Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ FBAS kết hợp trồng cây

Tuy chưa được áp dụng ở Việt Namnhưng với những ưu điểm như mang tính thẩm mỹ, tiêu tốn ít năng lượng, diện tíchxây dựng nhỏ, chi phí vận hành thấp, thân thiện với môi trường...công nghệ

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là phần đồ án tốt nghiệp của mình Các kết quả thể hiệntrong đồ án là trung thực từ quá trình làm thực nghiệm, không sao chép từ bất kì mộtnguồn nào dưới bất kì hình thức nào Trong quá trình làm đồ án em có tham khảothông tin từ một số nguồn tài liệu và các nguồn này đã được trích dẫn rõ ràng

Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp

Nguyễn Thị Kiều Trinh

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần nghiên cứu, tìm hiểu đến nay đồ án tốt nghiệp của em với đề tài

“Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ FBAS kết hợp trồng cây” đãhoàn thành Thời gian làm đồ án là cơ hội để em hệ thống lại kiến thức lý thuyết đãhọc trong 4 năm ở trường đồng thời giúp em có cơ hội áp dụng những lý thuyết ấy vàothực tế, rút ra được những kinh nghiệm quý báu Những điều đó giúp em củng cố thêmhành trang kiến thức để chuẩn bị cho tương lai khi bước vào công việc thực tế sau này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giáo, TS Đỗ Thuận An và Th.sNguyễn Đức Long thuộc bộ môn Kỹ thuật Môi Trường đã trực tiếp hướng dẫn, chỉbảo, chỉnh sửa giúp em Em cũng xin chân th ành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoaMôi Trường, bộ môn Kỹ thuật Môi Trường đã trang bị cho em nền tảng cơ sở vữngchắc nhất trong suốt quá trình học tập Ngoài ra, em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đếncác thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Kỹ thuật Môi Trường, phòng thí nghiệm Hóahọc Môi Trường, các cá nhân và tập thể trong và ngoài trường đã tạo điều kiện thuậnlợi nhất cho em trong quá trình làm đồ án

Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thời gian và kiến thứchạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sựchỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn và cóthể áp dụng vào thực tế

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt 4

1.2 Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí 5

1.2.1 Sinh trưởng của vi sinh vật trong quá trình hình thành bùn hoạt tính 7

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình hình thành bùn hoạt tính 10

1.2.2.1 pH 10

1.2.2.2 Nhiệt độ 10

1.2.3 Các chất hoạt động bề mặt, chất dinh dưỡng và chất độc 12

1.3 Một số phương pháp sinh học xử lý nước thải giàu chất hữu cơ 12

1.4 Giới thiệu về công nghệ FBAS 15

1.5 Một số công nghệ ở Việt Nam và trên thế giới 19

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN 21

2.1 Các loại giá thể vi sinh và thực vật sử dụng trong nghiên cứu 21

2.1.1 Giá thể vi sinh 21

2.1.2 Giới thiệu các loài thực vật dùng trong nghiên cứu 24

2.2 Thiết kế mô hình thực nghiệm 28

2.2.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 28

2.2.2 Chế tạo mô hình thực nghiệm 29

2.3 Các thông số chất lượng nước dùng trong nghiên cứu 33

2.4 Chuẩn bị vật liệu thí nghiệm 40

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Chạy mô hình với nước thải nhân tạo 41

3.1.1 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với Q~5l/h, COD~250mg/l 41

3.1.2 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với Q~5l/h, COD~350mg/l 43

3.1.3 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với

Q~5l/h, COD~500mg/l 44

3.1.4 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với Q~5l/h, COD~700mg/l 45

3.1.5 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với Q~5l/h, COD~850mg/l 47

3.1.6 Thí nghiệm phân tích thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình FBAS với Q~5l/h, COD~1000mg/l 48

3.2 Chạy mô hình với nước thải thực 50

3.2.1 Thực nghiệm chạy mô hình với tải trọng đầu vào L1 ~ 277,8 l/m3/h 51

3.2.2 Thực nghiệm chạy mô hình với tải trọng đầu vào L2~555,6 l/m3/h 53

3.2.3 Thực nghiệm chạy mô hình với tải trọng đầu vào L3~883,3 l/m3/h 55

3.2.4 Thực nghiệm chạy mô hình với tải trọng đầu vào L4~1111,1 l/m3/h 57

3.2.5 Thực nghiệm chạy mô hình với tải trọng đầu vào L5~1388,89 l/m3/h 58

3.3 Khái toán chi phí 65

3.3.1 Đề xuất dây chuyền xử lý 65

3.3.2 Tính toán sơ bộ các hạng mục công trình 66

3.3.3 Khái toán chi phí các hạng mục công trình 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 81

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình phân hủy chất hữu cơ nồng độ thấp 7

Hình 1.2: Đừng cong sinh trưởng trong hệ thống kín 8

Hình 1.3: Mô hình công nghệ FBAS 16

Hình 1.4: Vi khuẩn hình cầu 17

Hình 1.5: Vi khuẩn hình que 17

Hình 1.6: Phẩy khuẩn 18

Hình 1.7: Vi khuẩn dạng sợi 18

Hình 1.8: Hình ảnh 4 lớp của màng sinh học 19

Hình 2.1: Đá ong 22

Hình 2.2: Xỉ than tổ ong 23

Hình 2.3: Cây dong riềng 25

Hình 2.4: Cây thủy trúc 26

Hình 2.5: Cây sanh 27

Hình 2.6: Ống sục khí 30

Hình 2.7: Ống dần nước đầu vào 30

Hình 2.8: Đá tổ ong 31

Hình 2.9: Xỉ than tổ ong 31

Hình 2.10: Ống phân phối đầu vào 32

Hình 2.11: Rễ cây đâm qua kệ đỡ 32

Hình 2.12: Mô hình giá thể đá tổ ong 32

Hình 2.13: Mô hình giá thể xỉ than 32

Hình 2.14: Mặt cắt dọc mô hình giá thể 33

Hình 2.15: Vị trí lấy mẫu nước thải 34

Hình 2.16: Máy đo nhanh pH và nhiệt độ 35

Hình 2.17: Thiết bị Oxitop 36

Hình 2.18: Máy HACH đo nhanh oxy hòa tan 38

Hình 2.19: Máy DR5000 39

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý của 2 mô hình với lưu lượng Q~5l/h, COD~250mg/l 42

