thủy ngân gây ra với con người cũng là do tác dụng kìm hãm hoạt tính của hệ enzyme vì

nó kết hợp với nhóm sulfohydryl của protein. Ngoài ra thủy ngân còn phá hoại màng sinh học và làm

giảm lượng acid ribonuleic trong tế bào. Đối tượng chính gây hại của thủy ngân là hệ thần kinh trung

ương gây mất khả năng tập trung và tính tình thất thường, [ 5, 11, 14, 23].

d. Một số chất khác

Trong thành phần của nước thải còn có một số chất khác là những kim loại hay những gốc của

các muối hòa tan như : Đồng (Cu), Niken (Ni), Kẽm (Zn), Bari (Ba), Bo (B), Molipden (Mo), Antimon (Sb+), Sulphat (SO4)2-, Xianua (CN-), Hidrosulfua H2S.v.v…

Trong đó CN- là rất nguy hiểm, gốc này tồn tại ở dạng muối của acid xianic, muối này có độ bền

rất kém và yếu hơn cả muối của acid cacbonic. Xianua có thể kết hợp với đường trong hoa quả, củ gây

ra vị đắng trong các hạt táo, mơ, đào…, [ 14, 23].

Xianua tự do có độc tính cao hơn so với ở dạng hợp chất, chúng có khả năng tạo phức bền với

các loại enzyme chứa sắt, nó cũng có khả năng tấn công vào liên kết disulfide trong mạch của phân tử

protein. Do sự phong tỏa enzyme chứa sắt cytochrom – oxidase dẫn đến quá trình ngừng hô hấp. Nồng

độ cho phép của WHO với xianua trong nước uống là 70µg/l, còn với các nước EU là 50µg/l,[ 14, 23].

1.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải

1.1.2.1. Chỉ số COD ( nhu cầu oxi hóa học – Chemical Oxigen Demand)

Chỉ số này dùng để xác định hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sự ô nhiễm của nước tự

nhiên. COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu nước thành

CO2 và nước.

Để xác định chỉ số này người ta thường dùng những chất có tính oxi hóa mạnh trong môi

trường acid như kali penmanganat (KMnO4) hay kali bicromat ( K2Cr2O7), trong hai chất trên thì kali

bicromat thường được dùng nhiều hơn vì cho kết quả chính xác hơn, [11, 14, 23, 24, 34].

1.1.2.2. Chỉ tiêu BOD ( Nhu cầu oxi sinh hóa – Biochemical Oxigen Demand)

Nhu cầu oxi sinh hóa là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước nhờ vi sinh

vật. Các vi sinh vật tham gia chính ở đây là những vi khuẩn hoại sinh và quá trình này gọi là quá trình

oxi hóa sinh học.

Chất hữu cơ + O2+ vi sinh vật CO2 + H2O + sinh khối vi sinh vật.

Như vậy, thông qua BOD ta biết những chất hữu cơ dễ phân hủy hay nguồn dinh dưỡng của vi

sinh vật có trong nước thải. Thời gian để vi sinh vật trong nước sử dụng hết những chất hữu cơ này

cũng kéo dài khoảng vài chục ngày hay dài hơn là tùy thuộc vào những điều kiện khác nhau. Thông

thường thì 70% nhu cầu oxi sinh học được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo và

99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21.

Việc xác định BOD rất quan trọng trong việc tính gần đúng lượng oxi cần thiết oxi hóa các chất

hữu cơ dễ phân hủy trong nước thải, làm cơ sở tính toán các công trình xử lí, xác định hiệu suất của

một số quá trình.

Trong xử lí nước thải thì người ta thường xử dụng một chỉ tiêu là BOD5 là lượng oxi cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20oC trong bình tối. Sau khi đã biết được BOD5 thì sẽ biết được BOD20 bằng cách chia cho hệ số biến đổi 0,68 hay dùng công thức tính BODt = Lo ( 1 – e-kt)

Trong đó:

BODt : BOD tại thời điểm t ngày

Lo : BOD cuối cùng

k : Tốc độ phản ứng (d-1) tính theo hệ số e

BOD5 thích hợp cho những nước ôn đới có nhiệt độ thấp nhưng ở những nước nhiệt đới thì

thường dùng chỉ số BOD3 là lượng oxi cần thiết trong 3 ngày đầu khi ủ ở nhiệt độ 30oC.

COD và BOD đều là các chỉ số định lượng chất hữu cơ có trong nước thải có khả năng bị oxi

hóa. Nhưng COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxi hóa bằng nhân tố hóa học còn

BOD thì chỉ thể hiện cho những chất hữu cơ dễ phân hủy có khả năng oxi hóa bằng tác nhân là vi sinh

vật. Vì vậy tỉ số của COD/ BOD là luôn ≥ 1, tỉ số này càng cao thì nước ô nhiễm càng nặng. Nếu

COD/BOD ≤ 2 thì có khả năng xử lí nước bằng phương pháp sinh học hiếu khí, nếu tỉ số này quá cao

thì phải xử lí bằng phương pháp kị khí hay phương pháp hóa lý trước, [11, 14, 23, 24, 34].

1.1.2.3. Oxi hòa tan ( DO – Dissolved Oxigen)

Lượng oxi hòa tan trong nước rất cần cho các sinh vật hiếu khí, thường thì oxi hòa tan trong

nước khoảng 8 – 10mg/l, chiếm 70 – 85% khí oxi bão hòa. Sự hòa tan của oxi trong nước thải phụ

thuộc vào mức độ ô nhiễm chất hữu cơ, hoạt động của giới thủy sinh, hoạt động hóa sinh, hóa học và

vật lý của nước.Trong nước bị ô nhiễm nặng thì oxi thiếu trầm trọng vì dùng nhiều cho các quá trình

hóa sinh, [11, 14, 23].

1.1.2.4. Độ pH

Là chỉ tiêu quan trọng với nước thải vì thông qua thông số này nhằm xác định xem có cần thiết

phải trung hòa hay không. Sự thay đổi của trị số pH làm thay đổi các quá trình hòa tan hay keo tụ, làm

tăng hay giảm vận tốc các quá trình xảy ra trong nước, [14, 23, 24, 34].

1.1.2.4. Hàm lượng chất rắn

Các chất rắn trong nước có thể là các muối vô cơ hòa tan hay không hòa tan, hay các chất hữu

cơ như xác các sinh vật và các chất hữu cơ tổng hợp. Chất rắn trong nước phân thành hai loại là chất rắn qua lọc có đường kính hạt nhỏ hơn 1µm ( chất rắn dạng keo kích thước từ 10-6 – 10-9m và các chất

hòa tan là ion hay phân tử hòa tan) và chất rắn không qua lọc d > 1µm ( rong tảo, vi sinh vật, các hạt

sạn, cát…), [14, 23, 24, 34].

1.1.2.5. Màu

Nước thải thường có màu nâu đen hay màu đỏ nâu. Màu trong nước thải có hai loại là màu biểu

kiến và màu thực thường tạo thành do các chất hữu cơ trong xác động thực vật phân rã, do các kim loại

hòa tan hay ở dạng keo, chất thải công nghiệp gây nên, [14, 23, 24, 34].

1.1.2.6. Độ đục

Độ đục trong nước cũng là do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh

gây ra. Độ đục càng cao thì nước có độ nhiễm bẩn càng cao. Độ đục cũng gây cản trở sự quang hợp và

làm giảm chất lượng nước, [11, 14, 23, 24, 34].

1.1.2.7. Chỉ số Nitơ (N), Photpho (P)

Việc xác định lượng N tổng số và P tổng số là rất quan trọng trong đánh giá nước thải, cũng như

nhờ hai thông số này mà người ta có thể cân đối dinh dưỡng cho quá trình xử lí nước thải bằng bùn

hoạt tính, [11, 14, 23, 24, 34].

1.1.2.8. Hàm lượng Nitơ (N)

Như đã biết trong nước thải luôn có sự hiện diện của các hợp chất chứa N, đó là những chất ở

những giai đoạn khác nhau của sự phân hủy protein như amon, nitrat, nitrit. Việc xác định những chỉ số

này giúp xác định được mức độ và giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải cũng như tìm

hiểu sự có mặt của các vi khuẩn phản nitrat hóa trong nước thải, [11, 14, 23, 24, 34].

1.1.2.9. Hàm lượng Photpho (P)

Photpho trong nước là nguồn dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh và thúc đẩy quá trình phú

dưỡng hóa gây ô nhiễm trầm trọng hơn. Việc xác định P trong nước thải nhằm xác định tỉ số BOD : N :

P từ đó chọn kĩ thuật thích hợp cho quá trình xử lý. Ngoài ra cũng có thể xác lập tỉ số giữa P và N để

đánh giá mức dinh dưỡng có trong nước, [ 14, 23].

1.1.2.10. Chỉ số LC50

Sự xác định chỉ số này dựa trên nguyên tắc các chất độc trong nước ảnh hưởng đến đời sống của

sinh vật hay vật nuôi sống trong nước. Những sinh vật dùng cho thí nghiệm này là cá, bèo tấm, vi

khuẩn, chuột trắng…Những chủng dùng thí nghiệm thì phải nhạy với các chất độc và những chất làm ô

nhiễm có trong nước, [14].

Các đối tượng này phải nhân giống thành dòng thuần để có sự đồng đều về mặt sinh trưởng, sau

đó đưa vào dịch thí nghiệm với các nồng độ khác nhau của nước thải. Sau 96 giờ nuôi thì xác định

nồng độ thấp nhất ảnh hưởng đến 50% sinh vật thì nghiệm. Chỉ số này gọi là LC50 hay LOEC. Qua chỉ

số LC50 thì cho phép xác định nồng độ nước thải thấp nhất gây tác dụng ức chế đến sinh vật thí nghiệm,

đồng thời cũng cho sơ bộ về độc tính của nước thải để đề ra các biện pháp tiếp theo : xác định chất gây

độc, xử lý hấp phụ hay loại bỏ các chất độc, [11, 14, 23, 24, 34]

1.1.2.11. Các chỉ tiêu về vi sinh

Trong nước thải thường nhiễm nhiều loại vi sinh vật có sẵn trong phân người và động vật.

Chúng chủ yếu là những vi khuẩn gây bệnh đường tiêu hóa : tả, lị, thương hàn, vi khuẩn gây ngộ độc

thực phẩm...

Nhóm vi khuẩn đường ruột nhiễm vào trong nước thải có rất nhiều loại chia thành 3 nhóm chính là :

Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli (E. Coli)

Nhóm Streptococus đặc trưng là Streptococcus faecalis

Nhóm Clostridium đặc trưng là Clostridium perfringens

Việc xác định tất cả những loài vi sinh vật trong phân bị hòa tan trong nước thải cũng như

những vi sinh vật gây bệnh là rất khó khăn. Trong đó thì E. coli là đại diện cho nhóm vi khuẩn quan

trọng nhất trong việc đánh giá mức độ vệ sinh cũng như đủ các tiêu chuẩn lí tưởng cho sinh vật chỉ thị,

nó cũng có thể được xác định theo các phương pháp phân tích vi sinh vật học bình thường ở các phòng

thí nghiệm cũng như có thể xác định sơ bộ trong thực địa. Vì vậy mà người ta thường chọn E. coli là vi

sinh vật chỉ thị cho chỉ tiêu vệ sinh, [11, 14, 23, 24, 34].

1.2. Thành phần sinh học của nước thải

Trong nước thải có rất nhiều chất hữu cơ nên có rất nhiều sinh vật sinh sống cùng với vi sinh vật

tạo thành một hệ sinh vật có quan hệ vô cùng mật thiết, [14, 23].

1.2.1. Tảo

Tảo trong nước thải ( trong đó có cả vi khuẩn lam mà trước đây gọi là tảo lam ) được xếp vào

nhóm thực vật nổi của nước. Chúng sống chủ yếu nhờ quang hợp, chúng xử dụng CO2 cùng với N và P

để cấu thành tế bào dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thời cũng thải ra oxy. Trong

nước thải rất giàu N, P nên nước thải là môi trường thích hợp cho tảo tăng sinh khối. Mặt khác, việc

tăng nhanh sinh khối của tảo cũng là nguồn ô nhiễm thứ cấp của nước thải khi tảo chết đi. Khi phát

triển tảo và thực vật thủy sinh làm cho nước tăng độ hiếu khí, [7, 14, 23, 29, 34, 37].

1.2.2. Động vật nguyên sinh

Động vật nguyên sinh thuộc nhóm sinh vật trôi nổi trong nước và là chất chỉ thị cho nước, vì

nếu có sự xuất hiện của chúng chứng tỏ quá trình xử lý đạt hiệu quả và trong nước không có độc tính.

Thức ăn của những động vật nguyên sinh trong nước thải là các vụn hữu cơ, các loại tảo hay vi khuẩn,

[7, 14, 23, 29, 34, 37].

1.2.3. Hệ vi sinh vật của nước thải

Các vi sinh vật là những sinh vật nhỏ bé, đơn bào, tồn tại với số lượng rất lớn trong tự nhiên.

Trong nước thải, vi sinh vật xâm nhập vào thông qua nhiều đường khác nhau : từ phân, nước tiểu, rác

thải sinh hoạt, rác thải bệnh viện, không khí, đất, gió bụi.v.v..., [14].

Hệ vi sinh vật trong nước thải bao gồm nhiều loại : vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xoắn thể, xạ

khuẩn, virut, thực khuẩn thể, nhưng chủ yếu và chiếm số lượng nhiều nhất là vi khuẩn. Vi khuẩn đóng

vai trò cực kì quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ làm sạch nước thải. Theo phương thức

dinh dưỡng vi khuẩn được chia thành hai nhóm chính :

- Vi khuẩn dị dưỡng : là những vi khuẩn sử dụng chất hữu cơ làm nguồn cacbon dinh dưỡng, và

làm nguồn năng lượng để hoạt động sống, xây dựng tế bào, phát triển... Có ba loại vi khuẩn dị dưỡng :

+ Vi khuẩn hiếu khí

+ Vi khuẩn kị khí

+ Vi khuẩn tùy nghi

+, PO4

- Vi khuẩn tự dưỡng : là những vi khuẩn có khả năng tổng hợp các chất hữu cơ từ CO2, H2O, 3- .... nhờ ánh sáng mặt trời hay năng lượng thải ra từ những phản ứng hóa sinh. Những vi NH4

khuẩn thuộc nhóm này bao gồm : vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn khử

H2S.v.v..., [7, 14, 23, 29, 34, 37].

1.3. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí nước thải

Vi sinh vật trong nước thải nói chung là những vi sinh vật hoại sinh và dị dưỡng. Chúng phải sử

dụng những chất hữu cơ có sẵn trong nước thải để phân hủy và chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế

bào, đồng thời làm sạch ô nhiễm, [6, 13, 14].

Các hợp chất hữu cơ nhiễm bẩn của nước thải sẽ được phân hủy đến sản phẩm cuối cùng là CO2

và nước hay tạo thành các loại khí khác nhau : CH4, H2S, Mercaptan, Scatol, Idol, NO2, N2O,

N2.v.v...., [ 6, 13, 14].

Trong nước thải, những chất hữu cơ chủ yếu là những chất hữu cơ hòa tan, ngoài ra còn có

những chất hữu cơ ở dạng keo và phân tán nhỏ ở dạng lơ lửng. Những chất hữu cơ này sẽ tiếp xúc với

bề mặt tế bào vi khuẩn ( trong nước thải thì vi khuẩn chiếm chủ yếu) bằng cách hấp phụ hay keo tụ sinh

học, sau đó sẽ chuyển qua quá trình đồng hóa và dị hóa.

Như vậy quá trình làm sạch nước thải gồm 3 giai đoạn :

- Các chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật

- Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm của nước qua màng bán thấm vào trong tế bào vi sinh

vật.

- Chuyển hóa các chất ở trong nội bào để sinh năng lượng và tổng hợp các vật liệu mới cho tế

bào vi sinh vật.

Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào vi sinh vật diễn ra như sau :

Sau khi vào trong tế bào vi sinh vật, những chất hữu cơ có mạch phân tử còn tương đối dài dài

sẽ được hệ enzyme thủy phân tiếp tục cắt thành những sản trung gian hay sản phẩm cuối cùng dễ sử

dụng như :

+.

Tinh bột sẽ phân cắt bởi enzyme amylase tạo thành đường.

Protein sẽ bị phân cắt bởi enzyme protease tạo thành pepton, axit amin và cuối cùng là NH4

Với chất béo thì enzyme lipase sẽ phân hủy tạo thành axit béo và glycerine.

Các sản phẩm này sẽ được tế bào vi sinh vật sử dụng làm năng lượng hay làm nguyên liệu cho

quá trình tổng hợp tế bào.

Có hai loại quá trình thủy phân hay phân hủy : phân hủy các chất hữu cơ hiếu khí nhờ các vi

sinh vật hiếu khí có sự tham gia của oxy phân tử của không khí và phân hủy kị khí nhờ các vi sinh vật

kị khí không có sự tham gia của oxy phân tử, [13, 14, 23].

Những cơ chất ở đây là những chất hữu cơ hòa tan trong nước thải vì vậy thể hiện bằng BOD.

Có thể coi BOD là nguồn cơ chất dinh dưỡng cacbon của vi sinh vật trong nước thải. Chính nhờ hoạt

động sống của vi sinh vật thì các chất nhiễm bẩn trong nước thải được làm sạch và đồng thời một phần +, PO43- và các trong số đó được vi sinh vật sử dụng để tăng sinh khối nhờ chúng đồng hóa BOD, NH4

ion kim loại. Trong số này BOD là nguồn thức ăn chính của các chủng vi sinh vật dị dưỡng và là mục +, PO43- nếu thiếu trong nước thải cần phải bổ sung để cân đối tiêu làm sạch trước tiên. Các nguồn NH4

dinh dưỡng cho các vi sinh vật hoạt động, nếu thừa thì cần xử lí riêng. Các ion kim loại cũng vậy, nếu

các vi sinh vật sử dụng để tăng sinh khối còn dư thì phải xử lí riêng, [6,13, 14, 23, 29, 34].

1.3.1. Quá trình phân hủy hiếu khí

Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là do các vi sinh vật hoại sinh hiếu khí hoạt động cần

có oxi của không khí để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước.

