Giáo trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 1 - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Giáo trình cung cấp kiến thức về xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học cho ngành kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải.

• Tác giả: Vũ Linh Huy
• Trường học: Cao đẳng Xây dựng số 1
• Chuyên ngành: Kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải
• Đề tài: Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Hóa Học Và Sinh Học
• Loại tài liệu: giáo trình
• Địa điểm: Tuyên Quang

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
• 2. CHƯƠNG 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÀNG SINH HỌC
• 3. CHƯƠNG 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH (TRONG NGUYÊN TẮC DÒNG CHẢY LIÊN TỤC)
• 4. CHƯƠNG 4: XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH ĐẶC BIỆT (NITRÁT HÓA, KHỬ NITRIT, PHÁT PHO)
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học

Giáo trình "Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học" cung cấp kiến thức cơ bản về quy trình xử lý nước thải. Nội dung giáo trình bao gồm các phương pháp xử lý hiện đại, giúp sinh viên nắm vững các kỹ thuật và công nghệ trong ngành xử lý nước thải. Đặc biệt, giáo trình nhấn mạnh vai trò của phương pháp sinh học và phương pháp hóa học trong việc xử lý nước thải hiệu quả.

1.1. Khái niệm và vai trò của xử lý nước thải

Xử lý nước thải là quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải để bảo vệ môi trường. Việc xử lý này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

1.2. Các phương pháp xử lý nước thải hiện nay

Có nhiều phương pháp xử lý nước thải, bao gồm xử lý hóa học, xử lý sinh học, và xử lý vật lý. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại nước thải khác nhau.

II. Vấn đề và thách thức trong xử lý nước thải

Xử lý nước thải gặp nhiều thách thức như ô nhiễm hóa chất, vi sinh vật kháng thuốc, và chi phí đầu tư cao. Những vấn đề này đòi hỏi các giải pháp sáng tạo và hiệu quả để đảm bảo an toàn môi trường.

2.1. Ô nhiễm hóa chất trong nước thải

Nước thải chứa nhiều hóa chất độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc phát hiện và xử lý kịp thời các chất ô nhiễm này là rất quan trọng.

2.2. Chi phí và hiệu quả xử lý nước thải

Chi phí đầu tư cho các công nghệ xử lý nước thải hiện đại thường cao. Cần có các giải pháp tối ưu hóa chi phí mà vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý.

III. Phương pháp xử lý nước thải bằng hóa học

Phương pháp hóa học trong xử lý nước thải bao gồm các kỹ thuật như keo tụ, lắng, và oxy hóa. Những phương pháp này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm hiệu quả và nhanh chóng.

3.1. Quy trình keo tụ và lắng

Quy trình keo tụ sử dụng hóa chất để kết tụ các hạt rắn trong nước thải, sau đó lắng để tách ra. Đây là phương pháp phổ biến trong xử lý nước thải công nghiệp.

3.2. Oxy hóa trong xử lý nước thải

Oxy hóa là quá trình sử dụng oxy để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này giúp giảm thiểu ô nhiễm và cải thiện chất lượng nước.

IV. Phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học

Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Đây là một trong những phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường.

4.1. Quy trình xử lý sinh học hiếu khí

Trong quy trình này, vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy chất hữu cơ. Phương pháp này thường được áp dụng trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị.

4.2. Quy trình xử lý sinh học kỵ khí

Xử lý kỵ khí không cần oxy, vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ tạo ra khí methane. Phương pháp này thích hợp cho các loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp xử lý nước thải hiện đại giúp cải thiện chất lượng nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các ứng dụng thực tiễn từ giáo trình đã được triển khai tại nhiều cơ sở xử lý nước thải.

5.1. Kết quả từ các dự án xử lý nước thải

Các dự án xử lý nước thải đã cho thấy sự cải thiện rõ rệt về chất lượng nước sau xử lý, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.

5.2. Ứng dụng công nghệ mới trong xử lý nước thải

Công nghệ mới như màng sinh học và bùn hoạt tính đang được áp dụng rộng rãi, mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước thải.

VI. Kết luận và tương lai của xử lý nước thải

Xử lý nước thải là một lĩnh vực quan trọng trong bảo vệ môi trường. Tương lai của ngành này sẽ phụ thuộc vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình xử lý hiện tại.

6.1. Xu hướng phát triển công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải sẽ ngày càng hiện đại hơn, với sự kết hợp giữa các phương pháp hóa học và sinh học để đạt hiệu quả tối ưu.

6.2. Vai trò của giáo dục và đào tạo trong ngành xử lý nước thải

Giáo dục và đào tạo là yếu tố quan trọng giúp nâng cao nhận thức và kỹ năng cho các chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nước thải.

