Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Hóa Học và Sinh Học

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

• Tác giả: Lê Thị Phương Thảo
• Trường học: Cao đẳng Xây dựng số 1 Hà Nội
• Chuyên ngành: Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2
• Đề tài: Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Hóa Học Và Sinh Học
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: LẮNG THÁ CẤP
• 1.1. Nhiệm vụ và sự cần thiết của bể lắng thả cấp
• 1.2. Phân loại các bể lắng thả cấp
• 1.3. Thông số vận hành
• 1.4. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
• 1.5. Thiết bị bể
• 1.6. Sự cố khi vận hành bể lắng thả cấp
• 1.7. Bài tập tổng hợp chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG
• 2.1. Cánh đầm tơi, cánh đầm lọc
• 2.2. Sự cố khi vận hành hệ thống
• 2.3. Bài tập tổng hợp chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
• 3.1. Phương pháp xử lý bằng nhiệt
• 3.2. Bài tập tổng hợp chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ P, N TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
• 4.1. Thiết bị bể
• 4.2. Cấp và thu nước
• 4.3. Sự cố khi vận hành bể
• 4.4. Bài tập tổng hợp chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐẶC THÙ
• 5.1. Công nghiệp nhẹ
• 5.2. Sản xuất dệt nhuộm
• 5.3. Một số loại khác
• 5.4. Công nghiệp nặng
• 5.5. Một số ngành khác
• 5.6. Các loại hình khác
• 5.7. Nước thải bệnh viện
• 5.8. Nước thải du lịch dịch vụ
• 5.9. Một số loại khác
• 5.10. Bài tập tổng hợp chương 5

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình xử lý nước thải bằng 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 các phương pháp xử lý nước thải. Nội dung giáo trình được thiết kế để giúp sinh viên hiểu rõ quy trình xử lý nước thải, từ lắng thải cấp đến các phương pháp hóa lý và sinh học. Việc nắm vững kiến thức này là rất quan trọng trong ngành kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải.

1.1. Mục tiêu và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình này nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về các phương pháp xử lý nước thải, bao gồm lắng thải cấp, xử lý thân thiện với môi trường và các phương pháp hóa lý. Nội dung được chia thành 5 chương, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của xử lý nước thải.

1.2. Đối tượng và ứng dụng của giáo trình

Đối tượng chính của giáo trình là sinh viên ngành kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải. Nội dung giáo trình có thể áp dụng trong thực tiễn tại các nhà máy xử lý nước thải, giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra và bảo vệ môi trường.

II. Những thách thức trong xử lý nước thải hiện nay

Xử lý nước thải đang đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm ô nhiễm môi trường, sự gia tăng dân số và nhu cầu sử dụng nước sạch. Các vấn đề này đòi hỏi các phương pháp xử lý hiệu quả và bền vững hơn. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình xử lý là cần thiết để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng nước.

2.1. Ô nhiễm môi trường và tác động của nước thải

Nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm, có thể gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc xử lý không hiệu quả có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến đời sống và sản xuất.

2.2. Sự gia tăng dân số và nhu cầu nước sạch

Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng cao. Điều này tạo áp lực lớn lên hệ thống xử lý nước thải, yêu cầu cải tiến công nghệ và quy trình xử lý để đáp ứng nhu cầu.

III. Phương pháp xử lý nước thải bằng hóa học

Phương pháp xử lý nước thải bằng hóa học bao gồm các kỹ thuật như lắng, keo tụ và oxy hóa. Những phương pháp này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải một cách hiệu quả. Việc áp dụng hóa chất trong xử lý nước thải cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo an toàn cho môi trường.

3.1. Quy trình lắng và keo tụ trong xử lý nước thải

Quy trình lắng và keo tụ là bước quan trọng trong xử lý nước thải. Các hóa chất được sử dụng để kết tụ các hạt rắn, giúp chúng lắng xuống đáy bể và dễ dàng loại bỏ.

3.2. Ứng dụng oxy hóa trong xử lý nước thải

Oxy hóa là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các chất hữu cơ và vi sinh vật trong nước thải. Việc sử dụng oxy hóa giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.

IV. Phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học

Phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm. Đây là một trong những phương pháp thân thiện với môi trường nhất, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải đang ngày càng trở nên phổ biến.

4.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống sinh học

Hệ thống sinh học hoạt động dựa trên nguyên lý phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Quá trình này diễn ra trong các bể sinh học, nơi vi sinh vật phát triển và tiêu thụ chất ô nhiễm.

4.2. Các loại hệ thống sinh học phổ biến

Có nhiều loại hệ thống sinh học được sử dụng trong xử lý nước thải, bao gồm bể hiếu khí, bể kỵ khí và bể sinh học màng. Mỗi loại hệ thống có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng loại nước thải.

V. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu trong xử lý nước thải

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng các phương pháp xử lý nước thải bằng hóa học và sinh học có thể cải thiện đáng kể chất lượng nước. Các ứng dụng thực tiễn từ các nhà máy xử lý nước thải cho thấy hiệu quả của các công nghệ này trong việc giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

5.1. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả xử lý nước thải

Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp các phương pháp hóa học và sinh học có thể nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Các chỉ tiêu như BOD, COD và TSS đều giảm đáng kể sau khi xử lý.

5.2. Các ứng dụng thực tiễn tại các nhà máy xử lý

Nhiều nhà máy xử lý nước thải đã áp dụng thành công các phương pháp này, giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường. Các ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

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

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh ô nhiễm môi trường gia tăng. Tương lai của ngành này sẽ phụ thuộc vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến quy trình xử lý. Việc đầu tư vào nghiên cứu và phát triển sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường.

6.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển là yếu tố then chốt để cải tiến công nghệ xử lý nước thải. Việc đầu tư vào công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí.

6.2. Hướng đi tương lai cho ngành xử lý nước thải

Ngành xử lý nước thải cần hướng tới việc phát triển các phương pháp bền vững, thân thiện với môi trường. Sự kết hợp giữa công nghệ hóa học và sinh học sẽ là xu hướng chính trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2 (Mã môn học: MH22) là tài liệu giảng dạy chuyên ngành bắt buộc, được ban hành theo Quyết định số 368ĐT/QĐ-CĐXD1 ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 (Bộ Xây dựng). Giáo trình do tập thể giảng viên Bộ môn Cấp nước và Thoát nước thuộc Khoa Quản lý Xây dựng và Đô thị biên soạn, với sự tham gia của Chủ biên Lương Thị Phương Thảo và tác giả Vũ Linh Huyền Trang.

Môn học được bố trí giảng dạy vào năm thứ hai trong chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng ngành Kỹ thuật Thoát nước và Xử lý nước thải. Mục tiêu học tập cốt lõi của giáo trình bao gồm:

• Về kiến thức: Trang bị các nguyên lý và phương pháp xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên (màng dính bám trong đất ở cánh đồng tưới, cánh đồng lọc; nguyên lý bùn hoạt tính ở hồ sinh học, hồ hoàn thiện, hồ làm thoáng) và điều kiện nhân tạo; cung cấp hệ thống lý thuyết về phương pháp hóa lý xử lý nước thải công nghiệp và công nghệ xử lý nước thải đặc thù.
• Về kỹ năng: Giúp người học nhận biết cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các công trình (bể lắng thứ cấp, bể tuyển nổi, hồ sinh học); thiết lập các biện pháp kỹ thuật giải quyết sự cố phát sinh trong quá trình vận hành; tính toán, xây dựng dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đáp ứng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN).
• Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành ý thức kỷ luật, thái độ làm việc tự giác và nhận thức đúng đắn về vai trò của công tác kỹ thuật môi trường đối với ngành xây dựng và đô thị.

Cấu trúc tài liệu gồm 5 chương nối tiếp logic: bắt đầu từ khâu phân tách pha sinh học (Lắng thứ cấp), chuyển sang các hệ thống tự nhiên (Xử lý thân thiện với môi trường), các công nghệ hóa lý nâng cao (Tuyển nổi, trung hòa, trao đổi ion, hấp phụ, oxy hóa khử, nhiệt), tiếp cận các chu trình xử lý chất dinh dưỡng chuyên sâu (Nitơ, Phospho), và kết thúc ở các mô hình xử lý nước thải đặc thù của từng ngành sản xuất. Điểm đặc sắc của giáo trình là sự gắn kết chặt chẽ giữa các công thức tính toán thủy lực, thông số vận hành cơ khí và quy trình phát hiện, xử lý sự cố thực tế tại trạm xử lý.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Giáo trình gồm 5 chương chuyên đề bao quát toàn bộ chu trình xử lý nước thải sau giai đoạn xử lý cơ học và sinh học sơ cấp:

• Chương 1: Lắng thứ cấp: Trình bày nhiệm vụ giữ lại sinh khối vi sinh vật, cô đặc bùn hoạt tính và tạo lớp nước trong bề mặt (clear supernatant). Phân tích định lượng tác động của hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS = 1,0 mg/L làm tăng BOD₅ từ 0,4–1,0 mg/L, COD từ 0,8–1,4 mg/L, N_tổng từ 0,08–0,1 mg/L, P_tổng từ 0,02–0,04 mg/L). Phân loại và cấu tạo bể lắng ngang (tỷ lệ B/L $\ge$ 1/4, chiều sâu đến 4 m, vận tốc dòng chảy $v \le 0,01\text{ m/s}$, thời gian lưu $t = 1\text{--}3\text{ h}$), bể lắng đứng ($D \le 3H$, $D \le 10\text{ m}$, đáy nghiêng nón chóp cụt), và bể lắng ly tâm ($D = 16\text{--}40\text{ m}$, $H = 1/6\text{--}1/10 D$). Giới thiệu cấu tạo hệ thống gạt bùn bán kính, tịnh tiến, trung tâm, cầu cào bùn (vận tốc di chuyển 2 cm/s ở bể ngang, 4 cm/s ở bể ly tâm, chiều cao bản gạt $h = 0,5\text{--}0,7\text{ m}$) và bơm bùn tuần hoàn với tỷ lệ 100%.
• Chương 2: Xử lý nước thải thân thiện với môi trường: Tập trung vào các công trình sinh học tự nhiên và bán tự nhiên. Nội dung phân tích cơ chế làm sạch của cánh đồng tưới (công cộng với quy mô ô thửa 5–8 ha, hoặc nông nghiệp với tải lượng 5–20 m³/ha.ngày, tỷ lệ N:P:K = 5:1:2), cánh đồng lọc (chu kỳ xả 5–10 ngày, khoảng cách ly vệ sinh 300–1000 m), bãi lọc ngập nước trồng cây (dòng chảy ngang/đứng, tải trọng 2–5 m²/người đối với dòng liên tục và 5–10 m²/người đối với lọc gián đoạn), và các loại hồ sinh học (hồ làm thoáng tự nhiên sâu 1–1,5 m, diện tích 5–10 m²/người; hồ làm thoáng cưỡng bức sâu 2,5–3 m với tải lượng $B_{RBOD} \le 25\text{ g/(m}^3\cdot\text{ngày)}$; hồ tùy tiện 3 tầng sâu 0,9–1,5 m; hồ kỵ khí sâu 2,4–3,6 m; hồ hoàn thiện sâu 0,5–2 m với tải lượng $\text{BOD}_5 < 5\text{ g/(m}^2\cdot\text{ngày)}$).
• Chương 3: Các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải công nghiệp: Khảo sát nguyên lý bể tuyển nổi không khí hòa tan (DAF) đạt hiệu quả loại bỏ TSS 90–95%, hiệu suất gấp 5 lần bể lắng; phương pháp trung hòa bằng hóa chất ($\text{Ca(OH)}_2$, $\text{CaCO}_3$, $\text{MgCO}_3$, đôlômit), bằng khói lò hơi chứa ~14% $\text{CO}_2$ hoặc lọc qua vật liệu hạt kích thước 3–8 cm; công nghệ trao đổi ion sử dụng cationit, anionit và khoáng clinoptilolite để khử $\text{NH}_4^+$ và kim loại nặng; phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính, silicat, polyme styren/divinylbenzen dưới tác dụng của lực phân tán London; phương pháp oxy hóa khử bằng clo ($\text{Cl}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HOCl} + \text{HCl}$), $\text{CaOCl}_2$, $\text{O}_3$, $\text{KMnO}_4$; và phương pháp xử lý nhiệt ở dải nhiệt độ 300–500°C.
• Chương 4: Phương pháp xử lý P, N trong nước thải công nghiệp: Trình bày cơ chế kết tủa hóa học Phospho bằng vôi, phèn nhôm ($\text{AlPO}_4$) và phèn sắt ($\text{FePO}_4$) đưa nồng độ P xuống $< 0,1\text{ mg/L}$. Phân tích các công nghệ sinh học khử P tăng cường (EBPR) gồm A/O, PhoStrip, SBR (chu kỳ 3–24 h). Trình bày chi tiết các quy trình kết hợp khử đồng thời cả N và P: quy trình $\text{A}^2/\text{O}$, quy trình Bardenpho 5 giai đoạn (Anaerobic – Anoxic 1 – Aerobic 1 – Anoxic 2 – Aerobic 2, thời gian lưu bùn/nước 10–40 ngày), quy trình UCT (tuần hoàn bùn về bể Anoxic) và quy trình VIP.
• Chương 5: Xử lý nước thải đặc thù: Nghiên cứu đặc tính ô nhiễm và giải pháp công nghệ bùn hoạt tính cải tiến cho nước thải công nghiệp nhẹ (dệt nhuộm, thuộc da), công nghiệp nặng (luyện kim, cơ khí, hóa chất), nước thải y tế bệnh viện và nước thải ngành du lịch dịch vụ.

Progression logic của giáo trình phát triển từ quá trình phân tách cơ lý ở cuối bậc xử lý sinh học (bể lắng thứ cấp), mở rộng sang các hệ thống tự nhiên chi phí thấp, đi sâu vào kỹ thuật hóa lý công nghiệp chuyên biệt, nâng cấp lên các chu trình sinh hóa phức hợp xử lý chất dinh dưỡng (N, P), và tổng hợp thành dây chuyền công nghệ cho các loại nước thải đặc thù.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố ba khối kiến thức khoa học kỹ thuật nền tảng:

1. Lý thuyết động học phân tách hạt và thủy lực bể lắng: Cơ chế lắng cặn trọng lực, vận tốc dâng dòng nước ($v_d$), tải lượng thể tích bùn cho phép ($q_{sv} < 650\text{ L/(m}^2\cdot\text{h)}$ cho bể đứng và $< 500\text{ L/(m}^2\cdot\text{h)}$ cho bể ly tâm), hiện tượng thủy lực dòng chảy ngắn mạch và tác động của vách ngăn dòng.
2. Cơ chế chuyển hóa sinh hóa và chu trình dinh dưỡng: Quá trình oxy hóa hiếu khí, phản ứng nitrat hóa do vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter, phản ứng khử nitrat tạo khí $\text{N}_2$ trong điều kiện thiếu khí (anoxic), và cơ chế tích lũy phospho dư thừa ở tế bào vi sinh vật (chiếm 6–8% khối lượng khô trong điều kiện hiếu khí so với mức thông thường 1,5–2,5%).
3. Nền tảng hóa lý công trình: Hiện tượng hòa tan và giải phóng bọt khí siêu bão hòa trong tuyển nổi DAF; cơ chế trao đổi ion đẳng điện tích; tương tác pha bề mặt và lực phân tán London trong hấp phụ; các phản ứng oxy hóa phá hủy độc chất hữu cơ và phản ứng kết tủa phosphat kim loại đa hóa trị.

Kỹ năng phát triển

Tài liệu rèn luyện cho người học các kỹ năng chuyên môn:

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Tính toán diện tích bề mặt, thời gian lưu nước (HRT), thời gian lưu bùn (SRT), tỷ số F/M, nồng độ MLSS; định lượng hóa chất trung hòa, keo tụ tạo bông và chất oxy hóa khử.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Chẩn đoán nguyên nhân sự cố công nghệ như bùn trương nở do vi khuẩn dạng sợi phát triển khi thiếu DO ($\text{DO} < 3\text{ mg/L}$), mất cân đối dinh dưỡng ($\text{BOD}:\text{N}:\text{P} \neq 100:5:1$), bùn nổi từng tảng do hiện tượng khử nitrat hóa sớm tại đáy bể lắng thứ cấp, hoặc hiện tượng bèo tấm/tảo nở hoa gây suy giảm oxy hòa tan trong hồ sinh học.
• Kỹ năng thực hành vận hành (Practical competencies): Vận hành hệ thống cào gạt bùn, điều chỉnh van hồi lưu bùn 100%, thiết lập chu kỳ sục khí ngắt quãng theo giờ trong hồ làm thoáng, thực hiện quy trình nạo vét bùn đáy hồ sinh học vào mùa thu và duy trì lớp bùn mồi sinh học.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được thiết kế theo cách tiếp cận sư phạm định hướng thực hành kỹ thuật công trình (competency-based and operational engineering). Mỗi chương mở đầu bằng mục tiêu kiến thức – kỹ năng rõ ràng, tiếp nối bằng mô tả cấu tạo thiết bị, giải thích nguyên lý vận hành, liệt kê các thông số thiết kế tiêu chuẩn, và kết thúc bằng chuyên mục chẩn đoán sự cố thực tế.

Hệ thống bài tập và thực hành được bố trí cuối mỗi chương với mức độ tích hợp cao:

• Bài tập tổng hợp Chương 1: Vận hành bể lắng thứ cấp theo các dải thông số công nghệ khác nhau; điều chỉnh quy trình để nước thải đầu ra thỏa mãn QCVN; thực hành phát hiện và khắc phục sự cố bùn nổi, bùn trương nở.
• Bài tập tổng hợp Chương 2: Lựa chọn và bố trí dây chuyền cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ sinh học dựa trên số liệu phân tích đặc tính nước thải đầu vào định sẵn.
• Bài tập tổng hợp Chương 3: Xây dựng sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công nghiệp theo hai cấp độ: xử lý không hoàn toàn (cục bộ) và xử lý hoàn toàn.
• Bài tập tổng hợp Chương 4: Thiết lập thông số vận hành bể lọc sinh học màng dính bám và các bể khử N, P ($\text{A}^2/\text{O}$, SBR, PhoStrip) đảm bảo tiêu chuẩn xả thải.
• Bài tập tổng hợp Chương 5: Vận hành công trình bùn hoạt tính xử lý nước thải dệt nhuộm, y tế, sinh hoạt và công nghiệp đặc thù.

Phương pháp đánh giá kết quả học tập căn cứ trên mức độ nắm vững các thông số kỹ thuật (tải lượng bề mặt $q_{SV}$, $B_{RBOD}$, chỉ số thể tích bùn SVI), khả năng tính toán kích thước công trình, và năng lực đề xuất giải pháp xử lý sự cố công nghệ tại hiện trường. Học viên được hướng dẫn tự học thông qua việc lập nhật ký vận hành trạm xử lý, định kỳ đo đạc các chỉ tiêu hóa lý, theo dõi mức bùn hàng tháng và kiểm soát an toàn cơ điện.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình cập nhật và hệ thống hóa nhiều nội dung kỹ thuật công nghệ phù hợp với thực tiễn quản lý và xử lý nước thải hiện đại:

Nhóm nội dung	Chi tiết kỹ thuật & Công nghệ trong giáo trình	Ứng dụng thực tế
Công nghệ Hóa lý tiên tiến	Bể tuyển nổi không khí hòa tan (DAF) và DAF siêu nông; vật liệu trao đổi ion chọn lọc clinoptilolite khử $\text{NH}_4^+$; polyme copolymer styren/divinylbenzen.	Loại bỏ dầu mỡ nhà máy hóa dầu, cơ khí, chế biến khoáng sản; thu hồi kim loại nặng $\text{Cr}, \text{Ni}, \text{Pb}$.
Quy trình khử N & P tích hợp	So sánh định lượng các sơ đồ: $\text{A}^2/\text{O}$, Bardenpho 5 giai đoạn, UCT, VIP, PhoStrip, SBR.	Kiểm soát hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận; xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ chất dinh dưỡng cao.
Giải pháp thân thiện môi trường	Bãi lọc ngập nước trồng cây (lau sậy, bãi cát sỏi); hồ sinh học nhiều bậc kết hợp vi sinh vật và thực vật thủy sinh.	Xử lý nước thải nông thôn, đô thị vệ tinh; kết hợp kinh tế nông nghiệp ngoại thành với tỷ lệ dinh dưỡng $\text{N}:\text{P}:\text{K} = 5:1:2$.
Chuẩn hóa vận hành & Chuẩn đầu ra	Gắn kết trực tiếp thông số thiết kế với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN); quy trình kiểm soát vi khuẩn dạng sợi và khử nitrat đáy bể.	Đảm bảo tính pháp lý về môi trường cho trạm xử lý nước thải đô thị, dệt nhuộm, bệnh viện, nhà máy bia rượu.

Về ứng dụng thực tiễn, giáo trình phân tích chi tiết khả năng xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao như nước rỉ rác bãi chôn lấp, nước thải nhà máy bia, rượu, đồ hộp, công nghiệp dệt nhuộm và nước thải bệnh viện, liên kết trực tiếp giữa lý thuyết giảng dạy với yêu cầu bảo vệ môi trường của doanh nghiệp.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và học viên: Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên năm thứ hai bậc Cao đẳng và Đại học chuyên ngành Kỹ thuật Thoát nước và Xử lý nước thải, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Đô thị và Hạ tầng kỹ thuật.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần Hóa học đại cương, Vi sinh vật học môi trường, Thủy lực đại cương và học phần Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 1 (hoặc các khối kiến thức về xử lý cơ học và sinh học sơ bộ).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm giáo trình giảng dạy chính khóa, xây dựng đề cương chi tiết bài giảng, thiết kế đề bài tập lớn, bài tập tổng hợp và xây dựng ngân hàng câu hỏi đánh giá kỹ năng vận hành công trình.
• Kỹ sư và cán bộ kỹ thuật: Là tài liệu tra cứu các thông số kỹ thuật (tải trọng bề mặt, thời gian lưu nước, dải pH, liều lượng hóa chất) và cẩm nang xử lý sự cố thực tế dành cho kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên quản lý vận hành trạm xử lý nước thải tại các khu công nghiệp, khu đô thị và cơ sở y tế.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Giáo trình phục vụ trực tiếp cho sinh viên năm thứ hai ngành Kỹ thuật Thoát nước và Xử lý nước thải bậc Cao đẳng và Đại học, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho giảng viên và kỹ sư quản lý vận hành công trình hạ tầng kỹ thuật môi trường.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?

Người học cần có kiến thức nền tảng về Hóa học vô cơ – hữu cơ, Vi sinh vật học nước thải, Thủy lực công trình và nắm vững các phương pháp tiền xử lý cơ học, xử lý sinh học cơ bản đã được trang bị ở học phần 1.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết khác?

Giáo trình tập trung sâu vào khía cạnh kỹ thuật vận hành, phân tích cấu tạo chi tiết của thiết bị cơ khí (cầu cào bùn bán kính, tịnh tiến, trung tâm; hệ thống bọt khí DAF), so sánh định lượng các quy trình khử N–P phức hợp ($\text{A}^2/\text{O}$, Bardenpho, UCT, VIP) và đưa ra phác đồ chẩn đoán, xử lý sự cố công nghệ thực tế.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học nên kết hợp việc nắm vững sơ đồ cấu tạo nguyên lý của công trình với việc giải các bài tập tổng hợp tính toán thông số công nghệ theo tiêu chuẩn QCVN ở cuối mỗi chương, đồng thời ghi nhớ các bảng so sánh ưu nhược điểm công nghệ để đưa ra giải pháp kỹ thuật phù hợp.

5. Giáo trình có các bảng biểu và thông số thực nghiệm nào đi kèm?

Giáo trình cung cấp hệ thống bảng thông số thiết kế thực nghiệm chi tiết cho các công nghệ sinh học (F/M, SRT, HRT, MLSS), bảng định mức tải lượng bề mặt cho bể lắng ($q_{sv}$), hồ sinh học ($B_{RBOD}$) và các phương trình phản ứng hóa học tạo kết tủa, oxy hóa khử cụ thể.

---

Kết luận

Giáo trình Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2 của Trường Cao đẳng Xây dựng số 1 là tài liệu học thuật chuyên khảo, hệ thống hóa toàn diện các kiến thức kỹ thuật công trình từ bể lắng thứ cấp, các giải pháp sinh thái tự nhiên, kỹ thuật hóa lý công nghiệp đến các dây chuyền khử dinh dưỡng N, P nâng cao.