Những vi sinh vật phải có khả năng sinh tổng hợp những enzyme tương ứng với những chất hữu

cơ trong nước thải : để phân giải protein thì phải có enzyme protease, phân giải tinh bột thì phải có

enzyme amylase, hay phân giải chất béo thì phải có enzyme lipase....Những ezyme này ở vi sinh vật

hiếu khí gồm có hai cấu tử là nhóm chính và nhóm phụ. Nhóm phụ là – coenzyme gồm flavin – adenin

– dinucleotid (FAD) có vai trò quan trọng vì chúng xúc tác các phản ứng oxy hóa khử, [6, 13,14, 23,

29].

Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy hiếu khí :

- Phải đủ lượng oxy hòa tan ở trong nước để cung cấp cho đời sống vi sinh vật và các phản ứng

oxy hóa – khử, [14].

- Các chất hữu cơ có trong nước ở dạng hòa tan thì vi sinh vật sẽ phân hủy nhanh hơn, [14]. - Nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật hoạt động là 20 – 40oC, tối ưu là 25 – 35oC, nhiệt độ thấp

nhất vào mùa đông là 12oC, [14].

Oxy hòa tan để cung cấp cho quá trình sống của vi sinh vật trong nước, ngoài lượng oxy hòa tan

tự nhiên thì còn cần bổ sung oxy trong những công trình xử lí nước thải, [14].

Oxi cung cấp cho quá trình phân hủy chất hữu cơ có thể chia thành hai pha : pha cacbon là pha

phân hủy các hợp chất hidratcacbon giống như quá trình hô hấp nói chung và giải phóng ra năng lượng,

CO2, nước cùng các vật liệu tế bào; pha N là pha phân hủy các hợp chất hữu cơ có chứa N trong phân + là nguồn N dinh tử như protein hay các sản phẩm phân hủy trung gian và giải phóng ra NH3 hay NH4

+ không phải được các vi sinh vật sử dụng hoàn toàn để xây dựng tế bào mà có thể

dưỡng được vi sinh vật sử dụng trực tiếp cho xây dựng tế bào, [14].

NH3 hay NH4

còn được sử dụng bởi những thực vật, tảo trong nước. Ngoài ra, NH3 còn dư sẽ được vi khuẩn

Nitrosomonas chuyển hóa thành nitrit, nitrit sẽ được vi khuẩn Nitrozobacter chuyển hóa thành nitrat,

nitrat sẽ được chuyển hóa tiếp theo thành N2 bay vào không khí nhờ các vi khuẩn phản nitrat hóa,[ 6,

13, 14, 23, 34].

Những vi khuẩn tham gia quá trình phân hủy hiếu khí thuộc các chi sau :Bacillus, Pseudomonas,

Cytophaga, Nitrosomonas, Nitrozobacter, Nitrococcus, Alcaligen, Desulfovibrio,

Thiobacillus.v.v...,[13, 14, 23].

1.3.2. Quá trình phân hủy kị khí

Phân hủy kị khí là những quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong điều kiện

không có oxi phân tử của không khí được thực hiện bởi các vi sinh vật kị khí, [14].

Quá trình phân hủy kị khí bao gồm hai giai đoạn :

Giai đoạn thủy phân : dưới tác dụng của ezyme thủy phân do vi sinh vật tiết ra các chất hữu cơ

sẽ bị thủy phân. Những chất phức tạp như :tinh bột, xenlulozơ, hemixenlulozơ, protein, chất béo

.v.v...sẽ thủy phân thành những chất đơn giản : đường, pepton, axit amin, glycerol, axit béo..., [6,13,

14, 23, 29, 34].

Giai đoạn tạo khí : những sản phẩm của giai đoạn 1 sẽ tiếp tục được phân giải tạo thành sản

phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí chủ yếu là CO2 và CH4. Ngoài ra còn có một số khí khác : H2, N2, H2S

và ít muối khoáng. Trong số hỗn hợp khí thì metan CH4 chiếm phần lớn 60 – 65%, vì vậy quá trình này

còn được gọi là lên men metan. Lên men metan có hai pha : pha axit và pha kiềm ứng với hai giai đoạn

phân hủy đã khảo sát ở trên, [6,13, 14, 23, 29, 34].

Ở pha axit : hydratcacbon, axit béo phân hủy tạo thành những axit hữu cơ như axit butyric, axit

acetic, axit propionic... làm cho pH môi trường giảm xuống dưới 5, kèm theo mùi hôi thối. Cuối pha

này thì các chất tan có chứa N tiếp tục bị phân hủy tạo thành hợp chất amon, amin, muối của axit

cacbonic, một lượng nhỏ hỗn hợp khí CO2, N2, H2, CH4....pH của môi tường tăng lên và chuyển đến

vùng trung tính và sang kiềm. Mùi rất hôi do chứa hỗn hợp khí H2S, Indol, Skatol và Mercaptan, [6,13,

14, 23, 29, 34].

Ở pha kiềm : là pha tạo khí CH4, các sản phẩm thủy phân của pha axit là cơ chất và sản phẩm

tạo thành chủ yếu là CH4 và CO2. pH của pha này chuyển hoàn toàn sang kiềm, [6,13, 14, 23, 29, 34]. Quá trình lên men kị khí có thể từ 10 – 15 ngày, nhiệt độ tối ưu là 45 – 55oC, với hàng trăm loài

vi khuẩn kị khí bắt buộc và kị khí không bắt buộc tham gia. Các vi khuẩn tham gia quá trình này cũng

chia làm hai nhóm là nhóm vi khuẩn không sinh metan và nhóm vi khuẩn sinh metan, [6,13, 14, 23,

29, 34].

+ Nhóm vi khuẩn không sinh metan : Bacillus cereus, B. megaterium,

Pseudomonas aeruginosa, Ps. riboflavin, Ps. reptilorova, Leptespira biflexa, Alcaligen feacalis,

Proteus vulgaris, Micrococcus candidus, Clostridium butylicum, Clostridium perfringens....., [13, 14,

23, 29, 34].

+ Nhóm vi khuẩn sinh metan: là những vi khuẩn kị khí nghiêm ngặt, sinh trưởng và phát triển

chậm như: Methanobacrerium hình que, không sinh bào tử; Methanobacterium hình que, sinh bào tử;

Methanococcus tế bào hình cầu, đứng riêng rẽ, không kết thành chuỗi; Methanosarsina tế bào hình cầu,

kết thành chuỗi hoặc khối, [6,13, 14, 23, 29, 34].

1.4. Nước thải đô thị

Nước thải đô thị là nước thải bao gồm nước thải sinh hoạt, nước mưa, nước thải của các khu

công nghiệp hay những cơ sở sản xuất nhỏ lẻ. Trong nước thải đô thị có tỉ lệ là khoảng 50 – 60% là

nước thải sinh hoạt, nước mưa thấm qua đất khoảng 10 – 14%, nước thải công nghiệp khoảng 30 –

36%, [3, 6, 14].

1.4.1. Đặc điểm của nước thải đô thị

Nước thải đô thị là hỗn hợp phức tạp thành phần các chất, những chất này có thể ở dạng keo,

hòa tan hay không hòa tan. Thành phần của nước thải đô thị nói chung có thể thay đổi tùy theo phong

tục tập quán cũng như các nghành công nghiệp đặc trưng của khu vực đó. Trong nước thải đô thị

thường có các chất hữu cơ (tinh bột, protein, chất béo, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ...), những chất vô cơ

( Fe, Mg, Cu, Na, Ca, Zn...), những chất tạo màu và mùi, [3, 6, 12, 14, 24 ,27, 34].

Trong nước thải đô thị cũng chứa nhiều các vi sinh vật gây bệnh cũng như vi sinh vật có ích cho

quá trình xử lí nước thải. Thành phần và số lượng vi sinh vật trong nước thải đô thị phụ thuộc vào

nguồn nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp đặc trưng của đô thị. Vi sinh vật trong nước thải đô

thị là nấm mốc, nấm men, vi khuẩn, xạ khuẩn ; trong số đó thì vi khuẩn chiếm số lượng nhiều và đóng

vai trò quan trong nhất trong xử lí nước thải. Ngoài vi sinh vật thì trong nước thải đô thị còn có những

động vật nguyên sinh protozoa hay các loài tảo, thực vật thủy sinh, [ 3, 6, 12, 14, 24 ,27, 34].

Bảng 1.1. Đặc tính của nước thải sinh hoạt

Nồng độ mg/l Chỉ tiêu

Trung Cao Thấp

400 220 110 BOD5

1000 500 250 COD

35 15 8 N hữu cơ

50 25 12 N – NH3

85 40 20 N tổng số

15 8 4 P tổng số

1200 720 350 Tổng số chất rắn

350 220 100 Chất rắn lơ lửng

Nguồn : Metcalf and Eddy, 1979, trích bởi Chongrak 1989 – Lê Hoàng Việt, Trung tâm kĩ thuật môi

trường và năng lượng mới.

1.4.2. Hiện trạng nước thải đô thị ở Việt Nam và Tp. HCM

1.4.2.1. Việt Nam

Hiện nay, dù các ngành các cấp có thẩm quyền đang tiến hành nhiều chính sách ngăn chặn và

khắc phục nhưng tình trạng ô nhiễm nước vẫn chưa giảm mà còn có chiều hướng gia tăng. Tại các

thành phố lớn trên cả nước: Hà Nội, Hồ Chí Minh, Hải Dương, Huế, Đà Nẵng…nước thải sinh hoạt

không được xử lí mà thải ra môi trường cùng với nước thải công nghiệp, y tế làm cho các thông số

COD, BOD, TS, SS đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép 5 – 10 lần thậm chí là 20 lần, [1, 2, 20, 26].

Cộng thêm vào đó là tình trạng quy hoạch các khu đô thị chưa gắn với vấn đề xử lí chất thải,

nước thải nên ô nhiễm môi trường ở các TP lớn, các KCN, khu đô thị đang ở mức báo động. Trong

tổng số 183 KCN trong cả nước, có trên 60% KCN chưa có hệ thống xử lí nước thải tập trung. Các đô

thị chỉ có khoảng 60% - 70% chất thải rắn được thu gom, cơ sở hạ tầng thoát nước và xử lí nước thải,

chất thải nên chưa đáp ứng yêu cầu về bảo vệ môi trường... . Trên cả nước chỉ có vài khu công nghiệp

mà nước thải được xử lí trước khi thải: khu công nghiệp Việt Nam – Singapore ở Bình Dương, khu

công nghiệp Bắc Thăng Long ở Hà Nội, khu công nghiệp Nomura ở Hải Phòng, [1, 2, 20, 26].

Nước thải bệnh viện là nguồn mang mầm bệnh đặc biệt nguy hiểm nhưng hầu hết các bệnh viện,

trung tâm y tế hiện nay chưa có hệ thống xử lí riêng mà chủ yếu là xả thải thẳng vào hệ thống thoát

nước chung vì vậy làm cho vấn đề ô nhiễm nước thêm trầm trọng, [46].

Hậu quả là hiện nay trên cả nước nhiều dòng sông đang kêu cứu trước nguy cơ bị diệt vong bởi

nước thải như sông Thị Vải, sông Đáy, sông Nhuệ và nhiều dòng sông khác.

Theo báo Sức khỏe & Đời sống của Bộ Y tế mỗi ngày sông Nhuệ phải hứng chịu hàng trăm nghìn m3 nước thải từ các nguồn trong đó có nước từ sông Tô Lịch với tổng hợp các loại nước thải của

khu công nghiệp, làng nghề, nước thải sinh hoạt... Các chất độc trong nước sông Tô Lịch luôn vượt quá

tiêu chuẩn cho phép vài chục lần. Không còn một loại sinh, thực vật có ích nào sống được dưới lòng

sông. Sông Thị Vải nằm trên 2 tỉnh Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu. Mỗi ngày sông Thị Vải tiếp nhận 45.000m3 nước thải của 10 khu công nghiệp. Lượng nước thải của các khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu xả ra sông Thị Vải chiếm hơn 25.000m3/ngày, [41].

1.4.2.2. Tp. Hồ Chí Minh

Tại Tp. Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm nước tỉ lệ thuận với tốc độ phát triển của thành phố này. Hàng ngày, hệ thống thoát nước của thành phố phải tiếp nhận 1,5 – 1,7 triệu m3 nước thải chưa

qua xử lí, không đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường. Tại cụm công nghiệp Tham Lương, thành phố Hồ

Chí Minh, nguồn nước bị nhiễm bẩn bởi nước thải công nghiệp với tổng lượng nước thải ước tính 500.000 m3/ngày từ các nhà máy giấy, bột giặt, nhuộm, dệt, [1, 2, 20].

Nước thải bệnh viện cũng thi nhau đổ vào hệ thống thoát nước chung của thành phố mang theo

nhiều mầm bệnh nguy hiểm. Thành phố Hồ Chí Minh hiện còn trên 40 bệnh viện chưa có hệ thống xử

lí nước đạt chuẩn và 35 cơ sở khác thậm chí chưa có cả hệ thống xử lí. Nước bẩn đi thẳng xuống cống

thoát nước và ra môi trường.

Từ những nguyên nhân trên mà hiện nay trên địa bàng thành phố, hàng loạt những dòng kênh :

kênh Tàu Hủ, kênh Nhiêu Lộc, kênh Tân Hóa….là những dòng kênh chết, nước thải từ những dòng

kênh này hàng ngày đi vào sông Sài Gòn làm cho tình trạng ô nhiễm nước sông ngày càng trầm trọng, [

1, 20, 46].

Bảng 1.2. Số liệu phân tích chất lượng nước thải tại 39 miệng cống xả ra kênh Nhiêu Lộc – Thị

Nghè.

Chỉ tiêu Nồng độ (mg/l)

Khoảng dao động Trung bình

COD 100 - 396 177

BOD 50 - 230 99

SS 200 – 650 90

TS 100 – 540 241

pH 6,18 – 7,92 6,89

N kjeldahl 0 – 0,75 12,28

P 0,06 – 2,23 1,19

Nguồn : Viện Kỹ thuật Nhiệt đới và Bảo vệ môi trường – Trung tâm Bảo vệ Môi trường (EPC)

03/1994

1.5. Các phương pháp xử lý nước thải đô thị

1.5.1. Phương pháp cơ học

Trong nước thải thường có nhiều loại tạp chất rắn với các kích cỡ khác nhau : rơm, cỏ, gỗ mẫu,

bao bì chất dẻo, giấy, giẻ, dầu mỡ, .v.v… Ngoài ra, còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù khó

lắng. Chính vì vậy mà để việc xử lí nước thải đạt hiệu quả thì việc đầu tiên phải loại những tạp chất

trên ra khỏi nước thải và phương pháp thích hợp nhất là xử lí cơ học. Xử lí cơ học bao gồm nhiều

phương pháp:

- Song chắn rác: nhằm giữ lại các vật thô như giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, mẩu đất đá, gỗ… trước song

chắn rác. …, [11, 14, 24, 25].

- Lưới lọc: đặt sau song chắn rác nhằm loại bỏ tạp chất rắn co kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn và có

thể đặt thêm lưới lọc, [11, 14, 24, 25].

- Lắng cát: dựa theo nguyên lí trọng lực, dòng nước thải chảy qua bẫy cát, [14, 24, 25].

- Các loại bể lắng : trong quá trình xử lí cần phải lắng các loại hat lơ lửng , các loại bùn… nhằm

làm cho nước trong. Nguyên lý làm việc của các loại bể này đều dựa trên cơ sở trọng lực, [11, 14, 24,

25].

- Tách dầu mỡ : trong nước thải có chứa một lượng dầu mỡ do các cơ sở sản xuất bơ sữa, ăn

uống, xí nghiệp ép dầu… thải ra. Để loại bỏ dầu mỡ một cách đơn giản có thể dùng các tấm sợi quét

trên mặt nước, [5, 6,11, 14, 24, 25].

- Lọc cơ học : là phương pháp dùng tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không

lắng được bằng các loại phin lọc. Vật liệu lọc có thể là thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau, amiang,

bông, len, sợi tổng hợp, than cốc, sỏi, đá nghiền.v.v…, [5, 6,11, 14, 24, 25].

1.5.2. Phương pháp hóa học và hóa lý

1.5.2.1. Trung hòa

Người ta thường trung hòa pH của nước thải về 6,6 – 7,6 để thích hợp cho quá trình xử lý.

Những hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH của nước thải: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, NaOH, HCl,

H2SO4, [5, 6,11, 14, 24, 25].

1.5.2.2. Keo tụ

Trong nước thải thì những hạt nhỏ ở dạng keo không thể lắng được, muốn cho chúng lắng được

thì phải làm tăng kích thước của chúng. Muốn làm như vậy thì phải trung hòa điện tích của chúng rồi

mới liên kết chúng lại với nhau. Những chất có thể thực hiện keo tụ thường là muối sắt hay muối nhôm

hoặc là hỗn hợp của chúng: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O,

Fe2(SO4)2.3H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3….., [5, 6, 11, 14].

1.5.2.3. Hấp phụ

Phương pháp này thường dùng để loại bỏ khỏi nước thải những chất hòa tan mà không thể loại

bỏ bằng phương pháp khác vì chúng có hàm lượng rất nhỏ trong nước thải. Những chất này thường là

những chất độc hại, chất màu hay mùi khó chịu. Những chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính,

silicagen, keo nhôm, xỉ tro, xỉ mạt sắt…trong số này thì chất thường dùng phổ biến nhất là than hoạt

tính, [5, 6, 11, 14].

1.5.2.4. Tuyển nổi

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc các phân tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém

nhưng lại có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi trên bề mặt nước. Sau đó người ta tách các bọt khí

này ra khỏi nước, thực chất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt.

Tuyển nổi thường dùng trong tách các chất lơ lững không tan và một số chất khó tan ra khỏi pha

lỏng. Kĩ thuật này thường dùng trong xử lí nước thải đô thị và nhiều lĩnh vực công nghiệp như: chế

biến dầu béo, thuộc da, dệt, chế biến thịt.v.v…., [5, 6, 11, 14].

1.5.2.5. Trao đổi ion

Thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng

điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Phương pháp này dùng loại ra khỏi nước thải các ion kim loại như Cu, Cr, Ni, Hg, V, Mn, chất phóng xạ, loại các ion Ca2+ và Mg2+ làm mềm nước, [5, 6, 11,

14].