Nội dung chính

GIÁO TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ SINH HỌC 1

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 1 (mã môn học: MH21) là tài liệu học tập chuyên ngành bắt buộc, được biên soạn cho sinh viên năm thứ hai thuộc chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng ngành Kỹ thuật thoát nước và Xử lý nước thải tại Trường Cao đẳng Xây dựng số 1. Tài liệu do nhóm giảng viên thuộc Bộ môn Cấp nước và Thoát nước, Khoa Quản lý Xây dựng và Đô thị thực hiện, với sự tham gia của Vũ Linh Huyền Trang (Chủ biên) và Lương Thị Phương Thảo. Giáo trình đóng vai trò là học phần nền tảng trong khối kiến thức công nghệ chuyên ngành, trước khi sinh viên tiếp tục học phần tiếp theo là Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình trang bị cho người học:

• Kiến thức: Nắm vững sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát của một trạm xử lý nước thải; phân tích các công đoạn xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên (hồ sinh học, cánh đồng tưới, cánh đồng lọc) và nhân tạo (bể lọc màng dính bám sinh học biophin, bể bùn hoạt tính aeroten, bể lắng thứ cấp, chu trình khử nitơ, photpho, công nghệ màng lọc và bể phản ứng theo mẻ SBR).
• Kỹ năng: Nhận biết cấu tạo cơ khí, nguyên lý hoạt động của từng công trình đơn vị; tính toán các thông số công nghệ cơ bản như tuổi bùn, tỷ lệ bùn tuần hoàn, lưu lượng bùn dư, tải trọng thể tích và tải trọng bề mặt; nhận diện và xử lý sự cố vận hành điển hình.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành phương pháp làm việc khoa học, cẩn trọng và ý thức tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật môi trường hiện hành.

Cấu trúc giáo trình gồm 4 chương chính với cách tiếp cận hệ thống: đi từ cơ sở sinh hóa học, phân loại vi sinh vật, tiêu chuẩn pháp lý đến cấu tạo công trình, công thức tính toán và quy trình vận hành bảo dưỡng thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc 4 chương chuyên đề của giáo trình được triển khai theo tiến trình logic từ tổng quan đến các công nghệ xử lý vi sinh chuyên sâu:

• Chương 1: Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (Trang 6–35): Giới thiệu nhiệm vụ của dây chuyền xử lý nước thải ba bậc (Bậc 1: cơ học - hóa lý gồm song chắn rác, bể điều hòa T102, keo tụ T103, tạo bông T104, lắng sơ cấp T105; Bậc 2: sinh học thiếu khí T201, hiếu khí T202, lắng thứ cấp T203; Bậc 3: khử trùng T301, hồ hoàn thiện T302; Xử lý bùn: nén bùn T401, chứa bùn T402, máy ép băng tải); Định nghĩa các thông số kiểm soát (TOC, COD, BOD, tỷ số COD/BOD, DO, độ kiềm, pH, các dạng Nitơ, Phốt-pho, TS, VS, SS, DS, TVS, TFS); Cơ sở pháp lý (QCVN 40:2011/BTNMT, phân cấp nguồn tiếp nhận A1, A2, B1, B2, Nghị định 155/2016/NĐ-CP); Phân loại vi sinh vật theo nguồn dinh dưỡng và kiểu hô hấp (hiếu khí, kị khí, lên men); Cơ chế phân hủy C, N, P; Các công trình xử lý tự nhiên: hồ sinh học (thổi khí tự nhiên, thổi khí cưỡng bức, hồ hoàn thiện) và cánh đồng tưới, cánh đồng lọc.
• Chương 2: Xử lý nước thải bằng phương pháp màng sinh học (Trang 36–47): Trình bày công nghệ xử lý bằng vi sinh vật sinh trưởng dính bám. Phân tích cấu tạo và nguyên lý của bể lọc nhỏ giọt (biophin), bể xử lý cố định nhúng ngập, thiết bị đĩa quay sinh học (RBC), thiết bị trống nhúng; Công nghệ giá thể chuyển động tự do (giá thể lơ lửng trọng lượng $\approx 1\text{ g/cm}^3$, giá thể đảo trộn/trôi trọng lượng $> 1\text{ g/cm}^3$); Công nghệ kết hợp giữa màng sinh học và bùn hoạt tính.
• Chương 3: Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp bùn hoạt tính trong nguyên tắc dòng chảy liên tục (Trang 48–70): Phân tích cơ chế tạo bông bùn và phân hủy chất hữu cơ; Các hệ thống cấp khí trong aeroten (cấp khí nén từ đáy qua ống/màng/đĩa, cấp khí bề mặt bằng khuấy ly tâm hoặc guồng quay trục ngang, cấp khí dạng tia, sục khí xoắn ốc); Phương pháp tính toán công trình (tuổi bùn $t_{TS}$, tỷ lệ bùn tuần hoàn $R_V$, lưu lượng bùn dư $Q_{\text{bùn dư}}$, tải trọng thể tích $B_R$, tải trọng bùn); Quy trình phát hiện và xử lý sự cố vận hành aeroten.
• Chương 4: Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp bùn hoạt tính đặc biệt (Trang 71–115): Đi sâu vào cơ chế nitrat hóa, khử nitrat, khử photpho sinh học (Bio-P); Quy trình công nghệ bể phản ứng gián đoạn theo mẻ SBR; Các lưu ý kiểm soát thông số và khắc phục sự cố tại công trình khử N và P.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết nền tảng (Fundamental Theories): Cơ chế chuyển hóa vật chất của quần thể vi sinh vật hỗn hợp với tỷ lệ dinh dưỡng chuẩn đối với nước thải sinh hoạt là $\text{C}:\text{N}:\text{P} = 20:4:1$; Động học quá trình oxy hóa amoni thành nitrit và nitrat qua hai giai đoạn: $$\text{NH}_4^+ + 1.5\text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_2^- + \text{H}_2\text{O} + 2\text{H}^+$$ $$\text{NO}_2^- + 0.5\text{O}2 \rightarrow \text{NO}3^-$$ Phương trình khử nitrat trong điều kiện thiếu khí: $$\text{C}{10}\text{H}{19}\text{O}_3\text{N} + 10\text{NO}_3^- \rightarrow 5\text{N}_2\uparrow + 10\text{CO}_2\uparrow + 3\text{H}_2\text{O} + \text{NH}_3\uparrow + 10\text{OH}^-$$ Cơ chế hấp thụ photpho sinh học cưỡng bức nhờ chu trình chuyển đổi liên tục giữa vùng kỵ khí (tái hòa tan photphat) và vùng hiếu khí (tích lũy photphat vào sinh khối tới 5% khối lượng khô).
• Nguyên lý cốt lõi (Core Principles): Nguyên lý bùn hoạt tính lơ lửng và màng vi sinh dính bám; Cân bằng Nitơ Kjeldahl ($\text{TKN} = \text{N}_{\text{hữu cơ}} + \text{NH}4\text{-N}$); Mối quan hệ giữa tuổi bùn ($t{TS}$), tải trọng hữu cơ và hiệu suất nitrat hóa theo tiêu chuẩn ATV-DVWK-A 131.
• Khung phân tích kỹ thuật (Essential Frameworks): Hệ thống phân loại bậc xử lý nước thải (xử lý cơ học - hóa lý bậc 1, xử lý sinh học bậc 2, xử lý triệt để bậc 3, xử lý bùn cặn); Khung quy chuẩn môi trường kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT và khung định mức tải trọng tưới tiêu nông nghiệp.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán kỹ thuật (Technical skills): Xác định các thông số vận hành then chốt:
  • Tỷ lệ tuần hoàn bùn: $$R_V = \frac{TS_{\text{hoạt tính}}}{TS_{\text{bùn tuần hoàn}} - TS_{\text{hoạt tính}}} = \frac{Q_{RS}}{Q}$$
  • Tuổi bùn: $$t_{TS} = \frac{TS_{\text{hoạt tính}} \times V_{\text{hoạt tính}}}{TS_{\text{bùn dư}} \times Q_{\text{bùn dư}}}$$
  • Tính toán tải trọng thể tích $B_R$ ($\text{kg BOD}_5/\text{m}^3\cdot\text{ngày}$), tải trọng bề mặt $B_A$ ($\text{g/m}^2\cdot\text{ngày}$), tải trọng thủy lực cánh đồng tưới/lọc ($\text{m}^3/\text{ha}$).
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đánh giá khả năng phân hủy sinh học qua tỷ số $\text{COD/BOD}$ ($\text{COD/BOD} < 2$: phân hủy cao; $> 3{,}5$: khó phân hủy); Đánh giá cân bằng dòng nitơ qua từng công đoạn xử lý; Xác định tỷ lệ thể tích vùng khử nitơ $V_D/V_{BB}$ tương ứng với các mức nhiệt độ vận hành ($12^\circ\text{C}$ và $\ge 25^\circ\text{C}$).
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Đọc bản vẽ cấu tạo thiết bị (đĩa quay RBC đường kính đến 3,5 m, cánh tưới phản lực 2–6 cánh với tốc độ 2–4 vòng/phút, máy sục khí trục nghiêng, máy ép bùn băng tải); Thao tác quy trình bảo dưỡng và hút bùn định kỳ tại hồ sinh học; Kiểm soát và xử lý hiện tượng bùn trơ, bùn nổi váng hoặc tắc nghẽn vật liệu lọc.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình áp dụng phương pháp sư phạm kết hợp giữa phân tích cơ sở lý thuyết hóa sinh và hướng dẫn tính toán thiết kế kỹ thuật công trình:

• Phương pháp tiếp cận sư phạm: Nội dung bài giảng đi từ bản chất chuyển hóa vi sinh vật đến việc mô hình hóa các công trình kỹ thuật tương ứng. Giáo trình trực quan hóa dây chuyền công nghệ xử lý qua các sơ đồ dòng chảy thực tế (từ song chắn rác thô đến hồ hoàn thiện và xử lý bùn ép).
• Bài tập và nghiên cứu tình huống (Case studies): Mỗi chương đều trang bị hệ thống câu hỏi ôn tập định hướng tổng hợp kiến thức (ví dụ: phân biệt bản chất môi trường hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí; trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bể lọc nhỏ giọt, đĩa quay sinh học RBC, bể aeroten). Giáo trình đưa vào các dẫn chứng thực tế từ các nhà máy xử lý nước thải đang vận hành tại Việt Nam như:
  • Nhà máy xử lý nước thải Rạch Bà (Bà Rịa – Vũng Tàu);
  • Nhà máy xử lý nước thải Gia Sàng (Thái Nguyên);
  • Nhà máy xử lý nước thải 2A (TP. Quy Nhơn).
• Bài tập thực hành và tính toán công nghệ: Sinh viên thực hành tính toán kích thước bể, xác định tuổi bùn $t_{TS}$ dựa trên bảng khuyến nghị công suất và nhiệt độ, tính toán lưu lượng bùn tuần hoàn $Q_{RS}$, lưu lượng bùn xả dư $Q_{\text{bùn dư}}$, tải trọng tưới tiêu cho từng loại cây trồng (bắp cải: 2500–7000 $\text{m}^3/\text{ha}$, cà chua: 4000–4500 $\text{m}^3/\text{ha}$, khoai tây: 1800–2500 $\text{m}^3/\text{ha}$).
• Phương pháp kiểm tra đánh giá: Đánh giá định kỳ khả năng hiểu sơ đồ công nghệ, kỹ năng tính toán thông số thủy động lực học, và năng lực giải quyết tình huống vận hành (xử lý sự cố mùi hôi, kiểm soát ốc sên, ấu trùng trên lớp vật liệu biophin, điều chỉnh cấp khí theo chu kỳ ngày đêm).
• Hướng dẫn tự học: Người học cần kết hợp đọc giáo trình với việc tra cứu các tiêu chuẩn môi trường hiện hành và hệ thống tài liệu tham khảo chuyên ngành được dẫn xuất trong tài liệu.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 1 tích hợp nhiều nội dung cập nhật về pháp lý, công nghệ và dữ liệu kỹ thuật thực nghiệm:

• Cập nhật khung pháp lý môi trường: Tích hợp trực tiếp các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia gồm QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp cột A và cột B), phân vùng chất lượng nước mặt tiếp nhận (A1, A2, B1, B2) và trích dẫn cụ thể các mức xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực xả nước thải theo Nghị định 155/2016/NĐ-CP (Điều 13).
• Cập nhật công nghệ xử lý hiện đại:
  • Đưa vào kỹ thuật lọc màng sinh học tiên tiến (công nghệ lọc chặn với áp suất 0,5–2,5 bar và công nghệ lọc trượt song song) thay thế bể lắng thứ cấp, cho phép duy trì hàm lượng bùn hoạt tính cao (khoảng $10\text{ kg TS/m}^3$).
  • Giới thiệu công nghệ mương oxy hóa (Oxidation Ditch) hiếu khí kéo dài nhằm nâng cao hiệu quả khử đồng thời COD, BOD, Nitơ và Photpho.
  • Phân tích các dạng thiết bị cấp khí cải tiến (ống phân phối khí đáy, màng đĩa xốp, máy sục khí trục nghiêng nổi của hãng Fa. Fuchs – Mayen, hệ thống xe hút bùn chuyên dụng của hãng Fa. MSE Zwickau).
• Chuẩn hóa thông số thiết kế quốc tế: Trích dẫn tiêu chuẩn tính toán ATV-DVWK-A 131 của Đức để xác định tải lượng Nitơ ô nhiễm ($11\text{ g TKN/người}\cdot\text{ngày}$, tương đương nồng độ $55\text{ mg/l}$ ở mức thải $200\text{ l/người}\cdot\text{ngày}$) và các quy định xả thải AbwV, AbwAG ($N_{\text{tổng}} \le 18\text{ mg/l}$ cho đô thị cấp 4 và $\le 13\text{ mg/l}$ cho đô thị lớn).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên chuyên ngành: Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên năm thứ hai trình độ Cao đẳng thuộc ngành Kỹ thuật thoát nước và Xử lý nước thải, đồng thời là tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành Quản lý Xây dựng đô thị, Công nghệ Kỹ thuật Môi trường và Cấp thoát nước.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần cơ sở trước khi học giáo trình này, bao gồm: Hóa học vô cơ và phân tích nước, Vi sinh vật học đại cương, Thủy lực công trình và Mạng lưới thoát nước.
• Giảng viên giảng dạy: Dùng làm khung giáo trình chuẩn để biên soạn bài giảng lý thuyết, thiết kế bài tập tính toán công nghệ, hướng dẫn đồ án môn học và xây dựng ngân hàng câu hỏi thi kết thúc học phần MH21.
• Cán bộ kỹ thuật và tự học: Là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho các kỹ sư, kỹ thuật viên quản lý vận hành tại các nhà máy, trạm xử lý nước thải sinh hoạt và đô thị cần tra cứu công thức tính toán vận hành, quy chuẩn xả thải và quy trình bảo dưỡng công trình đơn vị.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được biên soạn phục vụ đào tạo sinh viên trình độ Cao đẳng ngành Kỹ thuật thoát nước và Xử lý nước thải (học phần MH21), đồng thời phù hợp cho kỹ thuật viên và cán bộ quản lý vận hành trạm xử lý nước thải.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần nắm vững kiến thức Hóa học đại cương (các chỉ số BOD, COD, pH, độ kiềm), Vi sinh vật học môi trường (các nhóm vi khuẩn dị dưỡng, tự dưỡng, quá trình hô hấp hiếu khí, kị khí) và nguyên lý Thủy lực dòng chảy.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác là gì?

Giáo trình kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết chuyển hóa sinh học, công thức tính toán công nghệ cụ thể ($t_{TS}, R_V, B_R$), trích dẫn tiêu chuẩn thiết kế quốc tế (ATV-DVWK-A 131), khung pháp lý Việt Nam (QCVN 40:2011/BTNMT, Nghị định 155/2016/NĐ-CP) và minh họa bằng các trạm xử lý thực tế tại Việt Nam (Rạch Bà, Gia Sàng, Quy Nhơn 2A).

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần bám sát hệ thống câu hỏi ôn tập cuối mỗi chương, thực hành các công thức tính toán thông số bùn, nghiên cứu kỹ sơ đồ dây chuyền công nghệ mẫu ở Chương 1 và đối chiếu các thông số thiết kế với bảng số liệu thực nghiệm trong giáo trình.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Học phần này được kết nối trực tiếp với giáo trình kế tiếp là Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2, cùng các tài liệu viện dẫn như tiêu chuẩn tính toán công trình xử lý nước thải ATV-DVWK và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 1 cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện, chính xác và có tính ứng dụng kỹ thuật cao về các công nghệ xử lý nước thải sinh học trong điều kiện tự nhiên và nhân tạo. Nội dung tài liệu đáp ứng đầy đủ chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo ngành Kỹ thuật thoát nước và Xử lý nước thải trình độ Cao đẳng.

Lộ trình học tập đề xuất cho sinh viên là hoàn thành toàn bộ khối kiến thức công nghệ sinh học nền tảng của học phần MH21 trước khi chuyển tiếp sang học phần Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2 để hoàn thiện năng lực chuyên môn. Trong quá trình học, sinh viên nên kết hợp tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế chuyên ngành (ATV-DVWK-A 131), các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành (QCVN 40:2011/BTNMT, QCVN 14:2008/BTNMT) và các sổ tay vận hành công trình xử lý nước thải thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bà XÂY DþNG TR¯âNG CAO ĐÀNG XÂY DĀNG Sâ 3 CTC1 GIÁO TRÌNH XĀ LÝ N¯âC THÀI BÀNG PH¯¡NG PHÁP HÓA HàC VÀ SINH HàC 1 NGÀNH: KĀ THU¾T THOÁT N¯âC VÀ XĀ LÝ N¯âC THÀI TRÌNH Đà: CAO ĐÂNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐXD1 ngày……. của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Xây dựng số 1 TUYÊN Bà BÀN QUYÀN Tài liáu này thußc lo¿i sách giáo trình nên các ngußn thông tin có thể đ°ợc phép dùng nguyên bÁn hoặc trích dùng cho các mục đích vÁ đào t¿o và tham khÁo. Mßi mục đích khác mang tính lách l¿c hoặc sử dụng vái mục đích kinh doanh thi¿u lành m¿nh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LäI GIâI THIÞU Giáo trình <Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 1= cung cấp nhÿng ki¿n thức vÁ quá trình xử lý n°ác thÁi b¿ng ph°¡ng pháp sinh hßc trong điÁu kián tā nhiên và nhân t¿o, là mßt trong nhÿng nßi dung quan trßng nhất trong ch°¡ng trình đào t¿o ngành Kā thuÁt thoát n°ác và xử lý n°ác thÁi trình đß Cao đÁng, ph¿n ti¿p sau là giáo trình <Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2=.