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý của 2 mô hình với lưu lượng Q~5l/h,

Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện sự biến đổi nồng độ NO3-với cácmức tải trọng tăng dần 60

Hình 3.15: Biểu đồ thể hiện sự biến đổi nồng độ PO43- với các mức tải trọng tăng dần 61

Hình 3.16: Biểu đồ thể hiện sự biến đổi nồng độ BOD5 61

Hình 3.18: Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công suất 500m3/ngđ 65

Bảng 3.15: Kết quả các thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình có L3~883,3l/m3/h

55

Bảng 3.16: Kết quả các thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình có L4~1111,1l/m3/ h 57

Bảng 3.17: Kết quả các thông số ô nhiễm được xử lý trong mô hình có L5~1388,9l/m3/ h 58

Bảng 3.18: Tóm tắt hiệu suất của trạm xử lý TELKI ( từ năm 2006 – 2013) 62

Bảng 3.19: Trạm xử lý nước thải ETYEK công suất 2200 m3/ngđ 62

Bảng 3.20: Khái toán chi phí xây dựng các hạng mục công trình 73

Bảng 3.21: Khái toán chi phí các thiết bị và một số hạng mục đầu tư dự án 73

Bảng 3.22: Khái toán chi phí vận hành quản lý nhà máy xử lý nước thải công suất 500m3/ngđ 75

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

FBAS Fixed – Bed Biofilm ActivatedSludge

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều nơi nước thải sinh hoạt chưa được xử lý và đổthẳng ra ngoài môi trường Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ởcác thành phố, là một trong những nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước

và vấn đề này có xu hướng ngày càng xấu đi Tuy đã có cơ sở pháp lý là luật và Tiêuchuẩn môi trường đối với nước thải sinh hoạt, song hiện trạng nước thải sinh hoạt ônhiễm và xử lý nước thải đang là vấn đề cấp bách cần được đặt ra để từng bước cảithiện tình hình

Có nhiều phương pháp ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt như: phương phápvật lý, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học Với điều kiện nền kinh tế đangphát triển ở Việt Nam như hiện nay và trong giai đoạn hướng tới nền công nghệ xanh,phương pháp được ưa chuộng sử dụng nhất vẫn là phương pháp sinh học vì các ưuđiểm nổi bật như chi phí rẻ, dễ vận hành, hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng Trong

đó, có nhiều công nghệ nổi bật như bãi lọc trồng cây, MBBR, lọc sinh học được ápdụng ở rất nhiều nơi trên thế giới và tại Việt Nam Tuy nhiên, mỗi phương pháp lại cónhững ưu nhược điểm riêng, việc sử dụng kết hợp các phương pháp, công nghệ để đạthiệu quả trong xử lý là rất cần thiết

Nhà cung cấp Ogrica tại Hungary đã đưa ra một công nghệ mới xử lý nước thải

có rất nhiều ưu điểm đó là công nghệ FBAS Tuy chưa được áp dụng ở Việt Namnhưng với những ưu điểm như mang tính thẩm mỹ, tiêu tốn ít năng lượng, diện tíchxây dựng nhỏ, chi phí vận hành thấp, thân thiện với môi trường công nghệ FBAS làmột bước cải tiến vượt trội trong xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học Qua nhiềunăm nghiên cứu và thử nghiệm hiện nay công nghệ FBAS đã được ứng dụng thànhcông trên 3 châu lục tại một số nước như Mỹ, Hungary, Ấn Độ, Trung Quốc,Indonexia Giá thể cố định được áp dụng trong công nghệ hiện nay vẫn là vật liệu sợisinh học liên kết với bộ rễ thật của cây, tuy nhiên để chế tạo ra vật liêu sợi lại rất mấtthời gian và tiêu tốn nhiều chi phí Vì vậy, vấn đề đặt ra ở đây là cần nghiên cứu và tìm

ra loại vật liệu vừa thân thiện với môi trường, vừa dễ tìm, chi phí thấp, hiệu quả xử lý

cao để áp dụng tại Việt Nam và cả trên thế giới Với các đặc tính trên, thì các loại vậtliệu tái chế như đá ong, xỉ than tổ ong là những vật liệu có tiềm năng nhất.

Thực tế đã có một số nghiên cứu về xử lý nước thải hay nước cấp có sử dụng vậtliệu là đã tổ ong tuy nhiên chưa được áp dụng phổ biến và chưa có nghiên cứu nào về

áp dụng xỉ than tổ ong trong xử lý nước thải Để tìm hiểu hai loại giá thể này có thể ápdụng hiệu quả trong công nghệ FBAS và công nghệ này có phù hợp với điều kiện ViệtNam hay không? Vì vậy, em chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ FBAS kết hợp trồng cây” làm đề tài nghiên cứu đồ án để đánh giá hiệu quả

xử lý đối với các vật liệu địa phương sẵn có và vật liệu tái chế, đồng thời xác địnhđược các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chung:

- Xử lý nước thải bằng vật liệu tái chế nhằm cải thiện môi trường và cảnh quancông trình xử lý nước thải

Mục tiêu cụ thể:

- Xây dựng mô hình thực nghiệm

- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của mô hình bằng vật liệu tái chế

- Xác định các yếu tố có thể ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý

- Đề xuất tính toán dây chuyền xử lý nước thải và khái toán chi phí

3 Phương pháp nghiên cứu

Đồ án sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu: Thu thập, kế thừa các kết quả nghiêncứu, nguồn tài liệu liên quan đến xử lý nước thải bằng vật liệu tái chế và sử dụng thựcvật thủy sinh và vấn đề nước thải sinh hoạt tại Hà Nội Xử lý và đánh giá kết quả phântích trong quá trình thí nghiệm

- Khảo sát điều tra thực địa: Khảo sát hiện trạng môi trường nguồn nước thải sinhhoạt tại kí túc xá và sự sinh trưởng, phát triển của một số loại cây có khả năng xử lýnước thải bằng cách trồng trực tiếp các loại cây đó trong nước thải

- Phương pháp thực nghiêm: Phân tích chất lượng ban đầu của nguồn nước vàchất lượng dòng ra tại các mô hình để đánh giá hiệu quả xử lý của hai loại giá thể vàcác loại thực vật đưa vào nghiên cứu Mô hình vật lí thực nghiệm: Bố trí các mô hình

thí nghiệm nhằm xác định khả năng xử lý của giá thể cố định vật liệu tái chế than tổong hoặc một vài loại giá thể khác và khả năng sinh trưởng trong môi trường nước thảicủa các loài thực vật , nghiên cứu của các loại cây: cây dong riềng, cây sanh, cây thủytrúc.