1.5.2.6. Khử khuẩn

Dùng các hóa chất có tính độc với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán…để làm sạch

nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để đổ vào nguồn hay tái sử dụng. Để khử khuần có thể dùng hóa chất

hay những tác nhân vật lý như tia tử ngoại hay ozone…Công đoạn khử khuẩn thường đặt ở cuối trong

quá trình xử lí nước thải, [5, 6, 11, 14]

1.5.3. Phương pháp sinh học

Phương pháp này chủ yếu dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn dị

dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước trước hết được vi sinh vật

sử dụng làm thức ăn nếu dư sẽ bị khoáng hóa thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước,

[11, 14].

Phương pháp này dựa trên cơ sở là hoạt động của vi sinh vật vì vậy điều kiện đầu tiên và vô

cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ

có trong nước thải, [11, 14]

Từ yêu cầu trên mà nước thải phải thõa mãn những yêu cầu sau:

+ Không có chất độc làm chết hay hay ức chế hoàn toàn hệ vi sinh vật trong nước thải. Trong số

các chất độc phải chú ý đến hàm lượng kim loại nặng. Theo mức độc hại thì các kim loại xếp theo thứ

tự:

Sb> Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr+3 > V > Cd > Zn > Fe

Muối của những kim loại này cũng ảnh hưởng đến đời sống của vi sinh vật. Nếu quá nồng độ

cho phép, các sinh vật có thể sẽ không sinh trưởng được và có thể bị chết, [11, 14]

+ Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vi

sinh vật. Những chất dinh dưỡng đó thường là hidratcacbon, protein, lipid hòa tan, [11, 14]

+ Nước thải đưa vào xử lí sinh học có hai thông số đặc trung là COD và BOD. Tỉ số của hai

thông số này là phải là: COD/BOD ≤ 2 hay BOD/COD ≥ 0,5 mới có thể đưa vào xử lí sinh học hiếu

khí. Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó có cellulose, hemicellulose, protein, tinh bột chưa tan

thì phải xử lí bằng sinh học kị khí hay thêm các biện pháp xử lí hóa lý như kết tủa, hấp phụ.v.v…, [11,

14]

1.5.3.1. Xử lí nước thải bằng ao hồ sinh học

Ao hồ sinh học hay còn gọi là ao hồ ổn định nước thải, đây là phương pháp đơn giản nhất và đã

được áp dụng từ thời xa xưa. Phương pháp này không yêu cầu kĩ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt

động rẻ tiền, quản lí đơn giản, hiệu quả cao, song yêu cầu về diện tích mặt bằng lớn và quá trình xử lí

có thể sinh ra mùi khó chịu. Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào quá trình tự làm sạch của

nước liên quan tới hoạt động sống của giới thủy sinh. Hoạt động sống của chúng dựa trên quan hệ cộng

sinh của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước. Tùy theo chiều sâu của hồ sinh học mà chia thành 3

vùng: vùng kị khí ở đáy, vùng tùy nghi ở giữa và vùng hiếu khí trên mặt, [5, 6, 11, 14, 23, 25].

Tại vùng kị khí xảy ra quá trình phân giải chất hữu cơ trong điều kiện kị khí có trong lớp bùn

hay trong nước đáy. Các sản phẩm tạo thành trước tiên là các acid hữu cơ và sản phẩm cuối cùng là

NH3, H2S, CH4, H2, CO2…., [5, 6, 11, 14, 23, 25].

Tại vùng tùy nghi, các vi khuẩn sẽ phân hủy chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau,

cuối cùng là CO2 và nước. Những vi khuẩn này xử dụng O2 do tảo và các loài thực vật trong nước sinh

ra. Tại đây cũng xảy ra quá trình phản nitrat hóa, [5, 6, 11, 14, 23, 25].

Tại vùng hiếu khí, những thực vật thủy sinh như tảo, rong đuôi chó, các loại bèo… sẽ quang hợp

cung cấp O2 cho vi khuẩn hiếu khí hoạt động, ngoài ra thì rễ của chúng là nơi bám vào của vi khuẩn

giúp chúng sống sót dưới ánh sáng mặt trời. Ngược lại những vi khuẩn hiếu khí sẽ phân giải chất hữu

cơ thành các chất khoáng cung cấp cho thực vật thủy sinh và tảo sử dụng. Cứ như vậy thì nước ô nhiễm sẽ được làm sạch. Nếu dư PO43- và NH4+ tảo sẽ phát triển bùng nổ làm nước nở hoa. Nếu lượng chất

hữu cơ thấp có thể nuôi cá và sinh khối tảo làm thức ăn tốt cho cá. Còn ngược lại thì phải dùng hóa

chất diệt tảo và như vậy nước có thể bị ô nhiễm thứ cấp, [5, 6, 11, 14, 23, 25].

Hồ sinh học chia thành các loại tùy theo độ sâu và mục đích sử dụng, [14]

- Ao hồ hiếu khí.

- Ao hồ kị khí.

- Ao hồ hiếu – kị khí.

- Ao hồ ổn định xử lí bậc III.

1.5.3.2. Cánh đồng tưới và bãi lọc

Việc thực hiện xử lí nước thải trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa vào khả năng giữ cặn

của nước trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản

của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu

xuống, lượng oxy càng ít nên quá trình oxy hóa chất nhiễm bẩn giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu mà tại

đó chỉ còn diễn ra quá trình khử nitrat. Các cánh đồng tưới và bãi lọc chỉ xây dựng ở những nơi có mực

nước nguồn thấp hơn 1,5m so với mặt đất, [ 11, 14, 25].

Cánh đồng tưới có hai chức năng là xử lí nước thải và tưới bón cây trồng. việc dùng nước thải

tưới bón cây trồng có thể tăng năng suất lên 2- 4 lần, nhất là cánh đồng cỏ thì có thể tăng lên 5 lần, [

11, 14, 25].

Khi xử dụng cánh đồng tưới và bãi lọc thì phải đảm bảo vệ sinh cho cộng đồng và cho các sản

phẩm cây trồng, đảm bảo không gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước sau xử lí có thể đổ vào trong các

thủy vực. Chính vì những yêu cầu trên mà các công trình loại này phải xây dựng ở xa khu dân cư và

cuối hướng gió, [ 11, 14, 25].

1.5.3.3. Xử lý nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật

Trong nước thải luôn có những hạt chất rắn lơ lửng và khó lắng, đây là những giá thể giúp cho

vi sinh vật có thể bám vào phát triển thành những bông cặn có khả năng phân hủy chất hữu cơ trong

nước thải. Người ta có thể ứng dụng sinh trưởng lơ lửng để xử lý nước thải kị khí hay hiếu khí, [5, 6,

11, 14].

Với những hạt bông bùn này nếu được thổi khí khuấy đảo sẽ lơ lửng trong nước và dần lớn lên

do hấp phụ vi sinh vật, chất rắn, nguyên sinh động vật …trong nước thải. Thành phần của bùn chủ yếu

là vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật. Vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí sẽ

sử dụng chất hữu cơ trong nước thải làm thức ăn tăng sinh khối, đồng thời chất keo trong khối nhầy của

bùn hoạt tính sẽ kết dính các chất lơ lửng, làm sáng màu và khử mùi…vì vậy mà bùn hoạt tính to lên và

lắng xuống đáy, nhờ vậy mà nước thải được làm sạch.

Những công trình xử lí nước thải hiếu khí ứng dụng sinh trưởng lơ lửng với vi khuẩn hiếu khí

như aeroten, mương oxy hóa, bể oxyten.… , [5, 6, 11, 14].

Những công trình xử lí nước thải kị khí ứng dụng sinh trưởng lơ lửng với vi khuẩn kị khí bắt

buộc như xử lí bằng tiếp xúc kị khí ANALIFT, xử lí nước thải ở lớp bùn kị khí và dòng nước hướng

lên UASB hay còn gọi là lên men ở lớp bùn ANAPULSE. Phương pháp này có thể loại bỏ BOD5 80 –

95%, COD từ 65 – 90% với những nước thải bị ô nhiễm nặng, [5, 6, 11, 14].

1.5.3.4. Xử lí nước thải dựa trên cơ sở sinh trưởng dính bám của vi sinh vật

Trong dòng nước thải có những vật rắn làm giá mang, giá mang là nơi các vi sinh vật dính bám.

Trong số những vi sinh vật thì có những loài có khả năng sinh ra chất dẻo hay polymer sinh học, chất

này có khả năng dính nhờ vậy có càng nhiều vi khuẩn và ngày càng dày lên gọi là màng sinh học.

Màng này có khả năng oxy hóa chất hữu cơ trong nước khi chảy qua hay tiếp xúc với màng. Bên cạnh

các chất hữu cơ thì màng này còn có khả năng kết dính những động vật nguyên sinh, trứng giun sán….

làm cho nước thải giảm chất hữu cơ, cũng như giảm đi những chất lơ lửng trong nước thải nhờ vậy mà

nước thải được làm sạch, [5, 6, 11, 14].

Những công trình hiếu khí xử lí nước thải ứng dụng màng sinh học như lọc sinh học, đĩa quay

sinh học, BIOFOR, NITRAZUR, OXIZUR, BIODROP…., [5, 6, 11, 14].

Những công trình kị khí xử lí nước thải ứng dụng màng sinh học như : lọc kị khí với sinh trưởng

gắn kết trên giá mang hữu cơ ( ANAFIZ), lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở ( ANAFLUX ), [5,

6, 11, 14].

1.5.3.5. Xử lí bằng quá trình hợp khối

Quá trình hợp khối trong xử lí nước thải là quá trình kết hợp các phương pháp hiếu khí, kị khí và

thiếu khí nhằm xử lí nước thải một cách triệt để, [33].

Quá trình hợp khối này thường ứng dụng để khử N và P trong nước. Trong quá trình hiếu khí thì

nitơ ở dạng amoni sẻ được chuyển hóa thành nitrat nhờ những vi khuẩn Notrosomonas và Nitrobacter.

Trong điều kiện thiếu khí thì nitrat lại được các vi khuẩn khử nitrat chuyển hóa thành nitơ phân tử bằng

cách tách đi oxi của nitrat và nitrit. Với muối chứa photpho như polyphotphat, orthophotphat người ta

ứng dụng quá trình photphoryl hóa của vi khuẩn kị khí tùy tiện Acinetobacter sp để khử photpho, [33].

Dùa trªn c¸c nguyªn lý nµy, ng­êi ta ®· thiÕt lËp mét qui tr×nh xö lÝ n­íc th¶i theo ph­¬ng ph¸p

bïn ho¹t tÝnh ®Ó khö BOD, N, P trong hÖ thèng Bardenpho (gåm hÖ thèng c¸c bÓ kÞ khÝ, bÓ thiÕu khÝ, bÓ

hiÕu khÝ...). Xö lÝ n­íc th¶i b»ng hÖ thèng nµy sÏ t¸ch ®­îc mét l­îng lín photpho ra khái n­íc th¶i

d­íi d¹ng polyphotphat trong bïn d­, vµ khö ®­îc nitrat trong c¸c bÓ thiÕu khÝ, [33].

1.6. Quá trình hợp khối và kĩ thuật kết hợp aeroten với lọc sinh học.

Với nước thải đô thị là nước thải bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp người ta

có thể xử lí nước thải này qua hai giai đoạn: giai đoạn thứ nhất qua aeroten với bùn hoạt tính và giai

đoạn hai là lọc sinh học với vật liệu lọc là hạt xốp làm bằng chất dẻo.

Giải pháp này cho phép:

- Có lợi về mặt năng lượng cho xử lí nước.

- Có lợi về vị trí do những chất thải có khả năng lọc trên lớp vi sinh vật ( hiệu suất

khoảng 5 kg BOD5/ngày ).

- Có khả năng làm việc tốt hơn khi thay đổi tải đột ngột.

Nước thải khi qua aeroten, các vi khuẩn trong bùn hoạt tính hoạt động chúng sử dụng chất hữu

cơ trong nước thải và làm sạch nước một phần lớn chất hữu cơ. Nước thải tiếp tục chuyển sang lọc sinh

học, tại đây những vi khuẩn của màng sinh học cùng nới những vi khuẩn trong bùn có thể sang bám

vào màng tiếp tục làm sạch nước triệt để hơn. Trong thực tế để xử lí nước thải ô nhiễm nặng

( BOD5 từ 300 – 1000 mg/l) người ta thường sử dụng hệ thống xử lí hợp khối gồm: bể kị khí + aeroten

+ lọc sinh học, [14].

1.6.1. Aeroten

Nước thải luôn chứa những chất lơ lửng là những chất rắn hay là những chất hữu cơ chưa hòa

tan. Chất lơ lửng này là nơi vi khuẩn bám vào, những vi khuẩn này tiết ra enzyme ngoại bào và phân

hủy những chất hữu cơ dễ phân hủy cũng như những chất hữu cơ khó phân hủy thành những dạng đơn

giản. Sau đó những chất hữu cơ đã được phân hủy ngoại bào này sẽ được thẩm thấu qua màng tế bào

và được oxi hóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào cùng sản phẩm cuối cùng là CO2 và

H2O. Nhờ quá trình này mà sinh khối vi sinh vật ngày càng tăng, tạo thành những hạt bông lơ lửng

trong nước với kích thước khoảng 3 đến 150µm. có màu vàng nâu dễ lắng còn gọi là bùn hoạt tính, [3,

5, 6,11, 14, 15, 19, 24, 31, 32, 33].

Thành phần sinh học của bùn hoạt tính bào gồm nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh nhưng chủ yếu là vi khuẩn chiếm đa số, số lượng khoảng 108 – 1012 trên 1mg chất khô với những giống

như: Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligen, Bacillus, Micrococcus, Flavobacterium…. Vi khuẩn

trong bùn hoạt tính cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. .[3,

5, 6, 11, 14, 15, 19, 24, 31, 32, 33]

Bảng 1.3. Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính.

Vi khuẩn Chức năng

Pseudomonas Phân hủy hidratcacbon, protein, các hợp chất hữu cơ khác và

phản nitrat hóa

Athrobacter Phân hủy hidratcacbon

Bacillus Phân hủy hidratcacbon, protein

Cytophaga Phân hủy các polymer

Zooglea Tạo chất nhầy (polisaccarit), hình thành chất keo tụ.

Acinetobacter Tích lũy polyphotphat, phản nitrat

Nitrosomonas Nitrit hóa

Nitrobacter Nitrat hóa

Sphaerotilus Sinh nhiều tiên mao, phân hủy các chất hữu cơ

Alcaligen Phân hủy protein, phản nitrat hóa

Flavobacterium Phân hủy protein

Nitrococcus denitrificans

Thiobacillus denitrificans

Phản nitrat hóa (khử nitrat thành N2) Acinetobacter

Hyphomicrobium

Vi khuẩn Chức năng

Desulfovibrio Khử sulfat, khử nitrat

Quá trình oxi hóa hợp chất hữu cơ trong nước thải qua ba giai đoạn:

- Giai đoạn 1: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này thì bùn hoạt tính hình

thành và phát triển. Sinh khối trong giai đoạn này ít, tuy nhiên sau khi vi sinh vật thích nghi với môi

trường thì chúng sinh trưởng theo cấp số nhân và lượng oxi tiêu thụ cũng tăng dần, [14].

- Giai đoạn 2 : vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như ít thay

đổi. Giai đoạn này thì chất hữu cơ đựơc phân hủy nhiều nhất, [14].

- Giai đoạn 3 : sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng và có chiều hướng giảm thì

lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây chính là giai đoạn nitrat hóa các muối amon, [ 14].

Sau giai đoạn này bùn lắng xuống đáy, nếu không tách bùn cặn thì bùn sẽ tự phân gây ô nhiễm

thứ cấp nguồn nước, [ 14].

1.6.2. Lọc sinh học

Phương pháp lọc sinh học dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa

các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Vật liệu lọc dùng trong lọc sinh học thường là gỗ, đá, hay polymer.

Màng sinh học là tập hợp nhiều loài vi sinh vật hiếu khí, kị khí và tùy tiện xuất hiện theo bề dày từ

ngoài vào trong của màng sinh học.

Lớp ngoài cùng: là lớp tập trung chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí mà điển hình là Bacillus.

Lớp giữa: là nơi xuất hiện các vi khuẩn tùy tiện Pseudomonas, Alcaligens, Flavobacterium,

Micrococcus và cả Bacillus.

Lớp trong cùng: là lớp kị khí với sự xuất hiện của vi khuẩn khử nitrat và khử lưu huỳnh

Desulfovibrio. Bên cạnh những vi khuẩn kị khí thì tại vùng này còn xuất hiện những động vật nguyên

sinh, chúng ăn một phần màng và tạo thành những lỗ nhỏ trên màng, [5, 6, 8, 11, 14, 19, 24, 36].

Chất hữu cơ trong nước thải sẽ bị oxy hóa một phần bởi những vi sinh vật hiếu khí bên ngoài.

Sau khi thấm sâu vào bên trong màng nước sẽ hết oxy hòa tan và tiếp tục được làm sạch bởi những vi

khuẩn kị khí và tùy tiện. Cùng với quá trình làm sạch thì màng ngày càng dày lên 1 – 4 mm, khi nước

đã cạn kiệt chất hữu cơ thì vi khuẩn trên màng sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và xảy ra hiện tượng tróc

màng, sau đó lớp màng sẽ được tái lập lại. Lọc sinh học thường áp dụng cho các công trình xử lý nước

thải ô nhiễm tương đối nhẹ ( BOD5 từ 100 – 300mg/l) và SS trong nước thấp khoảng vài chục mg/l. Do

vậy trong hệ thống hợp khối thường đặt ở vị trí sau kị khí và aeroten làm công việc xử lí bổ trợ hay xử

lí những công đoạn cuối, [5, 6, 8, 11, 14, 19, 24, 36].