Giáo trình gßm 4 ch°¡ng vÁ các nßi dung: táng quan, ph°¡ng pháp màng sinh hßc, ph°¡ng pháp bùn ho¿t tính, ph°¡ng pháp bùn ho¿t tính đặc biát. Giáo trình do các giÁng viên trong Bß môn Cấp n°ác và Thoát n°ác, thußc khoa QuÁn lý Xây dāng và đô thị, tr°ãng Cao đÁng Xây dāng sã 1 biên so¿n. Chúng tôi rất mong đ°ợc sā góp ý của các đßng nghiáp và b¿n đßc để giáo trình đ°ợc hoàn thián h¡n. Trân trßng cÁm ¡n! Tham gia biên so¿n 1.

Chủ biên: Vũ Linh HuyÁn Trang 2. L°¡ng Thị Ph°¡ng ThÁo 3 Mục lục Ch°¢ng 1: Tổng quan vÁ xā lý n°ãc thÁi bÁng ph°¢ng pháp sinh hác. C¡ så và nhiám vụ. Phân loại vi sinh theo khả năng chuyển hóa chất ( nguồn năng lượng, hydro, cacbon), điều kiện môi trường, điều kiện sống.

Quá trình phân hủy chất hữu cơ của các bon, ni tơ và phốt pho. Phân lo¿i các ph°¡ng pháp sinh hßc. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên.

24 Ch°¢ng 2 : Xā lý n°ãc thÁi bÁng ph°¢ng pháp màng sinh hác. Qui trình kā thuÁt. Bể xử lý cố định nhỏ giọt (Lọc nhỏ giọt). Bể xử lý cố định nhúng ngập.

Bể lßc xoay nhúng ngÁp. Đĩa quay sinh học .Thiết bị nhúng dạng bản. Giá thể chuyển đßng tā do. Giá thể lơ lửng (Trọng lượng khoảng 1g/cm3).

Giá thể đảo trộn/ trôi (Trọng lượng > 1 g/cm3). Công nghá k¿t hợp. Giá thể lơ lửng kết hợp với lọc sinh học. Kết hợp giữa màng sinh học và bùn hoạt tính.

46 Ch°¢ng 3: Xā lý n°ãc thÁi sinh ho¿t bÁng ph°¢ng pháp bùn ho¿t tính (trong nguyên t¿c dòng chÁy liên tục). Qui trình kā thuÁt. Mô tả quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính. Phân hủy các chất hữu cơ.

Xử lý Phốt-pho. Thành phần và tính chất bùn hoạt tính. Các chu trình cơ bản của công nghệ bùn hoạt tính. Aeroten cấp khí nén từ đáy.

Cấp khí dạng ống. Cấp khí dạng màng. Cấp khí dạng đĩa. Aeroten cấp khí bÁ mặt.

Khuấy ly tâm bề mặt. Guồng quay trục ngang. Aeroten cấp khí d¿ng tia. Hệ thống cấp khí có thiết bị đảo trộn từng phần.

Bể có thiết bị cấp khí xoắn ốc. Tính toán công trình. Tính toán hệ thống bùn. Tính toán hệ thống cấp khí.

Tính toán các đại lượng TSbùn, Vbùn, ISV, tải trọng thể tích bể, tải trọng bùn, lưu lượng bùn dư, lưu lượng bùn tuần hoàn và đánh giá. Các sā cã th°ãng gặp khi vÁn hành công trình. Khái niệm, nguyên nhân, quy trình xử lý sự cố vận hành. Một số sự cố thường gặp.