- Phương pháp so sánh

4 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

Xử lý nước thải sinh hoạt, trong đó sử dụng nước thải từ kí túc xá nhà 3 trườngĐại học Thủy lợi làm đối tượng nghiên cứu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinhhoạt của con người như: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân chúng thường đượcthải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộngkhác Hiện nay phần lớn nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư đô thị, ven đô và nôngthôn ở Việt Nam đều chưa được xử lý đúng cách Nước thải từ các khu vệ sinh mới chỉ

xử lý sơ bộ, chưa đạt yêu cầu đã xả ra môi trường hòa cùng dòng nước thải sinh hoạt

từ nhà bếp, tắm, giặt là nguyên nhân gây ô nhiễm, lan tràn dịch bệnh

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài racòn có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm Chất hữu

cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40-50%);hydrocacbon (40-50%) gồm tinh bột, đường và xenlulozo; và các chất béo (5-10%).Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 - 450 mg/ltheo trọng lượng khô Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học Ởnhững khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt khôngđược xử lý thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng [2]

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước nói chung được chia làm 3 nhóm chính:theo các chỉ tiêu vật lý (nhiệt độ, hàm lượng cặn lơ lửng, độ màu, mùi, vị ); chỉ tiêuhóa học (pH, độ kiềm, độ cứng, độ oxi hóa, hàm lượng sắt, ); chỉ tiêu sinh học và visinh (các thủy sinh vật, tổng số lượng vi khuẩn, chỉ số Coli ) Các thành phần ô nhiễmchính đặc trưng thường lấy ở nước thải sinh hoạt là như cầu oxy hóa sinh học (BOD5),nhu cầu oxy hóa học (COD), Nitơ, Photpho Trong nước thải sinh hoạt, hàm lượngNitơ và Photpho rất lớn, nếu không được loại bỏ thì sẽ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải

sẽ bị phú dưỡng

Ngoài ra, một số yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải sinh hoạt, đặcbiệt là trong phân, đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh nhiềunguồn khác nhau, qua tiếp xúc trực tiếp, qua môi trường (đất, nước, không khí, câytrồng, vật nuôi, côn trùng,…) thâm nhập vào cơ thể người qua đường thức ăn, nước

uống, hô hấp,… và sau đó có thể gây bệnh Nếu thiếu hụt oxy hòa tan (DO) trầm trọng

sẽ hình thành điều kiện yếm khí, gây mùi hôi

1.2 Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là một trong những phươngpháp khá phổ biến hiện nay Để thực hiện quá trình oxy hóa, các chất hữu cơ hòa tan,

cả các chất keo và phân tử nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tếbào của sinh vật Theo quan điểm hiện đại nhất, quá trình xử lý nước thải hay nói đúnghơn là việc thu hồi các chất bẩn từ nước thải và việc vi sinh vật (VSV) hấp thụ cácchất bẩn đó là một quá trình gồm ba giai đoạn:

1 Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật dokhuếch tán đối lưu và phân tử;

2 Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do

sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào;

3 Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sinh sản nănglượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

Các giai đoạn trên có quan hệ chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hóa các chấtđóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải Các hợp chất hóa học trải qua nhiềuphản ứng chuyển hóa khác nhau trong nguyên sinh chất của tế bào Phương trình tổngquát các phản ứng tổng của quá trình oxy hóa sinh hóa ở điều kiện hiếu khí có dạngnhư sau:

CxHyOzN + (x +

4

y

+ 3

Trong phản ứng trên CxHyOzN là tất cả các chất hữu cơ của nước thải, C5H7NO2

là công thức theo tỷ lệ trung bình các nguyên tố chính trong tế bào vi sinh vật, H lànăng lượng Phương trình (1.1) là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ để đáp ứng nhucầu năng lượng của tế bào, còn phản ứng (1.2) là phản ứng tổng hợp đê xây dựng tếbào Lượng oxy tiêu tốn cho các phản ứng này là BOD của nước thải

Nếu tiếp tục tiến hành quá trình oxy hóa thì khi không đủ chất dinh dưỡng, quátrình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng oxy hóa chất liệu tế bào (tựoxy hóa):

C5H7NO2 + 5O2 => 5CO2 + NH4 + 2H2O + H (1.3)

NH3 + O2 => HNO2 + O2 => HNO3 (1.4)

Tổng hợp oxy tiêu tốn cho bốn phản ứng trên gấp hai lần lượng oxy tiêu tốn củahai phản ứng đầu từ các phản ứng trên thấy rõ sự chuyển hóa hóa học là nguồn nănglượng cần thiết cho vi sinh vật [10]

Phương pháp hiếu khí nói chung là sử các nhóm vi sinh vật hiếu khí có khả năngphân hủy các chất hữu cơ, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục Quá trìnhphân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Cácquá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiênhoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo điều kiện tối ưu choquá trình oxy hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều Tùytheo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lí sinh học hiếu khí nhân tạo có thểchia thành:

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được

sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng,

bể hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số các quá trìnhnày, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất Các vi sinh vật ở đây luôn đượcsuy trì ở dạng lơ lửng

- Xử lý sinh học hiếu khí với sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trìnhbùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứngnitrate với màng cố định Các vi sinh vật được dính bám vào các giá thể tạo thànhmàng sinh vật (đá, vật liệu plastic, )

Trong quá trình phân hủy hiếu khí, loại vi sinh vật hiếu khí chiếm ưu thế Phânhủy hiếu khí diễn ra nhanh và tạo ra nhiều năng lượng nhất Vi sinh vật hiếu khí pháttriển và tạo ra nhiều sinh khối Sản phẩm tạo ra có mức năng lượng thấp Khi có mặtoxy thì chỉ có duy nhất quá trình phân hủy hiếu khí được diễn ra Phân hủy hiếu khíđược áp dụng đê xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp (BOD5 <500 mg/l)