Lộ trình học tập được kiến tạo mạch lạc: trang bị nguyên lý phân tách pha $\rightarrow$ làm chủ công nghệ sinh thái tự nhiên $\rightarrow$ ứng dụng công nghệ hóa lý chuyên sâu $\rightarrow$ thiết kế quy trình khử dinh dưỡng tích hợp $\rightarrow$ vận hành dây chuyền xử lý nước thải công nghiệp đặc thù.

Để tối ưu hóa quá trình tiếp thu kiến thức, người học nên kết hợp nghiên cứu giáo trình cùng các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải (QCVN), tiêu chuẩn thiết kế công trình thoát nước (TCVN) và tài liệu hướng dẫn vận hành thiết bị cơ điện trạm xử lý nước thải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ XÂY DĀNG TR¯àNG CAO ĐÀNG XÂY DĀNG Sà – CTC1 GIÁO TRÌNH Xþ LÝ N¯àC THÀI BÂNG PH¯¡NG PHÁP HÓA HàC VÀ SINH HàC 2 NGÀNH: KỸ THU¾T THOÁT N¯àC VÀ Xþ LÝ N¯àC THÀI TRÌNH ĐÞ: CAO ĐÄNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 368ĐT /QĐ-CĐXD1 ngày 10 tháng 8 năm 2021 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Xây dựng số 1 Hà Nßi – TUYÊN Bà BÀN QUYÀN Tài liệu này thuộc 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 về đào t¿o và tham khÁo. Mọi mục đích khác mang tính lệch l¿c hoặc sử dụng vßi mục đích kinh doanh thiếu lành m¿nh sẽ bị nghiêm cấm. LâI GIàI THIàU Giáo trình <Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và sinh học 2= cung cấp nhÿng kiến thāc về quá trình xử lý n°ßc thÁi b¿ng ph°¡ng pháp sinh học trong điều kiện tā nhiên và nhân t¿o, xử lý n°ßc thÁi công nghiệp. Giáo trình gßm 5 ch°¡ng về các nội dung: Lắng thā cấp, Xử lý n°ßc thÁi thân thiện vßi môi tr°áng, Các ph°¡ng pháp hóa lý để xử lý n°ßc thÁi công nghiệp, Ph°¡ng pháp xử lý phát pho, Nit¡ trong n°ßc thÁi công nghiệp, Xử lý n°ßc thÁi đặc thù.

Giáo trình do các giÁng viên trong Bộ môn Cấp n°ßc và Thoát n°ßc, thuộc khoa QuÁn lý Xây dāng và đô thị, tr°áng Cao đÁng Xây dāng sá 1 biên so¿n. Chúng tôi rất mong đ°ợc sā góp ý cÿa các đßng nghiệp và b¿n đọc để giáo trình đ°ợc hoàn thiện h¡n. Trân trọng cÁm ¡n! Hà Nội, năm 20 Tham gia biên so¿n 1. Chÿ biên: L°¡ng Thị Ph°¡ng ThÁo 2.

Vũ Linh Huyền Trang 4 Mục lục LâI GIàI THIàU. 4 Ch°¢ng 1: LÀNG THĀ CÂP. Nhiệm vụ và sā cần thiết cÿa bể lắng thā cấp. Phân lo¿i các bể lắng thā cấp.

Thông sá vận hành. Cấu trúc và nguyên lý ho¿t động. Thiết bị bể. Sā cá khi vận hành bể lắng thā cấp.

17 Bài tập táng hợp ch°¡ng 1. Vận hành bể lắng thā cấp theo các thông sá khác nhau và thßa mãn quy định theo QCVN cho n°ßc thÁi đầu ra. Phát hiện và khắc phục sā cá khi vận hành bể. 18 CH¯¡NG 2: Xþ LÝ N¯àC THÀI THÂN THIàN VàI MÔI TR¯âNG.

Cánh đßng t°ßi, cánh đßng lọc. Sā cá khi vận hành hệ tháng. 34 Bài tập táng hợp ch°¡ng 2. Vận hành cánh đßng t°ßi, cánh đßng lọc, hß sinh học vßi các thông sá đầu vào cÿa n°ßc thÁi đ°ợc xác định sẵn.

Bá trí, lāa chọn cánh đßng t°ßi, cánh đßng lọc, hß sinh học vßi các thông sá đầu vào cÿa n°ßc thÁi đ°ợc xác định sẵn. 34 CH¯¡NG 3: CÁC PH¯¡NG PHÁP HÓA LÝ ĐÞ Xþ LÝ N¯àC THÀI CÔNG NGHIàP. Ph°¡ng pháp xử lý b¿ng nhiệt. 42 Bài tập táng hợp ch°¡ng 3.

Xây dāng các ph°¡ng pháp XLNT; các dây chuyền công nghệ XLNT xử lý không hoàn toàn. Xây dāng các ph°¡ng pháp XLNT; các dây chuyền công nghệ XLNT xử lý hoàn toàn. 43 CH¯¡NG 4: PH¯¡NG PHÁP Xþ LÝ P, N TRONG N¯àC THÀI CÔNG NGHIàP. Thiết bị bể.