1.7.Tình hình áp dụng mô hình hợp khối ở Việt Nam và trên thế giới

1.7.1. Thế giới

Xử lí nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp bằng biện pháp sinh học đã được các quốc

gia phát triển trên thế giới nghiên cứu và đưa vào ứng dụng. Hiện nay, để xử lí đạt hiệu quả cao những

nước thải ô nhiễm nặng thì phương pháp chủ yếu được chọn là phương pháp hợp khối kết hợp kị khí và

hiếu khí hay kết hợp lọc sinh học và aeroten. Đây là công nghệ xử lý nước thải được ứng dụng ở những

nước phát triển như: Mỹ, Nhật, Đức, Israel….

Ảnh 1.1. Mô hình J

Một trong những giải pháp cải thiện môi trường được áp dụng tại Nhật Bản là sử dụng rộng rãi

trong toàn xã hội hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt tại nguồn J (1982). J là hệ thống xử lí chất thải và

nước sinh hoạt đạt được những chỉ tiêu tiên tiến, đáp ứng những yêu cầu khắt khe nhất về bảo vệ môi

trường hiện nay của các nước phát triển. Thiết bị J gồm phần vỏ được chế tạo bằng vật liệu

Dicyclopentadiene – Polymer hoặc nhựa Composite kết hợp sợi hóa học, một máy bơm và 5 bể lọc kị

khí, 2 bể lọc màng sinh học – vi sinh hiếu khí và một bể trữ nước đã qua xử lí, có khoang khử trùng

bằng clo…Hệ thống thiết bị này được thiết kế gọn nhẹ, tối ưu nhằm đem lại cho chúng ta sự đơn giản

trong lắp đặt và sử dụng, [47].

Aqwise là công ty chuyên nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải vừa qua đã phối hợp với

WESTT Development BV một công ty của Hà Lan để phát triển hệ thống xử lý nước thải kết hợp kị

khí và hiếu khí xử lí nước thải của công nghiệp chế biến giấy, công nghiệp dược và đồ hộp khả năng xử

lí của hệ thống này có thể lên đến 3 - 10 tấn COD/ngày. Mức kinh phí cho dự án này là 1 triệu đô la và

hoàn thành trong năm 2010.[45]

Với những ưu điểm vượt trội của mình thì công nghệ hợp khối ngày càng được ứng dụng rộng

rãi ở rất nhiều quốc gia trên thế giới.

1.7.2. Việt Nam

Ở nước ta cùng với sự phát triển, mọc lên của hàng loạt những khu công nghiệp thì vấn đề xử lí

nước thải công nghiệp bằng công nghệ hợp khối ngày càng ứng dụng rộng rãi.

Công ty Bia ong Thái Bình sản xuất chủ yếu là bia hơi, công suất hiện nay là 5 triệu lít/năm.

Đến năm 2003, công suất dự kiến sẽ tăng lên 8 triệu lít/năm. Công nghệ sản xuất bia là công nghệ

truyền thống theo tiêu chuẩn Việt Nam do công ty POLICO chuyển giao. Lượng nước cần cho quá trình sản xuất bia là 500 m3/ngày, trong tương lai sẽ tăng lên 700 m3/ngày. Nước chủ yếu dùng trong

các khâu: nấu, rửa tang bốc, rửa nồi, rửa chai, vệ sinh công nghiệp ... Nước nấu bia khoảng 30 đến 50 m3/ngày (ngày cao điểm đến 60 m3). Nước thải chủ yếu là nước rửa nồi, rửa chai, tang bốc, nước cấn men... khoảng 300 m3/ngày hiện nay sẽ tăng lên 400 m3/ngày khi sản lượng 8 triệu lít bia/năm. Kể cả nước thải sinh hoạt sẽ là 450 m3/ngày. Nước thải Công ty Bia ong Thái Bình có hàm lượng BOD5 trên

900 mg/l, COD trên 1200 mg/l và hàm lượng cặn lơ lửng trên 300 mg/l. Nước thải được xử lí theo dây

chuyền công nghệ UAFB và SBR hiệu quả xử lí nước thải theo BOD5 đạt tới 95%, đáp ứng yêu cầu xả

vào nguồn nước mặt loại B theo quy định của TCVN 5945-1995.[48]

Dự án xây dựng công trình xử lí rác Gò Cát do Công ty Xử lí chất thảI TP. HCM (hiện nay đã

sáp nhập vào Công ty Môi trường đô thị) và công ty VERMEER (Hà Lan) lập với tên gọi “Dự án đầu

tư nâng cấp chất lượng công trình xử lý rác Gò Cát”. Tổng mức đầu tư: khoảng 242 tỷ đồng, trong đó:

Vốn viện trợ không hoàn lại của Chính phủ Vương quốc Hà Lan: 176,9 tỷ (theo Hiệp định tài trợ giữa

chính phủ Hà Lan và Chính phủ Việt Nam được ký kết vào ngày 24/5/2000). Vốn đối ứng trong nước

bằng ngân sách địa phương 65,1 tỷ đồng.

Nước rỉ rác được bơm về hồ chứa. Từ đây, nước rác được bơm vào bể khuấy trộn → Tháp khử

Caxi → Bể sinh học kị khí UASB → Bể tiền khử Nitơ → Bể thoáng khí Aerotank → Bể hậu khử

Nitơ → Bể lắng → Thiết bị xử lí hóa lý PCTU (keo tụ - tạo bông - tạo lắng) → Lọc cát → Lọc 130

µm → Lọc 5 µm → Lọc Nano → Xả ra nguồn tiếp nhận. cùng với xử lí nước rỉ rác thì hệ thống này

còn cho phép thu gas và điện.[49]

Theo tạp chí Phát Triển KH&CN, tập 12, số 02 – 2009, các tác giả Nguyễn Văn Phước, Nguyễn

Thị Thanh Phượng, Lê Thị Thu đã nghiên cứu và hoàn thành đề tài “ Xử lí nước thải tinh bột mì bằng

công nghệ Hybrid – Lọc sinh học và Aeroten”. Bằng phương pháp này nước thải nhà máy tinh bột mì

với hàm lượng chất hữu cơ và chất độc cao đã được xử lí với khả năng làm sạch lên tới 95% COD, 95% N – NH3 ở tải trọng tối ưu 1kg COD/ m3/ ngđ, thời gian lưu nước 1 ngày. Hàm lượng vi sinh vật

trong hệ thống có thể đạt đến 10.000mg/l. Nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5945 –

2005.

Ở Hà Nội đã đưa vào sử dụng hai trạm xử lí nước thải đô thị là trạm Trúc Bạch với hệ thống hợp

khối là bể kị khí UASB và aeroten, trạm Kim Liên là bể kị khí + aeroten + lọc sinh học. Hai trạm này

hoạt động rất tốt, nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN.

Nhà máy bia Hà Nội với hệ thống hợp khối là bể kị khí UASB + aeroten đã xử lí được toàn bộ

nước thải của xí nghiệp với mức ô nhiễm trên 1000 mg/l với công suất 500 m3/ ngày đêm.

Nhà máy bia Tiger cũng áp dụng xử lí nước thải trên hệ thống hợp khối đạt hiệu quả cao và tự

động hóa gần như hoàn toàn hệ thống xử lí.

Ngày nay, Kỹ thuật xử lí hợp khối đang được nhiều nghành công nghiệp quan tâm, vì hệ thống

này chứng tỏ hiệu quả xử lí cao và có thể áp dụng cho xử lí nhiều loại nước thải đặc biệt là các loại

nước thải ô nhiễm nặng nếu như được kết hợp với xử lí hóa lý như : kết tủa, keo tụ….và cuối cùng là

khử khuẩn.

Chương 2

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

2.1. Địa điểm nghiên cứu

2.1.1. Địa điểm lấy mẫu nước thải

Cầu Hòa Bình bắc ngang kênh Tân Hóa quận 11 Thành Phố Hồ Chí Minh.

2.1.2. Nơi tiến hành thí nghiệm

- Phòng thí nghiệm Vi sinh, Sinh hóa Trường ĐHSP Tp. HCM.

- Vườn trường Khoa sinh, nơi đặt mô hình thí nghiệm.

2.2. Các dụng cụ và thiết bị hóa chất cần dùng trong nghiên cứu.

2.2.1. Dụng cụ, thiết bị

+ Thiết bị

- Kính hiển vi quang học Olympus ( Nhật Bản).

- Máy đo pH WTW (Đức).

- Cân phân tích SATURIUS (Đức).

- Bình tối xác định BOD (Mỹ, Thụy Điển).

- Tủ ấm, tủ sấy vô trùng MEMERT (Đức)

- Tủ cấy vô trùng ( Trung tâm nhiệt đới Việt Nga).

- Nồi hấp vô trùng HUXLEY (Đài Loan).

+ Dụng cụ

- Pipet, pipetman

- Đĩa Petri. ống nghiệm

- Bình cầu 500l

- Ống sinh hàn

- Bình tam giác, các loại que cấy

2.2.2. Hóa chất

- Cồn đốt, K2HPO4, KH2PO4, CaCl2, KOH, Na2SO3. ( Việt Nam)

- Tinh bột tan, CMC, Casein, KI, I2, HgSO4, Glucose, Gentian violet. (Trung Quốc)

- FeCl3. 6H2O, K2Cr2O7, cao nấm men, cao thịt (Đức).

2.3. M«i tr­êng nu«i cÊy

2.3.1.M«i tr­êng MPA dùng nuôi cấy vi khuẩn

Cao thÞt 3g

Peptone 5g

NaCl 5g

Agar 20g

N­íc cÊt 1000ml

2.3.2. M«i tr­êng Czapek – Dox dùng nuôi cấy nấm mốc

3.5g NaNO3

1.5g K2HPO4

0.5g MgSO4

KCl 0.5g

0.01g FeSO4.7H2O

Glucose 20g

Agar 10g

N­íc cÊt 1000ml

pH = 7 khö trïng 30 phót ë 1 atm.

2.3.3. M«i tr­êng Hansen dùng nuôi cấy nấm men

50g Glucose

10g Peptone

3g Cao men

3g KH2PO4

3g

15g MgSO4.7H2O Agar

N­íc cÊt 1000ml

pH = 7 khö trïng 30 phót ë 1 atm

2.3.4. M«i tr­êng thö ho¹t tÝnh amylase, protease, cellulase cña vi khuÈn

M«i tr­êng c¬ së

Peptone 5 g

Cao men 2,5 g

Glucoza 1 g

N­íc cÊt 1000 ml

pH 5,5 - 7,8

Enzyme cÇn thö Thµnh phÇn m«i tr­êng

Amylase M«i tr­êng c¬ së + thay Glucoza b»ng 1% tinh bét tan.

Protease M«i tr­êng c¬ së + thay Glucoza b»ng 1% casein hoÆc 20

ml s÷a ®Æc.

Cellulase M«i tr­êng c¬ së + thay Glucoza b»ng 0,3 - 0,5% CMC.

2.3.5. M«i tr­êng thö ho¹t tÝnh enzyme amylase, protease, cellulase cña bïn ho¹t tÝnh và màng

sinh học

Enzyme cÇn thö Thµnh phÇn m«i tr­êng

Amylase M«i tr­êng MPA + 1% tinh bét tan.

Protease M«i tr­êng MPA+ 1% casein.

Cellulase M«i tr­êng MPA + 1% CMC.

2.4. Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu

2.4.1. Ph­¬ng ph¸p lÊy mÉu n­íc

2.4.1.1. LÊy mÉu n­íc th¶i ph©n tÝch c¸c chØ tiªu « nhiÔm

Theo ph­¬ng ph¸p lÊy mÉu n­íc th¶i theo TCVN 5999:1995, ISO 5667 - 10:1992, ISO 5667-1.

LÊy mÉu tæ hîp theo dßng ch¶y b»ng c¸ch lÊy c¸c mÉu ®¬n cã thÓ tÝch tõ 200 - 300 ml ë nh÷ng

thêi ®iÓm cã dßng ch¶y kh¸c nhau, c¸c mÉu ®¬n ®­îc b¶o qu¶n ë 0 - 40C.

2.4.1.2. LlÊy mÉu ®Ó xö lý trong m« h×nh hợp khối

LÊy mÉu víi sè l­îng lín nªn kh«ng cÇn b¶o qu¶n nh­ trªn. Tr­íc khi ®­a vµo xö lí sÏ ph©n tÝch

c¸c chØ sè tõ mÉu n­íc th¶i lÊy tõ thïng chøa.

2.4.2. Ph­¬ng ph¸p hãa m«i tr­êng

2.4.2.1. X¸c ®Þnh chÊt r¾n tæng sè (TS) [13]

Tæng l­îng chÊt r¾n lµ chÊt r¾n cßn l¹i trong b×nh sau khi sÊy mÉu trong tñ sÊy. Tæng l­îng chÊt

r¾n bao gåm: chÊt r¾n huyÒn phï vµ chÊt r¾n hßa tan.

a. C¸ch tiÕn hµnh

- ChuÈn bÞ b¸t sø: sÊy b¸t sø ë 1050C trong 1 giê. Gi÷ b¸t trong b×nh hót Èm tr­íc khi dïng, c©n

ngay tr­íc khi sö dông.

- ChuÈn bÞ mÉu: chän thÓ tÝch mÉu thÝch hîp ®Ó l­îng cÆn cßn l¹i kho¶ng 2,5 - 200 mg. Cho

l­îng mÉu thÝch hîp vµo b¸t sø, sÊy kh« trong tñ sÊy ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi, sau ®ã ®em c©n.

1000

b. TÝnh to¸n kÕt qu¶

(  ba ). V

TS = (mg/l)

Trong ®ã: a: khèi l­îng cÆn vµ b¸t sø sau khi sÊy (mg)

b: khèi l­îng b¸t sø (mg)

V: thÓ tÝch mÉu ph©n tÝch (ml)

2.4.2.2. X¸c ®Þnh chÊt r¾n huyÒn phï (SS)[14]

MÉu ®­îc trén ®Òu ®em läc qua giÊy läc ®· biÕt tr­íc khèi l­îng. CÆn cßn l¹i trªn giÊy läc ®­îc

sÊy kh« ®Õn khèi l­îng kh«ng ®æi ë 1030C - 1050C.

a. C¸ch tiÕn hµnh

§Æt giÊy läc ®· biÕt khèi l­îng vµo phÔu thñy tinh, chän thÓ tÝch mÉu ®Ó l­îng cÆn cßn l¹i kh«ng

nhá h¬n 2,5 mg. Nhá vµi giät n­íc ®Ó giÊy läc dÝnh s¸t phÔu, sau ®ã läc l­îng mÉu ®· trén ®Òu qua

giÊy läc. Röa cÆn b»ng n­íc cÊt vµ tiÕp tôc hót ch©n kh«ng. T¸ch giÊy läc khái phÔu ®em ®i sÊy tíi

khèi l­îng kh«ng ®æi ë nhiÖt ®é 103 - 1050C, sau ®ã ®em c©n.

1000

b. TÝnh to¸n kÕt qu¶

(  ba ). V

(mg/l) SS =

Trong ®ã:

a: khèi l­îng cÆn vµ giÊy läc sau khi sÊy (mg)

b: khèi l­îng giÊy läc (mg)

V: thÓ tÝch mÉu (ml)

2.4.2.3. X¸c ®Þnh nång ®é bïn MLSS [19]

MLSS gåm bïn ho¹t tÝnh vµ chÊt r¾n l¬ löng cßn l¹i ch­a ®­îc vi sinh vËt kÕt b«ng. Thùc chÊt

®©y lµ hµm l­îng bïn cÆn (cã c¶ bïn ho¹t tÝnh vµ chÊt r¾n v« c¬ d¹ng l¬ löng ch­a ®­îc t¹o thµnh bïn

ho¹t tÝnh).

LÊy mét l­îng x¸c ®Þnh (ml) bïn ho¹t tÝnh cho vµo b¸t sø råi x¸c ®Þnh theo ph­¬ng ph¸p x¸c

®Þnh chÊt r¾n bay h¬i (®· tr×nh bµy ë trªn). §¬n vÞ cña MLSS lÊy theo mg/l. §©y lµ th«ng sè quan träng

trong xö lÝ n­íc th¶i b»ng ph­¬ng ph¸p bïn ho¹t tÝnh.

2.4.2.4. Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chỉ số SVI bùn[19]

B»ng c¸ch x¸c ®Þnh chØ sè thÓ tÝch cña bïn ho¹t tÝnh SVI:

ChØ sè thÓ tÝch SVI ®­îc ®Þnh nghÜa lµ sè ml n­íc th¶i ®ang xö lí l¾ng ®­îc 1 gam bïn ( theo

chÊt kh« kh«ng tro) trong 30 phót vµ ®­îc tÝnh nh­ sau:

Cho 1000 ml hçn hîp

. V 1000 MLSS

SVI = (ml/g)

SVI : chØ sè thÓ tÝch bïn ho¹t tÝnh.

MLSS: khèi l­îng hçn hîp láng - r¾n thu ®­îc sau khi l¾ng trong (mg/l).

V: thÓ tÝch mÉu thö (n­íc th¶i ®ang xö lÝ ®em l¾ng) ®Ó l¾ng trong èng ®ong 1 lÝt trong 30 phót

(ml/l).

M: sè gam bïn kh« ( kh«ng tro).

1000: hÖ sè qui ®æi mg ra gam.

Gi¸ trÞ SVI ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng kÕt l¾ng cña bïn ho¹t tÝnh. Gi¸ trÞ ®iÓn h×nh cña SVI ®èi víi hÖ

thèng bïn ho¹t tÝnh lµm viÖc ë nång ®é MLSS tõ 2000 ®Õn 3500mg/l th­êng n»m trong kho¶ng 80 –

150mg/l.

2.4.2.5. Ph­¬ng ph¸p ho¹t hãa bïn

Cho bïn gièng vµo n­íc th¶i theo tØ lÖ 1 : 5, bæ sung c¸c chÊt dinh d­ìng cÇn thiÕt vµo hçn hîp

bïn - n­íc th¶i theo tØ lÖ BOD5 : N : P = 100 : 5 : 1. Sôc khÝ kho¶ng 4 - 5 giê, sau ®ã cho l¹i vµo aeroten

®Ó dïng cho mÎ tiÕp theo.

2.4.2.6. X¸c ®Þnh hµm l­îng Nit¬ tæng sè [28]

a. Hãa chÊt

- H2SO4 ®Æc, CuSO4, K2SO4, H2SO4 0,1N, H2SO4 0,02N.