Hình 1.1: Sơ đồ quá trình phân hủy chất hữu cơ nồng độ thấp

(Nguồn: internet)

Trong nghiên cứu này, công nghệ FBAS là sự kết hợp cả 2 quá trình hiếu khínhân tạo bùn hoạt tính lơ lửng và dính bám Các bông bùn hoạt tính được bổ sung, sụckhí tăng cường để cấp khí cho vi sinh vật hô hấp sinh trưởng và phát triển Một phần

vi sinh vật sẽ dánh bám lên các giá thể có trong bể Đồng thời với nhiều sự kết hợpkhác nhau đó mà công nghệ FBAS tạo nên được nhiều ưu điểm riêng biệt trong quátrình xử lý nước thải

1.2.1 Sinh trưởng của vi sinh vật trong quá trình hình thành bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính trong quá trình xử lý nước thải được hình thành rất đơn giản bằngcách sục khí vào nước thải với sự có mặt của vi sinh vật Vi sinh vật có thể sinh trưởngthêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi, sinh sản giới tính, nhưng chủ yếu sinh sản bằngcách phân đôi Thời gian để phân đôi tế bào thường gọi là thời gian sinh sản, có thểdao động từ dưới 20 phút đến 1 ngày Trong quá trình bùn hoạt tính, vi sinh vật sinhtrưởng theo chu kì logarit bao gồm 4 pha: pha tiềm phát, pha log(pha tăng trưởng), phacân bằng và pha suy vong

Hình 1.2: Đừng cong sinh trưởng trong hệ thống kín

(Theo sách của Prescott, Harley và Klein)

Pha tiềm phát (giai đoạn sinh trưởng chậm – Lag phase): Hay còn gọi là pha

thích nghi, đây là thời gian vi sinh vật thích nghi với môi trường mới Trong giai đoạnnày tế bào chưa phân cắt nhưng thể tích và khối lượng tăng rõ rệt do có sự tăng cácthành phần mới của tế bào Nguyên nhân là do tế bào ở trạng thái già, thiêu hụtAdenosine triphosphate(là phân tử mang năng lượng, có chức năng vận chuyển nănglượng đến các nơi cần thiết cho tế bào sử dụng kí hiệu là ATP), các cofactor cần thiết

và ribosome Thành phần môi trường mới không giống môi trường cũ cho nên tế bàocần một thời gian nhất định để tổng hợp các ezyme mới nhằm sử dụng được các chấtdinh dưỡng mới Các tế bào cũng có thể bị tổn thương và cần thời gian hồi phục

Giai đoạn tiềm phát dài hay ngắn là liên quan đến từng loại bản thân vi sinh vật

và tính chất của môi trường Nếu tính chất hóa học của môi trường mới sai khác nhiềuvới môi trường cũ thì giai đoạn tiềm phát sẽ kéo dài hơn Ngược lại, nếu cấy từ giaiđoạn logarit vào một môi trường có thành phần tương tự thì giai đoạn tiềm phát sẽ rútngắn Nếu cấy vi sinh vật từ giai đoạn tiềm phát hay từ giai đoạn suy vong thì giaiđoạn tiềm phát sẽ kéo dài ở giai đoạn này nồng độ BOD5 trong nước thải cao, nồng độoxy hòa tan thấp

Pha tăng trưởng (Log phase): Đây là giai đoạn phát triển tốt nhất của vi sinh vật,

là thời điểm thuận lợi nhất cho quá trình xử lý nước thải Vi sinh vật trong giai đoạnnày phát triển nhanh chóng, quá trình gia tăng sinh khối theo hàm log vì vậy pha nàyđược gọi là pha sinh trưởng hoặc pha log Ở pha log vi khuẩn sản xuất ra nhiều

enzyme cần thiết để làm giảm BOD5 và tổng hợp tế nào cần thiết cho quá trình sinhtrưởng Có thể chia pha log thành hai giai đoạn nhỏ:

- Trong nửa giai đoạn đầu, tế bào vi khuẩn hấp thụ BOD5 và hàm lượng bay hơicủa MLSS tăng Lúc này vi khuẩn chưa sinh trưởng nhiều

- Trong nửa giai đoạn còn lại, quá trình tổng hợp và sinh trưởng xảy ra Vi khuẩn

sử dụng BOD5 đã hấp thụ được để sản sinh ra tế bào mới, số lượng vi khuẩn lúc nàytăng nhanh theo số mũ Hiệu quả xử lý BOD5 lúc này rất cao Nồng độ ô nhiễm trongnước thải giảm và nồng độ oxy hòa tan tăng

Pha cân bằng (Stationary phase hay giai đoạn ổn định): Sau khi tăng trưởng

theo cấp số nhân, mật độ vi khuẩn trong môi trường/hệ thống đạt đỉnh và chững lại dolượng thức ăn trong môi trường không đủ Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong việchình thành bông bùn, quyết định hiệu quả lắng của quá trình lắng thứ cấp sau khi xử lýsinh học Để hình thành bông bùn cần có 2 điều kiện quan trọng: thứ nhất là cần đủ sốlượng vi sinh vật, thứ hai là các vi sinh khuẩn này phải sản xuất ra một lượng lớn cácsợi tế bào cùng các polysaccarit và các hạt polyhydrobutyrate (PHB) Các sợi bào,polysaccarit và PHB chính là yếu tố hình thành bông bùn Nhiều loại polisaccaritkhông hòa tan được sinh sản trong suốt quá trình tạo bông Các polissacarit này đóngvai trò như chất kết dính để gắn kết các tế bào vi khuẩn lại với nhau Trong giai đoạnnày, lượng sinh khối rất nhiều và đa dạng, hiệu quả xử lý BOD5 cao Số lượng trùngtiên mao nhiều, trong đó chiếm ưu thế là trùng tiên mao bò