71 Ch°¢ng 4: Xā lý n°ãc thÁi sinh ho¿t bÁng ph°¢ng pháp bùn ho¿t tính đặc bißt (nit¢rát hóa, khā nit¢, phát pho). Quá trình Nit¡rát hóa và khử nit¡. Cách thức hoạt động của quá trình khử nitơ. Quá trình khử phãt pho.

Cách thức hoạt động của quá trình khử phố pho. Các công trình xử lý Nit¡, Phãt pho. Công nghệ bể SBR. Các sā cã c¿n chú ý khi vÁn hành công trình khử Nit¡ và Phãt pho.

111 Tài lißu tham khÁo. 116 5 GIÁO TRÌNH XĀ LÝ N¯âC THÀI BÀNG PH¯¡NG PHÁP HÓA HàC VÀ SINH HàC 1 Tên môn hác: Xā lý n°ãc thÁi bÁng ph°¢ng pháp hóa hác và sinh hác 1 Mã môn hác: MH21 Vß trí, tính chất của môn hác: - Vị trí: Môn hßc đ°ợc phân bã vào năm thứ hai. - Tính chất: Là môn hßc chuyên ngành bắt bußc. - Ý nghĩa và vai trò của môn hßc/mô đun: Là môn hßc chuyên ngành cung cấp ki¿n thức vÁ quá trình xử lý n°ác thÁi b¿ng ph°¡ng pháp sinh hßc trong điÁu kián tā nhiên và nhân t¿o, là mßt trong nhÿng nßi dung quan trßng nhất trong ch°¡ng trình đào t¿o.

Mục tiêu môn hác: - VÁ ki¿n thức: + Trình bày đ°ợc táng quan s¡ đß dây chuyÁn công nghá của mßt nhà máy xử lý n°ác thÁi và phân khúc từng giai đo¿n xử lý riêng. + Trình bày công đo¿n xử lý n°ác thÁi b¿ng ph°¡ng pháp sinh hßc trong điÁu kián nhân t¿o: các nguyên lý màng dính bám thông dụng (nguyên tắc dòng chÁy liên tục): Biophin, ph°¡ng pháp bùn ho¿t tính: Aeroten, đông tụ sinh hßc, lắng thứ cấp. Xử lý ni t¡, phãt pho; Các nguyên lý màng dính bám đặc biát: SBR, ASBR, MBR. - VÁ kā năng: + NhÁn bi¿t đ°ợc cấu t¿o các bß phÁn và nguyên lý ho¿t đßng của từng công trình.

+ Tính toán mßt sã thông sã c¡ bÁn của công trình. - VÁ năng lÿc tÿ chủ và trách nhißm: + NhÁn thức đ°ợc ý nghĩa của môn hßc đãi vái chuyên ngành. + Có thái đß làm viác tā giác, + Khoa hßc, cÁn thÁn. 6 Ch°¢ng 1: Tổng quan vÁ xā lý n°ãc thÁi bÁng ph°¢ng pháp sinh hác Giãi thißu: Ch°¡ng 1 bao gßm các khái niám c¡ bÁn n°ác thÁi, xử lý n°ác thÁi, quá trình xử lý n°ác thÁi b¿ng ph°¡ng pháp sinh hßc.

Mục tiêu: Trình bày đ°ợc: - Trình bày đ°ợc sā c¿n thi¿t của quá trình xử lý sinh hßc. - Nguyên lý ho¿t đßng của vi sinh vÁt trong các công trình xử lý sinh hßc đãi vái n°ác thÁi sinh ho¿t Nái dung chính: 1. C¢ sç và nhißm vụ Mßt dây chuyÁn công nghá xử lý n°ác thÁi đ°ợc thể hián trong ví dụ sau: Mô tÁ tổng quát qui trình xā lý n°ãc thÁi Qui trình xử lý n°ác thÁi bao gßm các b°ác sau: + Xử lý c¡ hßc và hóa lý + Xử lý sinh hßc + Xử lý hóa hßc Thuy¿t minh công nghá 1.Xā lý b¿c 1 Song chắn rác thô 7 N°ác thÁi phát sinh từ các ngußn thÁi khác nhau đ°ợc d¿n vÁ hã b¡m. Song chắn rác thô đ°ợc lắp đặt trên kênh d¿n n°ác vào hã b¡m nh¿m tách bá rác hay chất l¡ lửng kích th°ác lán (>10mm) có khÁ năng phá hủy há thãng b¡m.