- NaOH 40%, H3BO3 3 %, HCl lo·ng, H2O2 30%.

- ChØ thÞ Taxiro: hçn hîp 2:1 cña dung dÞch metyl ®á 0,1% trong r­îu vµ metylen xanh 0,1%

trong r­îu etylic.

b. Ph­¬ng ph¸p tiÕn hµnh

- Ph¸ mÉu theo ph­¬ng ph¸p Kendal: Hót 10 ml mÉu cho vµo b×nh Kendal. Chó ý ®Ó mÉu vËt

kh«ng dÝnh b¸m lªn thµnh cæ b×nh. Cho tiÕp vµo b×nh Kendal 5 ml H2SO4 ®Æc. Thªm 0,5 g hçn hîp xóc

t¸c CuSO4 vµ K2SO4 theo t× lÖ 1:3, l¾c ®Òu. §Ëy b×nh b»ng mét chiÕc phÔu nhá råi ®Æt lªn bÕp ®un. §un

nhÑ 15 phót, sau ®ã míi ®un m¹nh ®Õn s«i. Khi dung dÞch cã mµu xanh nhạt trong suốt th× ®un tiÕp 15

phót n÷a. LÊy ra ®Ó nguéi, chuyÓn toµn bé dung dÞch vµo b×nh ®Þnh møc 100 ml, dïng n­íc cÊt tr¸ng

b×nh ®èt vµ lªn thÓ tÝch ®Õn v¹ch ®Þnh møc.

Nit¬ trong n­íc th¶i ®­îc chuyÓn vÒ d¹ng amonisunphat. §Ó x¸c ®Þnh Nit¬ ë d¹ng nµy ta dïng

ph­¬ng ph¸p chuÈn ®é.

- CÊt vµ chuÈn ®é x¸c ®Þnh ammoniac:

Dïng kiÒm ®Æc NaOH 40% cho vµo b×nh n­íc cÊt chøa dung dÞch sau khi ph¸ mÉu, khi ®ã x¶y

ra ph¶n øng:

(NH4)2SO4 + 2 NaOH 2NH3 + H2O + Na2SO4

Dïng axit boric 3 % ®Ó hÊp phô NH3, sö dông chØ thÞ mµu taxiro: NH3 + H3BO3 (NH4)3BO3

Dïng dung dÞch axit H2SO4 0,02 N ®Ó chuÈn l¹i l­îng s¶n phÈm t¹o thµnh

(NH4)3BO3 + H2SO4 H3BO3 + (NH4)2SO4

(  ba

100

c. TÝnh to¸n kÕt qu¶

.28.0). Vm .

NTS (g/l) =

a: sè ml H2SO4 0,02 N dïng ®Ó chuÈn ®é mÉu ph©n tÝch

b: sè ml H2SO4 0,02 N dïng ®Ó chuÈn ®é mÉu tr¾ng.

0,28: sè mg Nit¬ øng víi 1 ml H2SO4 0,02 N.

m: sè ml mÉu ®em ®i ph¸ mÉu.

V: sè ml mÉu lÊy ®Ó ph©n tÝch tõ b×nh ®Þnh møc 100 ml.

100: thÓ tÝch b×nh ®Þnh møc.

2.4.2.7. X¸c ®Þnh pH

§Ó x¸c ®Þnh pH cña mÉu n­íc, chóng t«i kiÓm tra b»ng m¸y ®o pH.

2.4.2.8. X¸c ®Þnh COD (TCVN 6491:1999, ISO 6060: 1989- ChÊt l­îng n­íc - X¸c ®Þnh nhu cÇu

oxi hãa häc)

a. Hãa chÊt

- B¹c sunfat - axit sunfuric (Ag2SO4 - H2SO4)

Cho 10g b¹c sunfat (Ag2SO4) vµ 35ml n­íc. Cho tõ tõ 965 ml axit sunfuric ®Æc (ρ = 1.84g/ml),

®Ó 1 hoÆc 2 ngµy cho tan hÕt. KhuÊy dung dÞch ®Ó t¨ng thªm nhanh sù ®iÒu hßa.

- Dung dÞch kali bicromat

C©n 12,259 g kali bicromat ®· sÊy kh« ë 1050C trong 2 giê, hßa tan vµo n­íc cÊt vµ ®Þnh møc

®Õn 1000ml.

- Dung dÞch muèi Mohr: S¾t (II) amoni sunfat, dung dÞch chuÈn cã nång ®é,

c[(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O]  0.12mol/l

Hßa tan 47.0g s¾t (II) amoni sunfat ngËm 6 ph©n tö n­íc

(Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O) vµo n­íc cÊt. Thªm 20ml axit sunfuric ®Æc (ρ = 1.84g/ml). §Ó nguéi vµ thªm

n­íc cÊt cho ®ñ 1000ml (ChuÈn l¹i dung dÞch muèi Mohr b»ng dung dÞch K2Cr2O7 tr­íc khi dïng).

Dung dÞch nµy ph¶i chuÈn l¹i hµng ngµy theo c¸ch nh­ sau:

Pha lo·ng 10.0ml dung dÞch kali dicromat ®Õn kho¶ng 100ml víi axit sunfuric. ChuÈn ®é dung

dÞch nµy b»ng dung dÞch s¾t (II) amoni sunfat nãi trªn sö dông 2 hoÆc 3 giät chØ thÞ feroin

c =

V dung dÞch K2Cr2O7 × 0,25 V

Nång ®é cña s¾t (II) amoni sunfat (mol/l) ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:

Trong ®ã:

V lµ thÓ tÝch dung dÞch s¾t (II) amoni sunfat tiªu (ml)

- Thñy ng©n sunfat (HgSO4): lo¹i tinh dïng cho ph©n tÝch hãa häc.

- ChØ thÞ ferroin

Hßa tan 0,7 g FeSO4.7H2O cïng víi 1,5 g chÊt 1, 10 - phenantrolindihidrat trong n­íc, l¾c cho

®Õn khi tan hÕt. Pha lo·ng thµnh 100 ml.

b. ThiÕt bÞ, dông cô

- Bé ch­ng cÊt håi l­u gåm cã 1 b×nh cÇu chÞu nhiÖt cã cæ nh¸m nèi víi 1 èng sinh hµn.

- BÕp ®un

- Buret chÝnh x¸c

- H¹t thñy tinh th« ®­êng kÝnh 2mm ®Õn 3mm.

c. C¸ch tiÕn hµnh

Cho 10 ml mÉu vµo b×nh cÇu, thªm 5 ml dung dÞch kali bicromat, thªm 0,4 g thñy ng©n sunfat.

Thªm vµi h¹t thñy tinh vµo mÉu thö vµ l¾c trén ®Òu.

Thªm tõ tõ 15 ml dung dÞch b¹c sunfat trong axit sunfuric vµ nhanh chãng l¾p b×nh vµo èng sinh

hµn.

§­a hçn hîp ph¶n øng tíi s«i trong 10 phót vµ tiÕp tôc ®un 110 phót n÷a. NhiÖt ®é cña hçn hîp

ph¶n øng cÇn ph¶i ®¹t lµ 1480C.

Lµm nguéi ngay b×nh cÇu b»ng n­íc l¹nh cho ®Õn kho¶ng 600C vµ röa èng sinh hµn b»ng n­íc

cÊt. Pha lo·ng hçn hîp ph¶n øng ®Õn 75 ml vµ lµm nguéi ®Õn nhiÖt ®é phßng.

ChuÈn ®é l­îng kali bicromat d­ b»ng s¾t (II) amoni sunfat, sö dông 1 hoÆc 2 giät chØ thÞ feroin.

TiÕn hµnh phÐp thö tr¾ng song song cho mçi lÇn x¸c ®Þnh theo qui tr×nh ®· tiÕn hµnh víi mÉu

thö, thay thÕ 10 ml mÉu thö b»ng 10 ml n­íc cÊt.

Nhu cÇu COD ( mgO2/l) ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:

cVV  ( .).

8000

1

2 V

0

COD = (mg/l)

Trong ®ã:

c: nång ®é cña s¾t (II) amoni sunfat (mol/l).

V0: thÓ tÝch mÉu thö (ml).

V1: thÓ tÝch cña s¾t (II) amoni sunfat sö dông khi chuÈn ®é mÉu tr¾ng (ml).

V2: thÓ tÝch cña s¾t (II) amoni sunfat sö dông khi chuÈn ®é mÉu thö (ml).

8000: khèi l­îng mol cña 1/2 O2 (mg/l)

2.4.2.9 Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh BOD5 b»ng ph­¬ng ph¸p Winkler c¶i tiÕn [28]

a. Nguyªn t¾c

BOD lµ l­îng oxi cÇn thiÕt ®Ó oxi hãa c¸c chÊt h÷u c¬ cã trong n­íc b»ng vi sinh vËt (chñ yÕu lµ

vi khuÈn) ho¹i sinh, hiÕu khÝ. §©y lµ mét ®¹i l­îng ®Ó ®¸nh gi¸ møc ®é « nhiÔm (vÒ mÆt chÊt h÷u c¬ vµ

vi sinh vËt cña n­íc).

Ph­¬ng ph¸p Winkler dùa trªn sù oxi hãa Mn+2 thµnh Mn+4 bëi l­îng oxi hßa tan trong n­íc.

NÕu n­íc kh«ng cã oxi hßa tan th× kÕt tña Mn(OH)2 vÉn gi÷ mµu tr¾ng sau khi thªm dung dÞch

iodua - kiÒm vµo mÉu cã s½n MnSO4.

Mn+2 + 2OH- + 1/2O2

MnO2 + H2O

NÕu mÉu cã oxi hßa tan th× mét phÇn Mn+2 bÞ oxi hãa thµnh Mn+4 cã mµu n©u theo ph¶n øng:

L­îng oxi hßa tan trong ph¶n øng trªn ®­îc ®Þnh ph©n gi¸n tiÕp qua l­îng iod sinh ra khi MnO2

tiÕp tôc t¸c dông víi iodua khi thªm dung dÞch iodua – kiÒm vµo mÉu theo ph¶n øng:

-2 + 2I-

MnO2 + 2I- + 4H+ Mn+2 + I2 + H2O

-2 + I2

2S2O3 S4O6

b. Dông cô:

- B×nh ñ BOD 300 ml

- Buret 25 ml

- C©n ph©n tÝch

- Pipet 2 ml

- B×nh ®Þnh møc

- Phßng ñ l¹nh 200C

c. Hãa chÊt

* Dung dÞch ph©n tÝch

- Axit sunfuric H2SO4 98%

- Hå tinh bét 1%: hßa tan 1 g hå tinh bét trong 100 ml n­íc, ®un nãng. Thªm dung dÞch I2 - KI

0,01 mol/l cho tíi khi cã ¸nh xanh, thªm mét vµi h¹t HgI2 ®Ó b¶o vÖ dung dÞch.

- Dung dÞch MnSO4 (Mix I): hßa tan 480 g MnSO4.4H2O, sau ®ã ®Þnh møc n­íc cÊt lªn 1000 ml. - Hçn hîp dung dÞch iod - kiÒm - azide (MixII): hßa tan 500 g NaOH vµ 135 g NaI ®Þnh møc

n­íc cÊt lªn 1000 ml. Thªm vµo dung dÞch nµy 10 g NaN3 ®· hßa tan vµ ®Þnh møc trong 40 ml b»ng

n­íc cÊt.

- Dung dÞch Na2S2O3 0,025N: hßa tan 6,205 g Na2S2O3.5H2O vµ ®Þnh møc thµnh 1000 ml b»ng

n­íc cÊt.

* Hãa chÊt pha lo·ng:

- Dung dÞch ®Öm phosphate: hßa tan 8,5 g KH2PO4 vµ 1,7 g NH4Cl vµo b×nh ®Þnh møc 1 lÝt, ®Þnh

møc ®Õn 1000 ml b»ng n­íc cÊt. Dung dÞch ph¶i cã pH = 7.2.

- Dung dÞch MgSO4: hßa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong n­íc cÊt vµ ®Þnh møc thµnh 1000 ml.

- Dung dÞch CaCl2: hßa tan 27.5 g CaCl2 trong n­íc cÊt vµ ®Þnh møc thµnh 1000 ml.

- Dung dÞch FeCl3: hßa tan 0,25 g FeCl3.6H2O trong n­íc cÊt vµ ®Þnh møc thµnh 1000 ml.

- Dung dÞch axit vµ kiÒm 1 N: dïng ®Ó ®iÒu chØnh pH nÕu cÇn.

* ChuÈn bÞ dung dÞch pha lo·ng mÉu

LÊy chai to miÖng réng, cho t­¬ng øng c¸c dung dÞch ®Öm phosphate, MgSO4, FeCl3 mçi lo¹i 1

ml vµ thªm n­íc cÊt vµo thµnh 1000 ml. Thæi kh«ng khÝ s¹ch ë 200C vµo n­íc vµ l¾c nhiÒu lµm cho oxi

b·o hßa (th­êng thæi khÝ kho¶ng h¬n 2 giê).

* TØ lÖ pha lo·ng: Tïy thuéc vµo lo¹i n­íc mÉu mµ ta pha lo·ng víi c¸c møc ®é kh¸c nhau.

Thø tù ThÓ tÝch mÉu (ml) Nguån lÊy mÉu Kho¶ng gi¸ trÞ BOD5(mg/l)

R, L 0 – 6 1000 ThÓ tÝch dung dÞch pha lo·ng (ml) 0 HÖ sè pha lo·ng (lÇn) 1 1

2 R, L, E 4 – 12 500 500 2

3 10 – 30 R, E 200 800 5

4 20 – 60 E, S 100 900 10

5 40 – 120 S 50 950 20

6 100 – 300 S, C 20 970 50

7 200 – 600 S, C 10 990 100

8 400 – 1200 I, C 5 995 200

9 1000 – 3000 I 2 998 500

I 10 2000 – 6000 1 999 1000

Trong ®ã:

L: hå

R: s«ng hoÆc hå chøa

E: n­íc cèng sau khi xö lÝ sinh häc

S: n­íc cèng æn ®Þnh hoÆc n­íc th¶i c«ng nghiÖp nhÑ

C: n­íc cèng th« ( ch­a xö lÝ hoÆc æn ®Þnh)

I: n­íc th¶i c«ng nghiÖp « nhiÔm nÆng

c. C¸ch tiÕn hµnh:

Rãt ®Çy mÉu vµo chai BOD cã dung tÝch 300 ml, tr¸nh bät b¸m trªn thµnh chai, ®Ëy nót lo¹i bá

mÉu thõa. ñ 5 ngµy, t­íi n­íc cÊt lªn n¾p b×nh vµo mçi buæi s¸ng ®Ó tr¸nh bät khÝ, sau ®ã phñ lªn b×nh

b»ng giÊy b¸o. Buång ñ cã nhiÖt ®é 200C.

* X¸c ®Þnh DO5:

- Cho 2 ml dung dÞch Mix I vµ 2 ml dung dÞch Mix II vµo mÉu sau khi ñ 5 ngµy råi ®Ëy nót vµ

l¾c m¹nh ®Ó ph¶n øng x¶y ra hoµn toµn.

- §îi kÕt tña l¾ng yªn, cho thªm 2 ml H2SO4 98% råi l¾c m¹nh ®Ó hßa tan hÕt kÕt tña. - Dïng èng ®ong lÊy 203 ml mÉu sau khi cho hãa chÊt.

- ChuÈn ®é b»ng dung dÞch Na2S2O3 0,025N tíi lóc mÉu chuyÓn sang mµu vµng chanh th× cho

thªm 1 - 3 giät hå tinh bét, sau ®ã l¾c nhÑ vµ chuÈn ®é tiÕp cho ®Õn khi mÉu b¾t ®Çu mÊt mµu.

- Ghi l¹i thÓ tÝch Na2S2O3 (ml) ®· dïng, thÓ tÝch nµy ®óng b»ng nång ®é DO5 (mg/l).

- TiÕn hµnh song song víi mét mÉu n­íc cÊt cã sôc khÝ b·o hßa.

* X¸c ®Þnh DO0:

X¸c ®Þnh gièng DO5 nh­ng lµm trªn mÉu võa lÊy vÒ kh«ng ñ (x¸c ®Þnh ngay sau khi chuÈn bÞ

mÉu xong).

C«ng thøc tÝnh:

BOD5(mg/l) = D00 – DO5 P

Chó ý: cø 1 ml dung dÞch Na2S2O3.H2O 0,025N t­¬ng øng 0,2 mg DO nªn mçi ml chuÈn ®é t­¬ng øng

1 mg DO/l khi mÉu n­íc ban ®Çu lµ 203 ml (1ml O2 = 0,7*1mg O2/l).

Trong ®ã:

DO0: nång ®é DO cña hçn hîp mÉu vµ dung dÞch cÊy tr­íc khi ñ.

DO5: nång ®é DO cña hçn hîp mÉu vµ dung dÞch cÊy sau khi ñ 5 ngµy.

P: V1/V2.

V1: thÓ tÝch mÉu. V2: thÓ tÝch mÉu vµ dung dÞch cÊy.

2.4.3 Ph­¬ng ph¸p vi sinh

2.4.3.1 Ph­¬ng ph¸p ®Þnh l­îng vi sinh vËt b»ng ph­¬ng ph¸p ®Õm sè khuÈn l¹c trªn th¹ch ®Üa

[7, 21, 22,30]

a. Pha lo·ng mÉu

- Hót 1 ml n­íc th¶i vµo èng nghiÖm thø nhÊt cã chøa 9 ml n­íc cÊt v« khuÈn.

1.

- Trén ®Òu dung dÞch b»ng c¸ch hót lªn råi thæi xuèng 3 - 5 lÇn. §é pha lo·ng mÉu lóc nµy lµ 10-

- TiÕp tôc hót 1 ml ë èng nghiÖm thø nhÊt cho vµo èng nghiÖm thø hai chøa 9 ml n­íc cÊt v«

khuÈn.

- Trén ®Òu nh­ trªn. §é pha lo·ng mÉu lóc nµy lµ 10-2.