Pha suy vong ( Death phase): Việc tiêu hao chất dinh dưỡng và việc tích lũy

các chất thải độc hại sẽ làm tổn thất đến môi trường sống của vi sinh vật, làm cho sốlượng tế bào sống giảm xuống Trong giai đoạn này xảy ra hiện tượng giảm dần sinhkhối tức là lượng vi sinh vật sinh ra nhỏ hơn lượng vi sinh vật chết đi Phần lớn lượngBOD5 bị vi khuẩn phân hủy trong giai đoạn này được sử dụng cho hoạt động sống của

tế bào vi khuẩn là tổng hợp và sinh trưởng Một điều thay đổi đáng kể trong giai đoạnnày là sự phát triển của các vi khuẩn dạng sợi Bông bùn trong giai đoạn này cần cómột lượng vi khuẩn dạng sợi đủ để phát triển kích thước trung bình (150-500µm) vàkích thước lớn (>500µm) Trong giai đoạn này, VSV đa dạng do đẩy nhanh hiệu quả

xử lý do vậy nước thải đã được xử lý gần hết, mức độ ô nhiễm càng giảm mạnh

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình hình thành bùn hoạt tính

1.2.2.1 pH

pH là yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật pH lớn quá hay nhỏ quámức đều ảnh hưởng tới đời sống của vi sinh vật Sự hình thành bùn hoạt tính tốt nhấtkhi pH dao động trong khoảng 6,5 - 8,5 Khi pH <6,5 và >8,5 liên kết giữa các bôngbùn trở nên yếu, bùn nổi lên trên bề mặt do các bông bùn không liên kết chặt chẽ vớinhau

Động lực học của pH được mô tả như sau:

max( ) max( op) pH

pH i

K K

độ làm sạch sẽ bị giảm vì quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường mới bịchậm lại, các quá trình nitrat hóa hoạt tính keo tụ và lắng bùn bị giảm hiệu suất Còntrong phạm vi tối ưu trên, khi nhiệt độ tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ tăng gấp 2đến 3 lần Tuy nhiên khi nhiệt độ nước thai tăng thì độ hòa tan oxy trong nước giảm

Do đó để duy trì nồng độ oxy hòa tan trong nước người ta tiến hành sục khí mãnh liệt

và liên tục [10]

Khi nồng độ MLSS cao (>1000 mg/l): sự thay đổi nhiệt độ sẽ gây ra ảnh hưởngvật lý đến bông bùn Nếu nhiệt độ giảm, nước thải sẽ trở nên nặng làm giảm tốc độ

lắng của bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, nước thải ít nặng hơn nên tốc độ lắng củabông bùn tăng lên.

Khi nồng độ MLSS khá nhỏ, khoảng 2000mg/l thì sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnhhưởng đến cấu trúc bông bùn Khi nhiệt độ tăng lên, vi sinh vật hoạt động nhiều hơnlàm sinh ra nhiều chất không hòa tan được như lipit và dầu mỡ Những chất này đượcbông bùn hấp thụ nên vận tốc lắng giảm xuống Sự phụ thuộc nhiệt độ với quá trìnhsinh học được biểu diễn dưới dạng sau:

( 20) max( ) max(20) K T

độ hòa tan của oxy trong nước giảm xuống Ở nhiệt độ quá thấp sự thích nghi của visinh vật với môi trường giảm, tốc độ oxy hóa theo đó cũng giảm Khi ở nhiệt độ 200Cthì khả năng hòa tan oxy là lớn nhất, nhiệt độ càng cao trong giới hạn tối ưu thì tốc độphân hủy các chất càng mạnh Nhiệt độ nước thải trong khả năng xử lý thuộc phạm vi

100C – 400C và nhiệt độ tối ưu là 250C – 300C

Bảng 1.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành bùn hoạt tính

> 40 Ảnh hưởng bất lợi đối với việc hình thành bông bùn

> 32 Động vật nguyên sinh kém hoạt động

> 14 Tốc độ khử BOD tăng đáng kể

> 12 Bôn bùn hình thành nhanh chóng

> 8 Chất béo, dầu, mỡ giảm xuống

> 4 Động vật nguyên sinh hoạt động mạnh mẽ(Nguồn: Setteability Problem and Loss of Solids in the Activated Sludge Process- Michael H.Gerardi)

1.2.3 Các chất hoạt động bề mặt, chất dinh dưỡng và chất độc

Các chất hoạt động bề mặt như xà phòng hoặc thuốc tẩy xuất hiện trong nướcthải sẽ làm cho hoạt động của các trùng tiên mao và các động vật đa bào bị gián đoạnhoặc ngừng hẳn, các bông bùn trưởng thành bị yếu và hoạt động của chúng bị ngừngtrệ Khi đó, số lượng bông bùn nhỏ được hình thành dưới dạng rời rạc hoặc phân tán.Các chất hoạt động bề mặt này còn làm tăng tổng chất rắn lơ lửng TSS, làm giảm hiệuquả xử lý, tăng chi phí vận hành Chất hoạt động bề mặt đôi khi còn làm xuất hiện cácbọt váng và có nguy cơ trở thành các độc tố

Bên cạnh đó, trong nước các vi sinh vật sinh sống và phát triển nhờ các chất dinhdưỡng như N, P, BOD5 Các chất dinh dưỡng này được vi sinh vật chuyển hóa thànhcác chất trơ không tan và thành tế bào mới Nếu thiếu dinh dưỡng thì quá trình vậnhành sẽ bị gián đoạn do việc hình thành bùn trở nên khó khăn Trong nước thải nếuhàm lượng N> 30 - 60 mg/l và P> 4 – 8 mg/l sẽ xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa,nghĩa là N và P tạo ra nguồn thức ăn cho rong rêu, tảo và vi sinh vật nước phát triểnquá mức làm cho nước bẩn trở lại Tỷ lệ BOD5:N:P tối ưu là 100:5:1 [3]

Ngoài ra, sự hiện diện của các kim loại nặng ở tế bào vi khuẩn sẽ làm cho bôngbùn trở lên nặng hơn Một vài kim loại nặng hấp thụ vào trong tế bào vi khuẩn sẽ tấncông vào emzyme làm chậm quá trình phát triển của vi sinh vật Kim loại nặng trongnước thải ức chế hoạt động của vi khuẩn khử BOD5 Khi có sự hiện diện của các kimloại nặng độc hại trong nước, các vi khuẩn chỉ khử một lượng nhỏ BOD5, do vậy vikhuẩn chỉ sử dụng một lượng nhỏ N và P Vì thế nồng độ các ion amoni và

orthiphotphat tăng lên trong nước thải [3].