Cấp và thu n°ßc. Sā cá khi vận hành bể. Thiết bị bể. Cấp và thu n°ßc.

Sā cá khi vận hành bể. 59 Bài tập táng hợp ch°¡ng 4. Vận hành bể lọc sinh học theo ph°¡ng pháp màng vßi các thông sá khác nhau và thßa mãn quy định theo QCVN cho n°ßc thÁi đầu ra. Vận hành bể xử lý N hoặc P theo các thông sá khác nhau và thßa mãn quy định theo QCVN cho n°ßc thÁi đầu ra.

Phát hiện và khắc phục sā cá khi vận hành bể. 60 CH¯¡NG 5: Xþ LÝ N¯àC THÀI Đ¾C THÙ. Công nghiệp nhẹ. SÁn xuất dệt nhuộm.

Một sá lo¿i khác. Công nghiệp nặng. Một sá ngành khác. Các lo¿i hình khác.

N°ßc thÁi bệnh viện. N°ßc thÁi du lịch dịch vụ. Một sá lo¿i khác. 91 Bài tập táng hợp ch°¡ng 5.

Vận hành công trình xử lý sinh học theo ph°¡ng pháp bùn ho¿t tính vßi các thông sá khác nhau và thßa mãn quy định định theo QCVN. Phát hiện và khắc phục sā cá khi vận hành bể này. Vận hành công trình xử lý sinh học theo ph°¡ng pháp bùn ho¿t tính đặc biệt vßi các thông sá khác nhau và thßa mãn QCVN cho n°ßc thÁi đầu ra. Dây chuyền công nghệ XLNT cÿa một sá lĩnh vāc khác nhau (sinh ho¿t, y tế, công nghiệp…).

91 6 GIÁO TRÌNH Xþ LÝ N¯àC THÀI BÂNG PH¯¡NG PHÁP HÓA HàC VÀ SINH HàC 2 Tên môn hác: Xÿ lý n°ác thÁi bÃng ph°¢ng pháp hóa hác và sinh hác 2 Mã môn hác: MH22 Vß trí, tính chÃt cÿa môn hác: - Vị trí: Môn học đ°ợc phân bá vào năm thā hai. - Tính chất: Là môn học chuyên ngành bắt buộc. Mục tiêu môn hác: - Về kiến thāc:  Trình bày đ°ợc các ph°¡ng pháp xử lý n°ßc thÁi trong điều kiện tā nhiên: các nguyên lý màng dính bám trong đất: Cánh đßng t°ßi, cánh đßng lọc. Nguyên lý bùn ho¿t tính trong n°ßc: Hß hoàn thiện, hß làm thoáng s¡ bộ, hß sinh học.;  Trình bày đ°ợc các ph°¡ng pháp xử lý hóa lý n°ßc thÁi công nghiệp và các lo¿i n°ßc thÁi đặc thù.

- Về kỹ năng:  Nhận biết đ°ợc cấu t¿o các bộ phận và nguyên lý ho¿t động cÿa công trình lắng thā cấp;  Xây dāng các biện pháp thích hợp để giÁi quyết sā cá trong quá trình vận hành công trình lắng thā cấp, công trình xử lý n°ßc thÁi thân thiện vßi môi tr°áng. - Về năng lāc tā chÿ và trách nhiệm:  Nhận thāc đ°ợc ý nghĩa cÿa môn học đái vßi chuyên ngành.  Có thái độ làm việc tā giác, 7 Ch°¢ng 1: LÀNG THĀ CÂP Mục tiêu: - Trình bày đ°ợc các thông sá vận hành cÿa bể lắng thā cấp. - Trình bày đ°ợc phân lo¿i, cấu t¿o, các trang thiết bị và ho¿t động cÿa các bể lắng thā cấp.

- Trình bày đ°ợc cách xử lý một sá sā cá điển hình khi vận hành bể. Nßi dung chính: 1. Nhiám vụ và sā cần thi¿t cÿa bß lÁng thā cÃp Sinh khái đ°ợc giÿ l¿i nhiều nhất có thể trong bể lắng thā cấp có ý nghĩa rất lßn đái vßi hiệu quÁ xử lý n°ßc thÁi sinh học. Chất rắn l¡ lửng, ngay cÁ khi chúng chỉ là nhÿng bông bùn nhß, (chất huyền phù, chất rắn không hòa tan) làm giÁm chất l°ợng n°ßc đầu ra.