- Cø tiÕp tôc nh­ vËy ®Ó cã mÉu ë c¸c ®é pha lo·ng 10-3, 10-4, 10-5, 10-6,…

Tïy theo nång ®é vi sinh vËt ­íc ®o¸n trong mÉu mµ tiÕn hµnh pha lo·ng mÉu víi c¸c tØ lÖ kh¸c

nhau.

b. C¸ch tiÕn hµnh

- ChuÈn bÞ m«i tr­êng th¹ch ®Üa: m«i tr­êng MPA, Czapek, Hansen ®­îc khö trïng ë 1 atm

trong 30 phót, ®æ vµo c¸c ®Üa petri v« trïng, chê th¹ch ®«ng vµ kh« mÆt th¹ch.

- Ghi vµo ®¸y ®Üa petri cã m«i tr­êng th¹ch thÝch hîp víi tõng lo¹i vi sinh vËt c¸c th«ng tin:

+ Nång ®é pha lo·ng

+ Ngµy cÊy

- Dïng pipetman g¾n ®Çu c«n v« trïng lÊy tõ c¸c ®é pha lo·ng thÝch hîp nhá vµo mçi ®Üa petri

0,1 ml (t­¬ng ®­¬ng víi 2 giät dÞch ), mçi ®é pha lo·ng ®­îc lÆp l¹i 3 lÇn. Dïng que g¹t v« trïng dµn

®Òu dÞch tÕ bµo lªn kh¾p bÒ mÆt th¹ch. Sè tÕ bµo cÊy trªn bÒ mÆt th¹ch ph¶i ®­îc dµn ®Òu vµ kh«ng nªn

v­ît qu¸ vµi tr¨m.

- C¸c ®Üa petri ®· ®­îc cÊy dÞch tÕ bµo, gãi kÝn vµ ®Æt óp ng­îc ®Üa trong tñ Êm 370C. Sau 24 giê

®Õm sè khuÈn l¹c trong mçi ®Üa.

c. C¸ch ®Õm

- LÊy bót ch× kÎ hai ®­êng vu«ng gãc d­íi ®¸y ®Üa Petri vµ ®¸nh dÊu thø tù tõng vïng I, II, III,

IV.

- §Õm sè khuÈn l¹c trong tõng vïng, nhí ®¸nh dÊu c¸c khuÈn l¹c ®· ®Õm.

=

. D

n v

Sè tÕ bµo ml mÉu

- Sè l­îng tÕ bµo vi sinh vËt trong 1 ml mÉu ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau ®©y:

Trong ®ã:

n: sè khuÈn l¹c trung b×nh trong mét ®Üa petri ë mét ®é pha lo·ng nhÊt ®Þnh.

v: thÓ tÝch dÞch mÉu ®em cÊy.

D: hÖ sè pha lo·ng

2.4.3.2 Ph­¬ng ph¸p ph©n lËp vi khuÈn tõ bïn ho¹t tÝnh và màng sinh học [2, 30, 38]

a. Pha lo·ng mÉu ( tiÕn hµnh t­¬ng tù nh­ trªn)

b. CÊy mÉu

- ThÓ tÝch c¸c mÉu ®­îc cÊy lªn th¹ch ®Üa th­êng lµ 0,1 ml.

- LÊy que g¹t v« khuÈn ph©n bè ®Òu mÉu trªn bÒ mÆt th¹ch. §Ëy n¾p ®Üa l¹i ®Ó thÊm hót hÕt mÉu

trong vµi phót.

- Úp ng­îc ®Üa th¹ch råi ®em ñ trong tñ Êm ë 370C.

c. Chän khuÈn l¹c ®Æc tr­ng vµ x¸c ®Þnh h×nh th¸i khuÈn l¹c

- Chän nh÷ng khuÈn l¹c ®Æc tr­ng, lÊy mét vßng que cÊy khuÈn l¹c cho vµo n­íc cÊt v« trïng,

sau ®ã pha lo·ng víi c¸c nång ®é thÝch hîp, chän nång ®é pha lo·ng sao cho khi cÊy 0,1 ml vµo ®Üa

th¹ch sÏ xuÊt hiÖn c¸c khuÈn l¹c gièng nhau riªng rÏ.

- §Æt vµo tñ Êm 370C trong 24 giê.

- TiÕn hµnh quan s¸t c¸c khuÈn l¹c nµy tõ c¸c phÝa (tõ trªn xuèng, tõ bªn c¹nh), chó ý vÒ kÝch

th­íc, h×nh d¹ng mÐp, h×nh d¹ng khuÈn l¹c, bÒ mÆt, ®é dµy, cã nóm hay kh«ng, ®é trong, mµu s¾c (trªn,

d­íi, cã khuÕch t¸n ra m«i tr­êng hay kh«ng).

2.4.3.3 Ph­¬ng ph¸p nhuém Gram [7, 21 ]

§©y lµ ph­¬ng ph¸p nhuém vi khuÈn cña Christian Gram. Nhuém Gram kh«ng nh÷ng gióp ph©n

biÖt vi khuÈn nhê c¸c ®Æc ®iÓm h×nh th¸i vµ sù s¾p xÕp cña tÕ bµo mµ cßn cung cÊp th«ng tin vÒ líp vá

tÕ bµo. Khi nhuém theo ph­¬ng ph¸p nµy, tÕ bµo vi khuÈn Gram d­¬ng cã líp vá tÕ bµo dµy t¹o bëi

peptidoglycan sÏ cã mµu tÝm, cßn vi khuÈn Gram ©m cã líp vá tÕ bµo máng h¬n (do cã Ýt peptidoglycan

h¬n) vµ ®­îc bao bäc bëi mét líp mµng máng sÏ cã mµu hång.

Gentian violet

1g

1)

R­îu ªtylic 960

10ml

Phªnol ®· tinh chÕ l¹i

5g

2)

N­íc cÊt

100ml

a. Hãa chÊt

b. C¸ch tiÕn hµnh

- Dïng que cÊy lÊy tõ 1 ®Õn 2 giät canh tr­êng chøa vi khuÈn cÇn quan s¸t b«i lªn phiÕn kÝnh råi

®Ó kh«.

- Cè ®Þnh vÕt b«i b»ng c¸ch h¬ nhÑ phiÕn kÝnh lªn ngän löa ®Ìn cån.

- Nhuém tÝm gentian trong 1 phót råi röa b»ng n­íc cÊt kh«ng qu¸ 2 gi©y (cho dßng n­íc ch¶y

nhÑ qua tiªu b¶n, tr¸nh kh«ng xèi lªn vÕt b«i).

- Ng©m trong dung dÞch lugol 1 phót.

- TÈy mµu b»ng cån trong 30 gi©y vµ röa l¹i b»ng n­íc cÊt.

- Lµm kh« vÕt b«i vµ nhuém bæ sung b»ng dung dÞch fuchsin trong 10 – 30 giây.

- Röa l¹i b»ng n­íc cÊt råi h¬ qua ®Ìn cån cho kh«.

- Quan s¸t d­íi kÝnh hiÓn vi quang häc cã ®é phãng ®¹i 1000 lÇn.

- KÕt qu¶: TÕ bµo b¾t mµu tÝm lµ vi khuÈn Gram +, tÕ bµo b¾t mµu hång lµ vi khuÈn Gram -.

2.4.3.4 Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh sù cã mÆt cña vi khuÈn nitrate hãa

+ ®Çu vµ cuèi, nÕu NH4

- ®Çu vµ cuèi, nÕu gi¶m th× chøng tá cã vi khuÈn ph¶n

Pha mét l­îng n­íc cã (NH4)2SO4 vµ mét l­îng n­íc th¶i víi bïn, l¾c trong mét thêi gian thÝch + gi¶m th× chøng tá cã vi khuÈn nitrate hîp (kho¶ng 1 -2h), ph©n tÝch l­îng NH4

hãa. Sau khi l¾c ®Ó yªn, ph©n tÝch l­îng NO3

nitrate hãa.

2.4.4 Ph­¬ng ph¸p hãa sinh

2.4.4.1 Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh c¸c ho¹t tÝnh enzyme cña bïn ho¹t tÝnh và màng sinh học

Khi c¸c enzyme amylase, protease, cellulose t¸c dông lªn c¬ chÊt thÝch hîp lÇn l­ît lµ tinh bét

tan, casein, CMC trong m«i tr­êng th¹ch, c¬ chÊt bÞ ph©n gi¶i lµm cho ®é ®ôc cña m«i tr­êng bÞ gi¶m

®i, m«i tr­êng trë nªn trong suèt. §é trong suèt ®­îc t¹o ra cña m«i tr­êng tØ lÖ víi ®é ho¹t ®éng cña

enzyme.

C¸ch tiÕn hµnh:

- ChuÈn bÞ m«i tr­êng th¹ch cã chøa c¬ chÊt thÝch hîp (tinh bét tan, casein, CMC) ®­îc ph©n

®Òu vµo c¸c ®Üa petri. Sau khi th¹ch ®«ng, ®ôc nh÷ng giÕng nhá cã ®­êng kÝnh 8 mm trªn bÒ mÆt th¹ch,

dïng pipetman lÊy dÞch bïn cÊy vµo c¸c lç khoan, gi÷ ë 370C. Sau 24 giê, kiÓm tra vßng ph©n gi¶i cña

bïn.

- Sau mét thêi gian thÝ nghiÖm

+ Nhá dung dÞch lugol, nÕu bïn cã ho¹t tÝnh sinh enzyme amylase vµ cellulose sÏ t¹o thµnh c¸c

vßng s¸ng xung quanh giÕng th¹ch.

+ Nhá dung dÞch HgCl2, nÕu bïn cã ho¹t tÝnh sinh enzyme protease sÏ t¹o thµnh c¸c vßng s¸ng

xung quanh giÕng th¹ch.

2.4.4.2 Ph­¬ng ph¸p kiÓm tra ho¹t tÝnh amylase, protease, cellulase cña c¸c lo¹i vi khuÈn

Khi c¸c enzyme amylase, protease, cellulase t¸c dông lªn c¬ chÊt thÝch hîp (tinh bét tan, casein,

CMC) trong m«i tr­êng th¹ch, c¬ chÊt bÞ ph©n gi¶i lµm cho ®é ®ôc cña m«i tr­êng bÞ gi¶m ®i, m«i

tr­êng trë nªn trong suèt. §é trong suèt ®­îc t¹o ra cña m«i tr­êng tØ lÖ víi ®é ho¹t ®éng cña enzyme.

C¸ch tiÕn hµnh:

- ChuÈn bÞ m«i tr­êng th¹ch cã chøa c¬ chÊt thÝch hîp (tinh bét tan, casein, CMC) ®­îc ph©n

®Òu vµo c¸c ®Üa petri.

- CÊy chÊm ®iÓm c¸c chñng vi khuÈn lªn bÒ mÆt th¹ch. Sau 24 giê ñ ë 370C, kiÓm tra vßng ph©n

gi¶i xuÊt hiÖn xung quanh khuÈn l¹c.

- Nhá dung dÞch lugol, nÕu bïn cã ho¹t tÝnh sinh enzyme amylase vµ cellulase sÏ t¹o thµnh c¸c

vßng s¸ng xung quanh giÕng th¹ch.

- Nhá dung dÞch HgCl2, nÕu bïn cã ho¹t tÝnh sinh enzyme protease sÏ t¹o thµnh c¸c vßng s¸ng

xung quanh giÕng th¹ch.

2.4.4.3 Ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng sinh enzyme catalase [2, 22]

Nhá mét giät dung dÞch H2O2 nång ®é 10% lªn phiÕn kÝnh, dïng ®Çu que cÊy lÊy mét Ýt vi khuÈn

míi ho¹t hãa (24h) trén vµo giät H2O2 trªn phiÕn kÝnh. NÕu chñng vi khuÈn nµo sinh enzyme catalase sÏ

t¹o thµnh bät khÝ trªn phiÕn kÝnh.

2.4.5. Ph­¬ng ph¸p xö lÝ sè liÖu

Ứng dông phÇn mÒm Word, Excel ®Ó xö lí c¸c sè liÖu.

Chương 3

Kết quả và biện luận

3.1. Đánh giá chất lượng nước thải đô thị trên kênh Tân Hóa tại cầu Hòa Bình quận 11 Tp. Hồ

Chí Minh.

Trước khi chọn lựa phương pháp xử lí nước thải thì việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn

nước là quan trọng nhất, vì đây là cơ sở giúp cho ta chọn lựa được phương pháp thích hợp nhất cho

việc xử lí nước thải.

Nguồn gốc của nước thải, các chỉ tiêu của nước thải là COD, BOD5, pH, thành phần vi sinh vật

là quan trọng nhất.

Kênh Tân Hóa là con kênh kéo dài gần 20 km, nằm trên địa bàng của nhiều quận. Nước thải

dùng cho quá trình nghiên cứu được lấy tại kênh Tân Hóa đoạn đi qua đường Hòa Bình, Quận 11, Tp.

Hồ Chí Minh. Đây là một trong những đoạn kênh tiếp nhận nhiều nguồn nước thải khác nhau như từ

khu công nghiệp, nước thải của những nhà máy và xí nghiệp sản xuất trên địa bàng, và là nơi xả thải

nước sinh hoạt của những hộ dân sống trên địa bàng khu vực này.

Qua quá trình phân tích thì nước thải thuộc đoạn kênh này chứa nhiều chất hữu cơ, ngoài ra còn

có những chất vô cơ hòa tan, cát, và nhiều chất lơ lửng..

Chúng tôi đã thực hiện lấy mẫu và phân tích từ tháng 7/ 2009 đến tháng 11/2009 và thu được các chỉ

tiêu được trình bày trong bảng 3.

Thời gian TS SS pH Cảm COD BOD5 Nt Pt

quan

Tháng 5,25 205 7,00 270 30 89 Lần 1 450

7 Lần 2 380 225 35 5 183 87 6,9

Lần 3 425 276 40 7,51 197 90 7,2

6,8 Tháng Lần 1 398 220 37,1 3,9 176,5 97

Nước lấy 8 Lần 2 260 187 29,9 3,5 125 79 6,65

kiểm tra Lần 3 465 285 30,1 4,82 201 115 7,00

đều có Tháng Lần 1 359 200 34 3,71 174 112 6,55

285 23,5 4.1 186 132 6,7 màu đen 9 Lần 2 415

và mùi Lần 3 340 219 22,1 4,15 157 81 6.91

hôi thối Tháng Lần 1 401 260 30 5,25 256 173 7,1

10 Lần 2 289 170 20,5 4,01 143 75 6,95

Lần 3 370 225 23,2 3,91 164 84 7

Tháng Lần 1 480 4,9 295 185 7,4 290 25

11 Lần 2 375 5,2 205 137 6,9 215 31

Lần 3 350 5 198 108 7,2 228 30

Bảng 3.1. Các chỉ tiêu hóa lí nước thải kênh Tân Hóa tại

500

COD

400

Lần 1

Lần 2

300

Lần 3

200

100

0

7

8

9

10

11

THỜI GIAN (tháng trong năm)

cầu Hòa Bình quận 11 Tp.HCM

Biểu đồ 3.1. Chỉ tiêu COD của nước thải trên kênh Tân Hóa

lấy mẫu tại cầu Hòa Bình quận 11

300

BOD5

250

Lần 1

200

Lần 2

150

Lần 3

100

50

0

7

8

9

10

11

THỜI GIAN ( tháng trong năm)

Biểu đồ 3.1. Chỉ tiêu BOD5 của nước thải trên kênh Tân Hóa

lấy mẫu tại cầu Hòa Bình quận 11

Kết quả bảng trên cho thấy mức độ ô nhiễm của nước thải trên đoạn kênh này khá cao, tuy nhiên

cũng có sự thay đổi mà nguyên nhân chính là vào tháng 8, tháng 9 và tháng 10 là những tháng mưa

nhiều. Như vậy khi so sánh với tiêu chuẩn quy định của nước thải theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)

5945 - 1995 thì hầu như các chỉ tiêu đều vượt quá tiêu chuẩn nước thải loại B rất nhiều, chỉ có pH là

đạt tiêu chuẩn. Về mặt cảm quan thì nước thải được lấy mẫu để phân tích lúc nào cũng có màu đen và

mùi rất hôi thối.

Bảng 3.2.Tiªu chuÈn ViÖt Nam TCVN 5945 – 1995

Møc cho phÐp ChØ tiªu A B

COD (mg/l) <50 <100

BOD (mg/l) <20 <50

SS (mg/l) <50 <100

pH 6,5 - 7,5 6 – 9

Vi sinh vật sống trong nước thải là yếu tố rất quan trọng trong quá trình xử lí nước thải chính vì

vậy chúng tôi đã tiến hành phân tích thành phần và số lượng vi sinh vật được trình bày trong bảng 3.3.

Thời gian lấy mẫu

Lần 1

Tháng 7 Lần 2

Lần 3

Lần 1

Tháng 8 Lần 2

Lần 3

Lần 1 Bảng 3.3. Số lượng vi sinh

Tháng 9 Lần 2 vật trong nước thải

Vi khuẩn Nấm mốc Nấm men 2.103 3.102 2.103 103 8.102 2.103 4.103 2.103 103 5.106 6.107 4.106 7.105 2.104 3.104 3,5.105 3.105 4,5.105 102 102 2.102 102 102 102 102 102 2.102 Lần 3 kênh Tân Hóa

lấy mẫu tạicầu Hòa Bình quận 11 Tp. HCM

Về mặt vi sinh vật trong nước thải thì vi khuẩn chiếm phần lớn trong thành phần vi sinh của

nước thải. Nấm mốc và nấm men tuy có mặt nhưng với số lượng ít hơn nhiều. Nguyên nhân chính nước

thải không phải môi trường thuận lợi cho nấm mốc và nấm men phát triển.

Qua những đánh giá ban đầu như trên cho thấy nước thải thuộc đoạn kênh này ô nhiễm nặng, tỉ

số COD/BOD5 ≤ 2, tỉ số BOD5 : N tổng : P tổng ≤ 100 : 5: 1, đồng thời số lượng vi khuẩn trong nước

thải là rất nhiều. Từ những cơ sở trên chúng tôi quyết định xử lí nước thải này bằng phương pháp sinh

học. Chúng tôi lựa chọn phương pháp hợp khối hiếu khí aroten và lọc sinh học là phương pháp xử lí

nước thải này, kết hợp với việc khảo sát vai trò của vi sinh vật trong quá trình xử lí nước thải.