1.3 Một số phương pháp sinh học xử lý nước thải giàu chất hữu cơ

Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung, xử lý nước thải bằng phương phápsinh học là phương pháp được áp dụng rất phổ biến và được ưu tiên hàng đầu, đặc biệtđối với các hệ thống xử lý nước thải giàu chất hữu cơ do những ưu điểm vượt trội củachúng như hiệu suất xử lý cao, rẻ tiền, tiết kiệm năng lượng hay thân thiện với môitrường Tại Việt Nam hiện nay, các công nghệ được áp dụng rất phổ biến như: bểAerotank truyền thống, bể lọc sinh học, hồ sinh học hiếu khí, bể MBBR

Hồ sinh học hiếu khí: Hồ sinh học (Waste Stabilization ponds) là các ao hồ có

nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ ổn định nước thải Đây là một trongnhững hình thức lâu đời nhất xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Hồ sinh học

dùng để xử lý nước thải thứ cấp với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách

tự nhiên Các hoạt động diễn ra trong hồ sinh học là kết quả của sự cộng sinh phức tạpgiứa nấm và tảo, giúp ổn định dòng nước và làm giảm các vi sinh vật gây bệnh Nhữngquá trình này cũng tương tự như quá trình tự làm sạch ở sông hồ tự nhiên Các hồ sinhhọc có thể là hồ đơn hoặc thường kết hợp nhiều phương pháp xử lý khác Hồ hiếu khíhoạt động dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí Hiệnnay người ta phân hồ sinh học hiếu khí thành hai loại là hồ làm thoáng tự nhiên và hồhiếu khí làm thoáng nhân tạo Trong hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên, oxy cung cấpcho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trìnhquang hợp của thực vật nước (rong, tảo ) Để đảm bảo ánh sáng có thể xuyên quá, thìchiều sâu của hồ phải nhỏ, tốt nhất dao động trong khoảng từ 0,3-0,5m Sức chứa tiêuchuẩn lấy theo chỉ tiêu BOD vào khoảng 250 - 300 kg/ha/ngày Thời gian lưu nướctrong hồ khoảng 3 - 12 ngày Tuy nhiên do độ sâu cần nhỏ, thời gian lưu nước lâu nêndiện tích của hồ đòi hỏi phải đủ lớn Vì thế nó chỉ hợp lý về kinh tế khi kết hợp vớiviệc nuôi trồng thủy sản với chăn nuôi và hồ chứa nước cho công nghiệp Với hồ hiếukhí làm thoáng nhân tạo, loại này nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa bằng cácthiết bị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học Do được tiếp khí nhân tạo nên chiềusâu của hồ có thể từ 2 - 4,5m, sức chứa tiêu chuẩn theo chỉ tiêu BOD khoảng 400kg/ha/ngày Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngày [27]

Công nghệ đĩa quay sinh học RBC(Rotating Biogical Contactors) là công trình

xử lý nước thải bằng kĩ thuật màng lọc sinh học dựa trên sự gắn kết của vi sinh vật bềmặt của vật liệu (cấu tạo thành dạng đĩa quay) Đĩa lọc sinh học gồm một loạt đĩa tròn,phẳng được làm bằng PS(polystyren) hoặc PVC(polyvinynclorua) lắp trên một trục.Các đĩa này được đặt ngập vào trong nước một phần (khoảng 30 - 40% theo đườngkính) và quay chậm khi làm việc Trong quá trình vận hành, VSV sinh trưởng, pháttriển trên bề mặt của đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám lên bề mặt của đĩa Khiđĩa quay, lớp màng sinh học (sinh khối) sẽ tiếp xúc với các chất hữu cơ có trong nướcthải với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy vàđảm bảo cho VSV tồn tại trong điều kiện hiếu khí Đĩa quay cũng là một cơ chế đểtách các chất rắn dư ra khỏi bề mặt các đĩa nhờ lực xoáy – xoắn do nó tạo ra, đồng thờivẫn giữ lại được chất rắn đã bị tróc màng Một số mảng vỡ được tách khỏi đĩa, ở trạng

thái lơ lửng để sau đó theo dòng nước chuyển sang bể lắng Đĩa sinh học có thể dùng

để xử lý bậc hai đồng thời cũng có thể hoạt động như kiểu quá trình xử lý theo mẻ,nitrat hóa và khử nitrat Ưu điểm của công nghệ này là: không cần tuần hoàn bùn, doquá trình thông khí tự nhiên, nên không tiêu tốn năng lượng để cấp khí; hoạt động ổnđịnh, ít nhạy cảm với sự biến đổi lưu lượng đột ngột và các tác nhân độc với vi sinhvật; tự động vận hành Không yêu cầu lao động có trình độ cao; không gây mùi; độ ồnthấp; có tính thẩm mỹ; thiết kế theo đơn nguyên; dễ dàng thi công theo từng bậc; tiếtkiệm sử dụng mặt bằng [1], [19]

Bể lọc sinh học nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với lớp vật liêu tiếp xúc không

ngập nước Biophin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh hóa nước thải hoàn toàn với hàmlượng BOD của nước thải sau khi xử lý đạt 15mg/l Bể biophin xây dựng dưới dạnghình tròn hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép Các vật liệu lọc có độ rỗng vàdiện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể Cácvật liệu lọc thường là đá cục, đá cuội, than cục có kích thước không lớn hơn 30mm.Chiều cao lớp vật liêu lọc trong bể từ 1,5 -2m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửathông gió xung quanh thành với diện tích khoảng 20% diện tích sàn thu nước hoặc lấy

từ dưới đáy với khoảng không giữa đáy bể và sàn đỡ vật liệu lọc cao 0,4 - 0,6m Nướcthải được tưới trên bề mặt bể nhờ hệ thống ống phân phối vòi phun, khoan lỗ hoặcmáng răng cưa Thời gian tưới gián đoạn dưới 5 phút, cường độ tưới nhỏ (1 - 3m3 nướcthải/m3 vật liệu lọc.ngày) nên người ta thường không tuần hoàn nước thải sau xử lý về

bể Bể lọc nhỏ giọt làm việc hiệu quả khi hàm lượng BOD5 trong nước thải dưới220mg/l Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ20-1000 m3/ngđ Công nghệ này có ưu điểm là hiệu quả xử lý cao còn nhược điểm lớnnhất là xử lý nước thải với lưu lượng không cao và hệ thống dễ xảy ra sự cố tắc nghẽn[1], [19]