Rác đ°ợc giÿ l¿i trên song chắn sẽ đ°ợc thÁi bá định kì mßt cách hợp vá sinh. Hệ thống bơm nước thải đầu vào (T101) T¿i đây, n°ác thÁi đ°ợc b¡m sang Bể điÁu hòa b¿ng há thãng b¡m đặt chìm trong bể Song chắn rác tinh N°ác thÁi từ hã b¡m đ°ợc b¡m lên song chắn rác tinh 2mm để lo¿i hã rác hay chất l¡ lửng có kích th°ác nhá (> 2mm). Ph¿n rác sau song chắn sẽ đ°ợc thu gom tā đßng vào các thùng chứa rác bên d°ái và thÁi bá định kì. Bể điều hòa (T102) N°ác thÁi đ°ợc b¡m từ hã b¡m sẽ chÁy qua há thãng lßc rác tinh d¿ng trãng quay tr°ác khi đá vào hã điÁu hòa.

N°ác thÁi đ°ợc điÁu hòa l°u l°ợng và nßng đß các chất ô nhißm, 9và d°ái tác dụng của khí nén từ máy thái khí, các chất rắn l¡ lửng trong n°ác thÁi sẽ tránh quá trình ràng cặn. Từ hã điÁu hòa n°ác thÁi sẽ đ°ợc b¡m sang bể keo tụ b¿ng há thãng b¡m chìm đặt trong hã. Sân phơi cát Cát trong n°ác thÁi lắng xuãng t¿i đáy hã b¡m sẽ đ°ợc b¡m định kỳ sang sân ph¡i cát để tách n°ác. Xā lý hóa lý Bể keo tụ (T103) T¿i hã keo tụ, n°ác thÁi đ°ợc hòa trßn vái hóa chất keo tụ đ°ợc châm từ bßn chứa hóa chất thông qua b¡m định l°ợng.

Chất keo tụ giúp làm mất án định các h¿t cặn có tính <keo= và kích thích chúng k¿t l¿i vái các cặn l¡ lửng khác để t¿o thành các h¿t có kích th°ác lán h¡n. pH trong bể sẽ đ°ợc tãi °u hóa cho quá trình keo tụ thông qua đ¿u dò pH tā đßng, đ¿u dò này sẽ xuất tín hiáu để điÁu khiển các b¡m định l°ợng NaOH và H2SO4 nh¿m duy trì pH trong khoÁng 6. Sau quá trình keo tụ, n°ác thÁi chÁy vào bể t¿o bông. Bể tạo bông (T104) N°ác thÁi từ hã keo tụ đ°ợc ti¿p tục d¿n qua bể t¿o bông.

T°¡ng tā nh° bể keo tụ, t¿i bể t¿o bông, polymer anion sẽ đ°ợc châm vào để kích thích quá trình t¿o thành các bông cặn lán h¡n. Polymer này có tác dụng hình thành các <c¿u nãi= liên k¿t các bông cặn l¿i vái nhau t¿o thành các bông cặn có kích th°ác lán h¡n nh¿m nâng cao hiáu quÁ của bể lắng phía sau. N°ác thÁi từ bể t¿o bông sẽ đ°ợc d¿n qua bể lắng s¡ cấp nh¿m tách các bông cặn ra khái n°ác thÁi Bề lắng 1 (T105) Quá trình keo tụ sẽ làm phát sinh và gia tăng liên tục l°ợng bùn. Do đó, bể lắng 1 (hay còn gßi là bể lắng hóa lý) đ°ợc thi¿t k¿ để thu gom l°ợng bùn này.

Bể lắng bùn đ°ợc thi¿t k¿ đặc biát t¿o môi tr°ãng tĩnh cho bông bùn lắng xuãng đáy bể và đ°ợc gom vào tâm nhã há thãng thu gom bùn lắp đặt d°ái đáy bể. Bùn sau khi lắng đ°ợc đ°a vÁ bể chứa bùn. Ph¿n n°ác trong sau lắng đ°ợc thu hßi l¿i b¿ng há thãng máng thu n°ác răng c°a đ°ợc hã trí trên bÁ mặt bể và ti¿p tục đ°ợc d¿n sang há thãng xử lý sinh hßc. D¿u mỡ å d¿ng nái sẽ đ°ợc tách khái n°ác mßt cách dß dàng thông qua quá trình nái dāa trên sā chênh lách tỉ trßng giÿa các h¿t d¿u và n°ác; ph¿n d¿u mỡ å d¿ng nhũ t°¡ng sau khi qua quá trình chỉnh pH và keo tụ t¿o bông, các h¿t nhũ t°¡ng sẽ bị phá vỡ và k¿t hợp l¿i thành các h¿t d¿u có kích th°ác lán h¡n nên sẽ dß dàng nái lên bÁ mặt của bể lắng 1.

Láp váng nái này sẽ đ°ợc g¿t và thu gom vào hã chứa váng nái.