3.2. Nghiên cứu xử lý nước thải theo mẻ

3.2.1. Chế tạo mô hình hợp khối

Để thực hiện đề tài nghiên cứu thì trước nhất phải chế tạo mô hình, chính vì vậy chúng tôi đã

tiến hành chế tạo mô hình như sau:

Các vật liệu dùng chế tạo mô hình gồm: thùng nhựa 80 – 100l, mô hình hợp khối chế tạo bằng

thủy tinh 50 lít, thùng nhựa 40l, máy nén khí 8 đầu phun, các van và ống nước bằng nhựa PVC, lưới

lọc inox kích thước 1 – 2mm, vật liệu lọc là những hạt xốp d = 0,5 cm.

Bể thủy tinh dùng chế tạo mô hình hợp khối chia thành 4 ngăn nhỏ mỗi ngăn có thể tích như chú

thích trong hình 3.1. Trong đó, có hai ngăn có nhồi hạt xốp dùng làm ngăn lọc xen kẽ với hai ngăn

không nhồi hạt xốp dùng làm aeroten.

Thùng nhựa 80 lít dùng làm bể điều hòa và bể lắng sơ cấp của nước thải đầu vào.

A1

L1

A2

L2

Bể điều hòa (Nước vào)

Bể lắng ( Nước sau xử lí)

Thùng nhựa 50 lít dùng làm bể lắng thứ cấp của nước thải sau khi xử lí.

Máy nén khí

A1: Aroten 1 (20 lít)

A2: Aroten 2 (10 lít)

L1: Lọc 1 ( 10 lít)

L2: Lọc 2 ( 10 lít)

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí mô hình thí nghiệm

Cơ chế hoạt động của mô hình hợp khối như sau:

Nước thải sau khi được lấy về sẽ được đưa vào bể điều hòa thông qua lưới lọc nhằm để tách rác

có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Đồng thời tại bể điều hòa này thì những cát và những thành phần

không hòa tan, có kích thước lớn trong nước thải sẽ lắng xuống và loại bỏ qua van xả sau này.

Nước sau khi ở bể điều hòa 2 – 3 giờ sẽ được cho chạy sang bể hợp khối. Tại đây, nước sẽ đi

vào ngăn A1 và L1 vì giữa hai ngăn này là vách ngăn có các lỗ thông nhau. Nước khi vào ngăn A1 và

L1 không thể sang A2 và L2 vì giữa chúng là vách ngăn kín. Tuy nhiên, sau một thời gian thì nước sẽ

dâng lên và tràn sang ngăn A2 và L2, đồng thời giữa hai ngăn A2 và L2 này cũng có những lỗ thông

nhau qua vách ngăn. Tại ngăn L2 sau khi nước dâng lên đầy sẽ tràn ra ngoài thông qua van xả vào bể

lắng thứ cấp.

Tại bể hợp khối, để cung cấp oxi cho hoạt động hiếu khí của vi khuẩn nhằm tạo thành lượng bùn

hoạt tính tối ưu có SVI = 80 – 150ml/L và màng sinh học có chiều dày tối ưu là d = 1 – 4 mm thì chúng

tôi đã bố trí máy nén khí với công suất 55W. Khí từ máy nén khí sẽ được đưa vào bể hợp khối từ dưới

lên qua các ống dẫn và phân tán khí nhằm cung cấp oxi đều cho bể. Việc cung cấp oxi sẽ giúp cho vi

1

2

4

3

khuẩn hoạt động và gia tăng nhanh sinh khối.

1. Thùng điều hòa

2. Bể xử lí hợp khối

3. Bể lắng và xử lí N

4. Máy sục khí và hệ thống vòi phun khí

Hình 3.2. Mô hình thí nghiệm

3.2.2. Nghiên cứu xử lí nước thải theo mẻ

Để ứng dụng aroten và lọc sinh học xử lí nước thải thì điều quan trọng nhất là phải tạo được bùn

hoạt tính và màng sinh học đạt tiêu chuẩn và làm việc ổn định. Chính vì vậy mà phải tiến hành xử lí

nước thải theo mẻ với những thời gian khác nhau nhằm xác định thời gian cho mô hình làm việc ổn

định cũng như tạo bùn hoạt tính và màng sinh học tối ưu.

Nước đầu vào để tiến hành chạy theo mẻ có thông số đầu vào chung như sau:

Bảng 3.4. Thông số của nước thải trước khi xử lý

C¸c chØ sè Hµm l­îng C¶m quan

COD (mg/l) 383 - 460

250 - 290 BOD5 (mg/l)

Tæng N (mg/l) 25 - 40 Mµu ®en, mïi h«i thèi Tæng P (mg/l) 4 – 7,5

SS 150 - 167

pH 6,5 – 7,5

Với những số liệu trên thì chúng tôi thấy rằng nước thải ở địa điểm này hoàn toàn phù hợp với

phương pháp xử lí hiếu khí trên mô hình hợp khối.

Chúng tôi đã tiến hành chạy 6 mẻ nối tiếp nhau với thời gian giảm dần qua từng mẻ.

Mẻ 1: nước thải được đưa vào bể hợp khối mà không có bổ sung bùn giống, bùn và màng sẽ

được tự tạo thành sau 60 h sục khí tích cực.

Mẻ 2: nước thải được đưa vào bể hợp khối xử lí trong 50 h trên nền bùn và màng sinh học đã

dần hình thành của mẻ 1.

Chúng tôi tiếp tục thực hiện tương tự như trên ở 4 mẻ còn lại với thời gian giảm dần theo từng

mẻ là 40, 30, 20 và 10h.

Một lưu ý ở đây là chúng tôi không thực hiện hồi lưu bùn sau mỗi mẻ vì bùn được tạo thành và

đi ra theo nước đã xử lí là không đáng kể, đây chính là điểm ưu việt của mô hình hợp khối so với mô

hình aeroten.

Đồng thời với việc xử lí thì nước đầu ra sau mỗi mẻ được đưa qua bể lắng thứ cấp sau đó được

đem đi phân tích các chỉ tiêu hóa lí và được kết quả trong bảng 3.5.

Bảng 3.5. Kết quả xử lí nước thải theo mẻ

Kết quả xử lí theo thời gian Chỉ Mẻ

tiêu xử 0h 10h 20h 30h 40h 50h 60h

lí

1 460 400 355 315 290 255 225

2 455 385 325 260 205 165

COD 3 415,5 285 205 165 110

(mg/l) 4 383 271 189 95

5 396,8 156 67,8

6 49,5 405

1 290 260 200 170,5 151,1 131 140

2 278 225 115 186,5 167 139,5

3 255 195 158,7 115 81 BOD5

(mg/l) 4 250 135 97,3 68

5 255 115 54

6 287 38,1

1 7,1 7,17 7,25 7,44 7,35 7,3 7,28

2 6,92 6,99 7,15 7,34 7,28 7,22

pH 3 7,1 7,14 7,15 7,2 7,15

4 7,2 7,28 7,3 7,4

5 6,9 7,34 7,45

6 6,85 7,3

Mẻ Kết quả xử lí theo thời gian Chỉ xử tiêu 0h 10h 20h 30h 40h 50h 60h lí

Hơi Hơi Hơi Vàng trong, Vàng Đen, Đen trong, vàng 1 hơi không tanh thối ít thối hơi tanh ít tanh thối mùi

Vàng Hơi Trong, Đen Vàng Trong, 2 hơi vàng không thối hôi ít tanh Cảm thối tanh mùi quan Trong, Trong, Đen, Vàng, Vàng, ít không 3 thối hôi tanh thanh mùi

Trong, Đen, Vàng, Trong, 4 không thối tanh ít tanh mùi

Trong, Trong, Đen, Như vậy ở 5 hơi không thối mẻ 1 và 2 thì nước tanh mùi

đầu ra vẫn chưa Trong, Đen, đạt tiêu chuẩn loại 6 không thối B vì các chỉ số mùi

COD và BOD5

còn khá cao. Nguyên nhân chính là ở những mẻ này bùn hoạt tính và màng sinh học đang dần được

hình thành nên khả năng làm sạch nước chưa cao. Tuy nhiên ở những mẻ tiếp theo nước đầu ra luôn đạt được chỉ tiêu loại B, trong đó đặc biệt ở mẻ 6 thì nước đầu ra đạt chỉ tiêu B+. Nguyên nhân là ở những

mẻ này thì lượng bùn hoạt tính cũng như màng sinh học đã tạo thành đến mức độ ổn định nên đạt hiệu

suất làm sạch cao. Đồng thời qua khảo sát chúng tôi đã xác định được lượng bùn hoạt tính là 3,1 g/l và

bề dày của màng sinh học là 3,5mm là tối ưu trong quá trình xử lí.

Nước trước xử lí, đang xử lí, sau xử lí, bùn hoạt tính, màng sinh học được trình bày trong những

hình 3.3.

Nước thải trước xử lí Hỗn hợp nước và bùn để lắng 30 phút Nước thải sau xử lí

Nước thải đang xử lí Màng sinh học bám vào giá thể

Hình 3.3. Bùn hoạt tính, màng sinh học, nước thải trước và sau xử lí 3.2.3. Xác định số lượng vi sinh vật trong bùn hoạt tính và màng sinh học

Sau khi đã tạo được lượng bùn hoạt tính và màng sinh học đạt mức ổn định và có khả năng làm

sạch với hiệu suất cao, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra lại số lượng vi sinh vật trong bùn và màng. Các

số liệu được trình bày trong các bảng 3.6 và 3.7.

Bảng 3.6.Số lượng vi sinh vật trong bùn hoạt tính Thµnh phÇn vi sinh vËt Sè l­îng (CFU/ml)

108 – 6.1010 Vi khuÈn

102 NÊm men

10 NÊm mèc

Bảng 3.7. Số lượng vi sinh vật trong màng sinh học

Thµnh phÇn vi sinh vËt Sè l­îng (CFU/ml)

109 – 6.109 Vi khuÈn

10 NÊm men

10 NÊm mèc

Kết quả trên đem so sánh với bảng khảo sát sát vi sinh vật của nước thải ở bảng 3.3 thì ta thấy

rằng số lượng vi khuẩn tăng lên rõ rệt, trong khi đó thì số lượng nấm mốc và nấm men lại giảm đi.

Nguyên nhân do trong môi trường kiềm của nước thải chỉ thích hợp cho vi khuẩn phát triển nhưng lại

là điều kiện bất lợi với nấm mốc và nấm men. Sự tăng lên của số lượng vi khuẩn, sự giảm đi của nấm

mốc và nấm men cũng chứng minh rằng tác nhân chính sử dụng chất hữu cơ và làm sạch nước thải là

vi khuẩn.

3.2.4. Xác định hoạt tính enzyme của bùn hoạt tính và màng sinh học

Việc xử dụng những chất hữu cơ có trong nước để làm sạch nước thải có liên quan mật thiết tới

hoạt tính enzyme có trong bùn hoạt tính và màng sinh học. Vì vậy chúng tôi đã tiến hành khảo sát hoạt

tính của các enzyme và kết quả được trình bày trong những hình 3.4 và 3.5.

Hoạt tính cellulase của bùn hoạt tính Hoạt tính amylase của bùn hoạt tính

Hoạt tính protease của bùn hoạt tính

Hình 3.4. Hoạt tính sinh học của bùn hoạt tính

Hoạt tính protease của màng sinh học

Hoạt tính amylase của màng sinh học Hoạt tính cellulase của màng sinh học

Hình 3.5. Hoạt tính sinh học của màng sinh học

Kết quả khảo sát trên cho thấy bùn hoạt tính và màng sinh học đều có khả năng phân giải những

chất hữu cơ dễ phân giải như: tinh bột, protein và cellulose. Những chất hữu cơ trên là những chất

thường xuất hiện trong nước thải đô thị, điều này chứng minh rằng bùn hoạt tính và màng sinh học có

khả năng làm sạch nước thải đô thị.

3.2.5. Đặc điểm sinh học, hoạt tính của các chủng vi khuẩn có mặt trong bùn hoạt tính và

màng sinh học

Bùn hoạt tính và màng sinh học là tập hợp của nhiều chủng vi khuẩn khác nhau vì vậy chúng tôi

đã tiến hành phân lập và nghiên cứu các đặc điểm sinh học của chúng, kết quả được trình bày trong các

bảng 3.8, 3.9, 3.10 và 3.11.

Bảng 3.8. Hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn trên màng sinh học

Chủng Amylase (mm) Cellulase (mm) Protease (mm)

M1 6 20 -

M2 4 8 12

M3 10 20 16

M4 - 12 9

M5 - 15 5

M6 12 - 10

M7 - - -

M8 - 14 -

M9 - 10 18

M10 - 10 10

M11 4 14 19

M12 8 14 15

M13 5 23 13

M14 - - 16

M15 7 15 18

M16 - 14 11

M17 - - 13

M18 - 12 -

Bảng 3.9. Hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính

Chủng Amylase Cellulase Protease

B1 6 7 17

B3 4 12 13

B5 - - 18

B6 - 8 5

B7 8 - 11

B8 11 13 17

B9 5 - -

B10 4 12 15

B11 13 - 9

B13 8 3 -

B14 - - -

B15 1 14 -

B16 4 8 11

B18 6 11 13

B19 5 17 11

B20 5 11 14

B21 - 11 9

B22 5 12 6

B23 4 11 9

B26 - 14 -

B28 9 16 9

Bảng 3.10. Đặc điểm khuẩn lạc và tế bào của một số chủng vi khuẩn trên màng sinh học

Kích Màu Hoạt Nhuộm Hình thái tế Hình thái thước sắc Đặc điểm tính gram bào khuẩn lạc khuẩn khuẩn catalase Chủng lạc lạc

Hồng Que, to, kết M1 Không đều To + _ nhạt thành chuỗi

M2 Tròn Nhỏ Trắng Trứng, đơn _ +

Trắng M3 Tròn, nhô cao Nhỏ Trứng, đơn + _ đục

Trắng M4 Tròn, phẳng To Trúng, đơn + _ đục

Cầu hay

trứng nhỏ, _ + Tròn, nhẵn bóng Nhỏ Vàng M5 đơn

M6 Tròn, trơn, nhẵn Nhỏ Trong Trúng, đơn + _

Nhẵn bóng, nhô Cầu, đơn, M7 Nhỏ Trong + _ cao nhỏ

Mép răng cưa, Trắng Cầu, rất nhỏ, M8 nếp nhăn ở giữa Nhỏ _ _ đục đơn nhô cao

Không đều, răng M9 To Trắng Trứng, đơn + _ cưa

Kích Màu

Hình thái thước sắc Hình thái Hoạt Nhuộm Đặc điểm khuẩn lạc khuẩn khuẩn tế bào tính gram

Chủng lạc lạc catalase

Không đều, Trứng, đơn, To Trắng + + M10 phẳng, răng cưa nhỏ

Trứng, đơn, Trắng Tròn, nếp nhăn + + Nhỏ M11 to đục nhô cao

Mép răng cưa, Trắng Trứng, đơn, tròn, gờ tròn nhô Nhỏ M12 đục nhỏ + + cao

Trắng Que đơn hay Tròn, nhô cao Nhỏ _ M13 đục kết chuỗi, to +

Que, kết Không đều, nhô Trắng To thành chuỗi, + M14 cao đục +

Tròn, mép răng to

cưa, nếp nhăn Nhỏ Trắng Trứng, đơn, + + M15 nhô cao nhỏ

Không đều, mép Trắng To + _ M16 xẻ đục Que, đơn, to

Không đều, răng Trắng Trứng, to, M17 cưa, phẳng To + + đục đơn

Tròn, nhô cao, Cầu, nhỏ, _ M18 trơn bóng Nhỏ Trong đơn +

Bảng 3.11. Đặc điểm khuẩn lạc và tế bào của một số

chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính

Đặc điểm

Kích Hoạt Màu sắc Nhuộm Hình thái thước Hình thái tính khuẩn gram khuẩn lạc khuẩn tế bào catalase lạc Chủng lạc

Không Trắng Que, đơn, B1 đều, mép To + - đục nhỏ răng cưa

Khuẩn lạc Trắng Trứng, đơn, B3 Nhỏ + - tròn, khô đục nhỏ

Không Trắng Cầu, rất B5 đều, phẳng, To + - đục nhỏ, đơn khô

Cầu, dính

Nhô cao, với nhau + + B6 Nhỏ Vàng khô thành chùm,

to

Tròn, có Trắng Trứng, nhỏ, + To - B7 gờ nhô cao đục đơn

Không Trứng, nhỏ, đều, răng To Trắng B8 + + đơn cưa

Tròn, gờ Cầu, đơn, + Nhỏ Trắng - B9 nhô cao nhỏ

Không Trắng Trứng, rất + To - B10 đều, đục nhỏ, đơn

Đặc điểm

Kích Hoạt Màu sắc Nhuộm Hình thái Hình thái thước tính khuẩn gram tế bào khuẩn lạc khuẩn catalase lạc Chủng lạc

Trắng Trứng, đơn, B13 Tròn To + - đục to

B14 Tròn Nhỏ Trong Cầu, đơn, to + -

Không Trắng Trứng, to, B15 đều, răng Nhỏ + + đục đơn cưa

Không Trắng Trứng, nhỏ, B16 đều, mép To + + đục đơn răng cưa

Không

Trắng Trứng, to, đều, gờ Nhỏ + - B18 đục đơn nhỏ nhô

cao

Không Trắng Trứng, to, B19 đều, nhô Nhỏ + + đục đơn cao

Không Trắng Trứng, to, B20 đều, mép Nhỏ + - đục đơn răng cưa

Trắng Trứng, nhỏ, + + B21 Tròn, khô Nhỏ đục đơn

Không Trắng Trứng, nhỏ, B22 Nhỏ + + đều, khô đục đơn

Kích

Đặc điểm

Hình thái thước Nhuộm Màu sắc Hình thái Hoạt

khuẩn lạc khuẩn gram khuẩn tế bào tính Chủng lạc lạc catalase

Trắng B23 Không đều To Cầu, to, đơn + - đục

Tròn, khô, Que, nhỏ, B26 có gờ nhô To Trắng + - đơn cao

Không Trắng Trứng, đơn, B28 đều, phẳng To + - đục nhỏ khô

Kết quả nghiên cứu trên chứng minh rằng chính vi khuẩn có mặt trong bùn hoạt tính và màng

sinh học là tác nhân chính trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ làm sạch nước thải.