Công nghệ MBBR (Moving bed Biofilm Reactor) là quá trình xử lý nhân tạo trong

đó sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám để sinh trưởng và phát triển,

là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí Công nghệ MBBRđược nghiên cứu đầu tiên tại trường đại học kho học và công nghệ Norwegian,Norway, hệ thống MBBR đưa vào ứng dụng đầu tiên vào năm 1989 Hệ thống MBBR

sử dụng dòng chảy liên tục từ đầu bể đến cuối bể dọc theo chiều dài như bể Aerotank

truyền thống, cấp khí liên tục bằng đảo trộn hoặc bằng hệ thống phân phối khí ở đáy

bể Giá thể được sử dụng phổ biến hiện nay là giá thể nhựa plastic có kích thược vàkhối lượng nhỏ, diện tích lỗ rống lớn Mật độ giá thể trong bể MBBR thường là 30 -70% thể tích bể Các giá thể này thường có ưu điểm là rẻ tiền, sử dụng được lâu dài,thuận tiện, tuy nhiên các loại giá thể này lại không thân thiện với môi trường do chúng

có tính chất khó phân hủy Sau khi ngưng sử dụng trong mô hình MBBR, các giá thểnày buộc phải được xử lý như chất thải rắn thông thường, tức là đưa ra bãi rác chônlấp, hoặc làm sạch sau đó tái chế [24]

1.4 Giới thiệu về công nghệ FBAS

Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học được ứng dụng để xử lýcác chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất ô nhiễm vô cơ khácnhư H2S, sunfit, amoni, nitơ dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủycác chất hữu cơ gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chấtlàm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Trong nước thải chủ yếu là các vi khuẩn dịdưỡng hoại sinh thực hiện các quá trình phân hủy khác nhau

Trong quá trình xử lý sinh học phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nướcthải trong giai đoạn xử lý sơ bộ Các bước xử lý sinh học bao gồm:

(1) Chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc carbon ở dạng keo và dạnghòa tan hoàn toàn thành thể khí và nước;

(2) Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào VSV và các chất keo vô cơtrong nước thải;

(3) Loại các bông cặn sinh học ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng trọng lực

Để thực hiện quá trình oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và phân tánnhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào bên trong tế bào của VSV Sau đó trongquá trình trao đổi chất, dưới tác dụng của những men nội bào các chất hữu cơ sẽ bịphân hủy

Fixed – Bed Biofilm Activated Sludge (FBAS) là công nghệ bùn hoạt tĩnh màngsinh học tầng tĩnh sử dụng vật liệu tự nhiên và nhân tạo để tạo ra môi trường cư trú cốđịnh giúp cấy rất nhiều loại vi sinh vật (các vi sinh vật này chuyển hóa các chất ônhiễm có trong nước thải) [17], [20]

Hình 1.3 : Mô hình công nghệ FBAS

(Ogranica, Treating - Conserving and Recycling wasterwater, 2012)

Vi khuẩn và các vi sinh vật cấp cao khác sống ở dạng cộng sinh với lớp vật liệu

cố định bên trong các thiết bị phản ứng Việc cung cấp môi trường cư trú cố định tạo

ra lớp màng sinh học đa dạng và bền vững giúp vi sinh vật sinh sôi và phát triển, nhờ

đó làm tăng hiệu suất loại bỏ dưỡng chất và khả năng phục hổi – cả quá trình diễn ratrong khoảng không gian nhỏ hơn nhiều so với các phương án truyền thống FBAS làmột dạng của quá trình xử lý nước thải bùn hoạt tính bởi lớp màng sinh học (biofilm).Trong quá trình xử lý, lớp màng sinh học này sẽ phát triển trên lớp giá thể cố định của

bể phản ứng Phía dưới lớp giá thể này được sục khí cung cấp oxy cho vi sinh vật pháttriển [17], [20]

FBAS là sự kết hợp của nhiều công nghệ khác nhau như công nghệ bùn hoạt tínhtruyền thống, công nghệ lọc sinh học sử dụng lớp màng dính bám biofilm trên giá thể

để xử lý chất ô nhiễm trong nước thải Nhờ có sự kết hợp đó mà FBAS có các ưu điểmvượt trội như: hiệu quả xử lý cao, chịu được tải trọng lớn, thân thiện với môi trường.Công nghệ FBAS áp dụng xử lý nước thải ở các vùng có quỹ đất ít, do sự kết hợp với

việc trồng cây nên các nhà máy khi áp dụng công nghệ có thể xây dựng ngay cả ởtrung tâm của thành phố

Bản chất của quá trình bùn hoạt tính trong bể FBAS chịu ảnh hưởng của tất cảcác yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh vật Để đảm bảo cho sự sinh sống và pháttriển của vi sinh vật trong bể thì nước thải đầu vào phải có đủ hàm lượng các chất hữu

cơ, ít chất hoạt động bề mặt, kim loại và các chất độc pH trong bể phải duy trì trongkhoảng tù 6,5 – 8,5, nhiệt độ dao động trong khoảng 250C– 300C Hệ thống này hoạtđộng còn dựa trên lớp màng vi sinh dính bám lên cá giá thể nằm cố định trong bể.Màng biofilm có độ dày từ 1-3mm và hơn nữa, khi bể hoạt động một khoảng thời giannhất định lớp màng sẽ dày lên đến một thời điểm nào đó sẽ bong ra và được rửa trôitheo nước ra ngoài Lớp màng sinh học này được tạo ra từ nhiều loại vi sinh vật khácnhau và có thể có cả động vật nguyên sinh Khác với vi sinh vật của bùn hoạt tính,thành phần loài và số lượng các loài ở màng lọc tương đối đồng nhất Màng sinh họcđược tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí và các phin lọc sinh học là các côngtrình làm sạch nước hiếu khí, ngoài các vi khuẩn hiếu khí màng còn các vi khuẩn tùytiện và kị khí