Khi hàm l°ợng chất rắn l¡ lửng là 1,0 mg/l thì làm tăng BOD5 từ 0,4 đến 1,0 mg/l, COD từ 0,8 đến 1,4 mgl/l, Ntáng từ 0,08 đến 0,1 mg/l và cÿa P táng từ 0,02 đến 0,04 mg/l. Nhiệm vụ cÿa bể lắng thā cấp là giÿ l¿i các chất rắn, nh°ng cũng là để tập trung và cô đặc bùn. Tr°ßc hết bể lắng thāc cấp ho¿t động nh° một chất làm dày đặc cũng nh° một bể lắng. Chất rắn đi vào bể lắng và đ°ợc lắng xuáng để làm các chất rắn dày lên, tuần hoàn trã l¿i một sá bể ho¿t động ã phía tr°ßc cÿa nhà máy, và sau đó thÁi ra ngoài một sá các chất rắn.

Mục đích thā hai, hiển nhiên là trong khi lắng các chất rắn xuáng, một chất làm s¿ch bề mặt (clear supernatant) phÁi đ°ợc sinh ra và đây là n°ßc thÁi đầu ra cuái cùng. Vì vậy, làm dày đặc và lắng xuáng cÁ hai đều quan trọng. * Thái gian l°u * Lo¿i bß các chất rắn * Tỷ lệ tuần hoàn * Chiều cao cÿa luáng bùn * Chất rắn cùng vßi bọt khí nái lên trên bề mặt và thoát khí * Lo¿i bß váng bọt * GiÁm TSS 8 * TÁo * M¿ch vòng ngắn * Rỉ sắt, ăn mòn và các vách ngăn dòng bị cong (bent weirs) * Các hóa chất 1. Phân lo¿i các bß lÁng thā cÃp Phân lo¿i bể lắng trong xử lý n°ßc thÁi + Tuỳ theo công dụng cÿa bể lắng trong công trình xử lý sinh học mà phân biệt bể lắng đợt I và bể lắng đợt II.

+ Căn cā theo chế độ làm việc: – Bể lắng ho¿t động gián đo¿n: thāc chất đây là một bể chāa. Bể lắng kiểu này đ°ợc áp dụng trong tr°áng hợp l°ợng n°ßc thÁi ít và chế độ thÁi không đều. – Bể lắng ho¿t động liên tục + Căn cā theo chiều n°ßc chÁy: bể lắng ngang, bể lắng đāng, bể lắng ly tâm. – Bể lắng ngang: n°ßc chÁy theo ph°¡ng ngang từ đầu bể đến cuái bể.

– Bể lắng đāng: n°ßc chÁy từ d°ßi lên theo ph°¡ng thÁng đāng. – Bể lắng ly tâm (bể lắng radian) n°ßc chÁy từ trung tâm. Tính toán thể tích, bề mặt, tÁi trọng bề mặt và thái gian lắng - Thiết kế: Do bùn từ lọc sinh học dễ lắng nên tÁi l°ợng thÿy lāc bề mặt và thái gian l°u n°ßc đ°ợc sử dụng làm thông sá thiết kế cÿa bể lắng thā cấp sau bể lọc sinh học. L°u l°ợng đầu vào bể lắng thā cấp gßm n°ßc thÁi đầu vào và n°ßc tuần hoàn.

Trong tr¿m xử lý n°ßc thÁi sinh ho¿t tỷ lệ tuần hoàn nên vào khoÁng 100%. Vßi dòng chÁy hỗn hợp tăng lên vào mùa m°a, khái l°ợng tuần hoàn có thể giÁm xuáng để cuái cùng chỉ có l°u l°ợng vào mùa m°a là Qm= 2Qt. - Hút bùn: Do đặc điểm cấu t¿o, trong bể lắng đāng không cần sử dụng thiết bị hút bùn c°ỡng bāc. â các bể lắng dòng chÁy ngang cần có hệ tháng g¿t bùn.

Hút bùn đ°ợc thāc hiện theo yêu cầu, phụ thuộc khÁ năng chāa cÿa há chāa bùn. Tuy nhiên, 9 cũng cần tránh l°u bùn quá lâu, gây lên men kị khí và Ánh h°ãng đến quá trình khử nit¡rat. - Bể lắng cuái cÿa tr¿m xử lý n°ßc thÁi theo công nghệ bùn ho¿t tính Trong công nghệ bùn ho¿t tính, do sā tuần hoàn liên tục cÿa bùn sinh học nên hình thành mái quan hệ mật thiết h¡n giÿa lắng thā cấp và bể bùn ho¿t tính so vßi công nghệ lọc sinh học. Tỷ lệ tuần hoàn bùn ho¿t tính đái vßi xử lý n°ßc thÁi sinh ho¿t là 100%.

Do cấu trúc xáp nên khÁ năng lắng trong bể lắng thā cấp cÿa bùn ho¿t tính kém h¡n bùn màng sinh học cÿa bể lọc sinh học. Bể lắng thā cấp có nhÿng nhiệm vụ sau: Tách n°ßc và bùn. Cô đặc và hút bùn để tuần hoàn l¿i bể bùn ho¿t tính. L°u trÿ bùn khi trái m°a.

Thông sá quan trọng đái hiệu quÁ tách cÿa bể lắng thā cấp là khÁ năng lắng cÿa bùn, thể hiện trong chỉ sá thể tích bùn. Chỉ sá này càng lßn, thì bùn càng nhẹ và càng khó tách ra khßi n°ßc.