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí nước thải

3.3.1. Sự ảnh hưởng của pH

Trong quá trình xử lí thì pH là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của vi khuẩn trong

bùn hoạt tính và màng sinh học. Chính vì vậy việc tìm ra khoảng pH thích hợp cho vi khuẩn phát triển

là vô cùng quan trọng. Cũng vì lý do trên mà chúng tôi đã tiến hành khảo sát xử lí nước thải với thời

gian sục khí 10 giờ ở những pH khác nhau và kết quả được trình bày trong bảng 3.12.

Nước được đưa vào thí nghiệm có cùng chỉ số như sau: COD (mg/l) = 455; BOD5(mg/l) = 250;

SS = 167; màu đen và mùi hôi thối.

Bảng 3.12. Kết quả xử lý nước thải theo pH

Kết quả xử lí nước thải theo pH tương ứng Các

chỉ Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 tiêu

pH <6 6,5 7 7,5 8,5 > 8,5 8

COD 215 164,5 78 97 80 109 287 mg/l

105 85 45 63 51 71 135 BOD5

mg/l

SS 87 65 48 50 51 55 90 mg/l

Từ bảng số liệu trên ta có thể thấy với pH = 6,5 – 8,5 thì vi khuẩn hoạt động mạnh và cho hiệu

suất làm sạch cao, và hiệu suất làm sạch mạnh nhất là ở pH = 7. Trong khi đó tại pH < 6 thì khả năng

làm sạch của vi khuẩn kém. Nguyên nhân chính là do vi khuẩn tham gia trong quá trình làm sạch này là

những vi khuẩn ưa kiềm.

Mặc dù vậy từ bảng số liệu 3.12 cũng cho thấy rằng nếu pH quá kiềm > 8,5 thì vi khuẩn cũng bị

ức chế và hoạt động kém đi.

3.3.2. Sự ảnh hưởng của chế độ thông khí

Phương pháp xử lí nước thải trên mô hình hợp khối là phương pháp xử lý hiếu khí dựa trên sự

hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí là chủ yếu. Chính vì vậy để cho vi khuẩn hoạt động tốt thì việc

cung cấp không khí cho vi khuẩn là vô cùng quan trọng. Nếu lượng khí cung cấp không đủ thì khả

năng hoạt động của vi khuẩn sẽ kém, hiệu suất xử lí nước thải sẽ thấp. Ngược lại việc cung cấp không

khí quá nhiều không những có thể gây ức chế sự hoạt động của vi khuẩn mà còn gây tốn kém. Chính vì

vậy việc tìm ra chế độ thổi khí thích hợp, sao cho vi khuẩn hoạt động đạt hiệu suất cao mà không gây

lãng phí cũng là rất quan trọng. Chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm với các chế độ thông khí khác nhau

trong thời gian sục khí là 10 giờ và kết quả được trình bày trong bảng 3.13.

Nước thải được xử dụng cho thí nghiệm có các chỉ tiêu đầu như sau: COD (mg/l) = 480;

BOD5(mg/l) = 267, SS(mg/l) = 181; nước thải có màu đen và mùi hôi thối

Bảng 3.13. Kết quả xử lí theo các chế độ thông khí khác nhau

Các chỉ tiêu Chế độ

thổi khí COD Cảm quan BOD5 (v/V/phút)

0,5/1/1 195 85,4 Vàng, tanh

1/1/1 75 41 Trong, 1,5/1/1 70 36,7 không mùi 2/1/1 67,5 31,5

Qua bảng số liệu 3.13 cho thấy ở chế độ thổi khí càng tăng thì hiệu suất làm sạch càng cao.

Trong đó ở chế độ thổi khí 0,5/1/1 thì hiệu quả làm sạch kém, ở chế độ thổi khí còn lại thì hiệu suất

làm sạch đạt yêu cầu. Trong đó ở chế độ thông khí 2/1/1 thì hiệu suất làm sạch cao nhất, tuy nhiên về

phương diện kinh tế thì chế độ thông khí 1/1/1 là thích hợp nhất.

3.4. Xử lí nước thải theo dòng liên tục

Sau khi đã khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải, tạo được lượng bùn và

màng sinh học đạt yêu cầu thì chúng tôi tiến hành xử lí nước thải theo dòng liên tục. Mỗi lần thí

nghiệm chúng tôi xử dụng nước thải tại giá trị pH, chế độ thông khí tối ưu đã khảo sát ở trên cùng với

các tốc độ dòng chảy khác nhau là 3l/h, 5l/h, 7l/h, và 10l/h nhằm tìm ra tốc độ dòng thích hợp cho quá

trình xử lí. Nước thải đưa vào thí nghiệm có những thông số sau: COD (mg/l) = 495; BOD5 (mg/l) =

281; SS (mg/l) = 189; nước thải có màu đen và mùi hôi thối.

Sau 10 giờ chúng tôi tiến hành kiểm tra phân tích nước thải và kết quả được trình bày trong

bảng 3.14.

Bảng 3.14. Kết quả xử lí theo tốc độ dòng khác nhau

Các chỉ tiêu Tốc độ dòng COD Cảm quan BOD5

58,5 31.8 Trong, không mùi 3l/h

67 35 Trong, không mùi 5l/h

78 38,5 Trong, hơi tanh 7l/h

88,5 43 Vàng, hơi tanh 10l/h

Qua kết quả thu được trong bảng 3.14 ta nhận thấy rằng với tốc độ dòng càng cao thì hiệu quả

làm sạch cũng giảm dần, và tại tốc độ dòng 3l/h thì cho hiệu quả làm sạch tốt nhất. Tuy nhiên để tăng

tốc độ xử lí, tiết kiệm thời gian thì chúng tôi đề nghị chọn tốc độ dòng là 5l/h.

3.5. Khảo sát khả năng xử lí Nitơ của các chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính và màng sinh học

Trong bùn hoạt tính và màng sinh học, ngoài những vi khuẩn phân giải những chất hữu cơ thì

còn có những vi khuẩn Nitrat hóa và phản Nitrat hóa. Nhóm vi khuẩn này đóng vai trò quan trọng trong

việc xử lý Nitơ trong nước thải. Chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm để khảo sát và chúng minh sự hiện

diện của nhóm vi khuẩn này trong bùn hoạt tính và màng sinh học và kết quả trình bày trong bảng 3.15.

Bảng 3.15. Kết quả khảo sát khả năng xử lí Nitơ của các chủng vi khuẩn

+

-

trong bùn hoạt tính và màng sinh học.

Thời điểm khảo sát NH4 NO3

Trước khi sục khí 49,7 0.07

Sau khi sục khí 25,5 0.14

Để yên 4 giờ sau sục khí - 0,085

Qua bảng 3.15, ta thấy sau khi sục khí thì NH4

+ giảm xuống và NO3 + thành NO3

- tăng lên chứng tỏ có sự -. Sau khi sục khí để yên 4 giờ - giảm xuống chúng tỏ đã có sự hoạt động của

hoạt động của nhóm vi khuẩn nitrat hóa, chúng chuyển NH4

trong điều kiện thiếu khí thì ta thấy rằng hàm lượng NO3 - thành N2. nhóm vi khuẩn phản Nitrat hóa chuyển NO3

Kết luận và đề nghị

Kết luận

- Đánh giá chất lượng nước thải đô thị trên kênh Tân Hóa lấy mẫu tại cầu Hòa Bình với các chỉ

tiêu COD, BOD5, N tổng số, P tổng số, TS, SS... Các chỉ tiêu này đều cao hơn 4 – 7 lần so với tiêu

chuẩn cho phép chứng tỏ nước thải này không đủ tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.

Trên mô hình xử lí nước thải tự tạo đã:

- Xác định được lượng bùn hoạt tính và màng sinh học tối ưu là 3,1 g/l và 3,5 mm.

- Xác định được các hoạt tính amylase, xenlulase, protease bùn hoạt tính và màng sinh học

chứng tỏ khả năng phân hủy những chất hữu cơ có trong nước thải của bùn hoạt tính và màng sinh học.

- Phân lập sơ bộ được 21 chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính, 18 chủng vi khuẩn trên màng sinh

học. Đồng thời đã tiến hành xác định các đặc điểm sinh học cũng như khả năng sinh enyme amylase,

protease, xenlulase của từng chủng.

- Đã chứng minh được khả năng xử lí Nitơ trong nước thải của các chủng vi khuẩn trong bùn

hoạt tính và màng sinh học.

- Xác định được pH ban đầu phù hợp là từ 6,5 – 7,5.

- Xác định chế độ thổi khí phù hợp là 1/1/1.

- Xác định được tốc độ dòng phù hợp là 5l/h.

Như vậy trong quá trình xử lí nước thải trên mô hình hợp khối aeroten và lọc sinh học thì vai trò

chính và quyết định đến quá trình làm sạch nước thải chính là vi khuẩn.

Đề nghị

Do thời gian có giới hạn chúng tôi chỉ dừng lại ở việc xử lí những chất hữu cơ dễ phân hủy. Đề

nghị những đề tài sau có liên quan có thể tiếp tục khảo sát khả năng xử lý các kim loại nặng trong nước

thải.

Đề tài chỉ dừng lại ở việc khảo sát những đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn, vì vậy nếu

có điều kiện mong rằng sẽ có đề tài đi sâu để định danh những chủng vi khuẩn có trong bùn hoạt tính

và màng sinh học.

Phương pháp kết hợp giữa aeroten và lọc sinh học thì nước thải đầu ra có ít bùn lắng, đồng thời

có khả năng xử lí những nước thải đô thị có hiệu quả cao. Vì vậy đề tài có thể là cơ sở cho nghiên cứu

xây dựng trạm xử li nước thải đô thị trong thành phố

PHỤ LỤC

B1

B3

B5

B6

B9

B7

B10

B13

1. Ảnh khuẩn lạc các chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính

B14

B15

B16

B18

B19

B20

B22

B21

B26

B23

B28

M1

2. Ảnh khuẩn lạc các chủng vi khuẩn trên màng sinh học

M2

M3

M4

M5

M6

M7

M8

M9

M10

M11

M12

M13

M14

M15

M16

M17

M18

B1

B3

B5

B6

3. Ảnh nhuộm Gram của các chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính

B7

B8

B10

B9

B11

B13

B14

B15

B16

B18

B19

B20

B21

B22

B23

B26

B28

M2

M1

M3

M4

M6

M5

4. Ảnh nhuộm Gram của các chủng vi khuẩn trên màng sinh học

M7

M8

M7

M9

M10

M11

M12

M13

M14

M15

M16

M17

M18

5. Ảnh hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn trong bùn hoạt tính a. Amylase

b. Xenlulase

c. Protease

6.Ảnh hoạt tính enzyme của các chủng vi khuẩn trên màng sinh học a. Amylase

b. xenlulase

c. Protease

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Báo cáo môi trường quốc gia 2006 – Hiện trạng môi trường các sông Nhuệ, Đáy, Đồng Nai.

2. Nguyễn Lân Dũng, Đoàn Xuân Mưu, Nguyễn Phùng Tiến, Đặng Đức Trạch, Phạm Văn Ty (1972) –

Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật – NXBKHKT .( T158 – 222)

3. Trần Đức Hạ (2006) - Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa – NXBKHKT – 2006.( 5 – 14,

24 – 30, 127 – 163)

4. Trần Đức Hạ (2006) – Xử lý nước thải đô thị - NXBKHKT. (T8 – 44)

5. Hoàng Huệ ( 1996) – Xử lý nước thải – NXBXD (T30 77, 82 – 127)

6. Hoàng Văn Huệ (2004) – Công nghệ môi trường. Tập 1: Xử lý nước – NXBXD. (T8- 17, 59 –

78,177 – 204, 221 – 238, 241 – 311, 325 - 552)

7. Nguyễn Đức Lượng, Phan Thị Huyền, Nguyễn Ánh Tuyết (2003) – Thí nghiệm công nghệ sinh học

(tập 2) – Thí nghiệm vi sinh vật học – NXBĐHQGTPHCM.

8. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thùy Dương (2003) – Công nghệ sinh học môi trường (tập 1). Công

nghệ xử lý nước thải – NXBĐHQGTPHCM. (T362 – 381)

9. Đặng Lê Minh (2006) – Khảo sát khả năng tổng hợp đặc tính protease của một số Bacillus sp. Phân

lập từ các sản phẩm thuốc thú y và thủy sản – Báo cáo thực tập tốt nghiệp – Trường ĐHKHTN

TPHCM.

10 Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2003) – Lý thuyết và mô hình hóa quá trình xử lý nước

thải bằng phương pháp sinh học – NXBKHKT.

11. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006) – Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – NXBKHKT. (T9 –

224)

12. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Hiền Thảo (1996) – Các quá trình vi sinh vật trong các công

trình cấp thoát nước – NXBKHKTHN. (T145 – 158, 179 – 188).

13. Lương Đức Phẩm (2009) – Cơ sở vi sinh vật trong công nghệ xử lý môi trường – NXBGD.

14. Lương Đức Phẩm (2007) – Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học – NXBGD.

15. Nguyễn Văn Phước (2004) – Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính – NXBĐHQGTPHCM.

16. Trịnh Văn Sơn (1996) – Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp cải thiện môi trường lưu vực dọc

kênh Tân Hóa Lò Gốm một phần quận Tân Bình, Q6, Q11 – Luận văn cao học.

17. Phạm Văn Ty, Vũ Nguyên Thành – Công nghệ sinh học (T5) Công nghệ vi sinh và môi trường –

NXBGD. (T149)

18. Nguyễn Xuân Thành, Nguyễn Thị Hiền (2007) – Vi sinh vật học nông nghiệp – NXBĐHSP (T296

– 313).

19. Trần Thị Thanh (2007) – Công nghệ vi sinh – NXBGD.

20. Nguyễn Văn Thành – Đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước và các dự án thoát nước đô thị như :

dự án Jica ( Việt Nam – Nhật), dự án CDM (Việt Nam – Mỹ), dự án 415 (Việt Nam – Bỉ). Đề xuất giải

pháp xử lý nước thải không tập trung ở Tp. HCM – Luận văn cao học chuyên ngành Kỹ thuật môi

trường – Viện Tài nguyên môi trường Tp. HCM. (T15 – 26)

21. Trần Thanh Thủy ( 1999) – Hướng dẫn thực hành vi sinh vật – NXBGD

22. Trần Linh Thước (2006) – Phương pháp phân tích vi sinh vật trong nước, thực phẩm và mĩ phẩm –

NXBGD.

23. Lâm Minh Triết, Đỗ Hồng Lan Chi (2004) - Vi sinh vật môi trường – NXBKHKT. (T109 – 149,

175 – 204)

24. Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006) – Xử lý nước thải đô thị và công

nghiệp, tính toán thiết kế công trình – NXBĐHQGTPHCM. (T1 – 85)

25. Lâm Minh Triết – Xử lý nước thải và khu dân cư -

26. Lê Trình, Lê Quốc Hùng (2004) – Môi trường lưu vực sông Đồng Nai - Sài Gòn – NXBKHKT.

(T116 – 130)

27. Trung tâm đào tạo nghành nước và môi trường (1999) – Sổ tay xử lý nước (tập 1, 2) – NXBXD

28. Đồng An Thụy – Phương pháp phân tích nước – Viện khoa học thủy lợi miền Nam – tài liệu lưu

hành nội bộ.

29. Trần Cẩm Vân (2001) – Giáo trình vi sinh vật môi trường – NXBĐHQGHN. (T80 – 84)

30. Đào Thị Thanh Xuân (2008) – Nghiên cứu sử dụng nhóm vi khuẩn Bacillus tạo chế phẩm sinh học

Tiếng Anh

xử lý môi trường nước nuôi trồng thủy sản – Luận văn thạc sĩ sinh học – HN (T29 – 35)

31. Mark J. Hammer (1993) – Water and wastewater technology – Prentice Hall Intrenational Edition.

(T411 – T436)

32. Henze, Harremoes, Iansen, arvin (1995) – Wastewater treatment biological and chemical processes

– Spinger.

33. I. Grulo (1985) – Công trình làm sạch nước thải loại nhỏ - NXBXD (T102 – 121)

34. G. Rheiheimer, Kiều Hữu Ảnh, Ngô Tự Thành (1985) – Vi sinh vật học của các nguồn nước –

NXBKHKT. (T114 – 189).

35. Spiros, N. Agathos, Walter Deineke (2003) – Biotechnology for enviroment : Wastewater treatment

– Kluner academic.

36. Shegeshisa Iwai, Takane Kitao (1994) – Wastewater treatment with microbial films – Teachnomic.

37. Special (1990) – Wastewater Biology The Microlife ( T39 – 75,87 -95, 121 – 231)

38. John G. Holt, Noel R. Krieg, Peter H. A.Sneath, James T.Staley, Stanley

T.William – Bergey’s Manual of determine bacteriology – A Waverly company – 1994 (T30, 83, 486,

532, 566)

39. WEF ( 1994) – Basic activated sludge process control.

Các trang web

40.http://envietnam.org/E_News/E_267/TP_HCM_He_thong_kenh_rach_hung_chiu_rac_va_nuoc_thai

41. http://xulynuocthaimiennam.vn/detail_news.php?id=35&sid=21&cid=5

.html

42. http://www1.mot.gov.vn/Ven/VBdetail.asp?id=1908

44.http://www.citenco.com.vn/- ID1=99&CHANNEL_ID=22&NEWS_ID=265&MENU_SUB=0&LOAI_ID=265.htm 45.http://www.aqwise.com/UserFiles/File/aquize/PDF%20files/Aqwise%20PR%20-

43. http://www.vacne.org.vn/CD_ROM/root/data/tomtatvn_tlthamkhao.html

46. http://www.ykhoanet.com/thoisu/chatthaibenhvien/nuochaibenhvien.htm

%20DANA%20Project%20%20(English).pdf

47.http://www.cmtech.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=5:tin-tuc-1&catid=1:tin-

tuc&Itemid=5

48 .http://www.scribd.com/doc/26257168/Xu-Ly-Nuoc-Thai-Nha-May-Bia

49 .http://www.citenco.com.vn/home.php?cat_id=251