Hình 1.4: Vi khuẩn hình cầu Hình 1.5: Vi khuẩn hình que

Hình 1.6: Phẩy khuẩn Hình 1.7: Vi khuẩn dạng sợi

Màng sinh học gồm có 4 lớp:

- Lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, điển hình là loài trực khuẩn Bacillus

- Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện như Pseudomonas, Alcaligenes,Micrococus, Flavobacterium và Bacillus

- Lớp sâu bên trong màng là kị khí, có các vi khuẩn kị khí khử lưu huỳnh và khửNitrat Hệ sinh vật trong màng sinh học của phin lọc là các thể tùy tiện

- Phía dưới cùng là lớp quần thể vi sinh vật với sự có mặt của động vật nguyênsinh và một số sinh vật khác Các loài này ăn vi sinh vật và sử dụng một phần màngsinh học để làm thức ăn tạo thành các lỗ nhỏ của màng trên bề mặt chất mang Quầnthể vi sinh vật của màng sinh học có tác dụng giống như bùn hoạt tính [6]

Hình 1.8: Hình ảnh 4 lớp của màng sinh học

(Nguồn: internet)

Tóm lại, sự kết hợp trong công nghệ FBAS được thiết kế nhằm thúc đẩy các quátrình tự nhiên của hệ sinh thái bằng cách tạo ra mức độ đa dạng sinh học vượt xa cáctrạm xử lý khác Không chỉ gồm các loại vi khuẩn có trong các trạm xử lý dùng bùnhoạt tính truyền thống, hệ thống còn có thể là nơi cư trú của hàng nghìn loại vi sinhvật, thực vật và động vật thủy sinh Chuỗi các thiết bị phản ứng này là chuỗi hệ sinhthái độc đáo gồm rất nhiều loài từ vi sinh vật, động vật nguyên sinh tới cây cối, ốc sên

và các loại động vật không xương sống khác, thậm chí có cả cá Đồng thời, thiết kếtổng thể công nghệ đạt được mục đích hài hòa với thiên nhiên và sinh thái, sử dụngnhiều loại thực vật để xử lý nước thải Hệ thống cây xanh, tiểu cảnh được bố trí xen kẽtheo trạm xử lý tạo ra một khu công viên sinh thái, vừa có tác dụng cải tạo cảnh quanmôi trường khu vực, vừa là địa điểm vui chơi giải trí cho người dân Qua đó, tuyêntruyền, vận động người dân có ý thức bảo vệ và gìn giữ môi trường tại các khu dân cư[20]

1.5 Một số công nghệ ở Việt Nam và trên thế giới

Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng giá thể vi sinh dạng cố địnhcòn khá mới mẻ Một số trung tâm công nghệ môi trường và nhà máy xử lý nước khảiđang thử nghiệm áp dụng phương pháp này Các dạng giá thể vi sinh cố đinh đượcđược sản xuất phân phối như giá thể vi sinh dạng tổ ong xuất xứ tại Đài Loan, sản xuấttheo tiêu chuẩn công nghệ của Đức được Việt Nam nhập khẩu hay giá thể vi sinh dạng

sợi PE, dạng tấm do công ty TNHH công nghệ môi trường Nam Trung Việt sản xuấtcũng đang được bán rất nhiều tại thị trường trong nước

Tuy nhiên, tại Việt Nam việc kết hợp công nghệ giá thể vi sinh cố định và trồngcây chưa được áp dụng Organica là nhà cung ứng công nghệ bùn hoạt tính màng sinhhọc tầng tĩnh hàng đầu thế giới Organica đã xây dựng một trạm xử lý nước thải theocông ngệ FBAS kết hợp trồng cây tại Telki, Hungary và kết quả hiệu suất xử lý nướcthải với các chỉ tiêu từ 90 - 95% Trạm xử lý đi vào vận hành từ năm 2004, giúp xử lýnước thải 1 cách đáng tin cậy, cho chất lượng dòng nước ra ổn định và nồng độ chất ônhiễm luôn nhỏ hơn giới hạn cho phép Trạm xử lý còn áp dụng được nhu cầu tăng caocủa thành phố và hiện nay trạm này còn phục vụ khu liên hợp thể thao lớn nhất đấtnước này Hơn nữa, nhờ quang cảnh đẹp mắt và vận hành không có mùi, trạm xử lýgiúp giảm phạm vi vùng đệm (vành đai bỏ trống xung quanh khu vực xử lý) từ 250mxuống còn 50m, nhờ đó giải tỏa một diện tích đất đáng kể phục vụ cho các mục đíchkhác Ngoài ra, công nghệ này còn được áp dụng tại trảm xử lý nước thải thành phốLelede của Pháp tại Thâm Quyến, Trung Quốc và một số nơi khác trên thế giới

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP LUẬN

2.1 Các loại giá thể vi sinh và thực vật sử dụng trong nghiên cứu

2.1.1 Giá thể vi sinh

Loại vật liệu được sử dụng trong công nghệ vi sinh dính bám rất đa dạng nhưmột số loại đá, nhựa tổng hợp hay là các sợ vi sinh tự chế Vật liệu được sử dụng đểlàm giá thể cần có các tính chất phù hợp như:

- Có khả năng bám dính cao, bền trong môi trường nước, chiếm khoảng khônggian nhỏ trong bể, có độ rỗng xốp cao

- Kích thước giá thể nhỏ nhưng diện tích bề mặt lớn để tăng diện tích bám dínhnâng cao hiệu quả xử lý

- Loại giá thể sử dụng phải bền, sử dụng được với thời gian dài và áp dụng đượcvới các loại bể khác nhau

- Giá thể sử dụng có tính thân thiện với môi trường, tốt hơn khi có khả năng táichế và đảm bảo không gây hại với môi trường khi không sử dụng nữa [26]

Theo báo Kiến Thức số ra ngày 23/04/2013 bài viết về “Công nghệ loại bỏ asen độc đáo của Việt Nam” có viết: “Nghiên cứu đã thử nghiệm với mẫu nước ngầm bị ô

nhiễm asen tại xóm 5, thôn Lai Xá, Xã Kim Chung (Hoài Đức, Hà Nội) với nồng độasen của nước chưa xử lý là 176microgam/lít Sau khi xử lý bằng đá ong sơ chế nồng

độ asen trong nước đã giảm 94,9%” Thực tế đã có nghiên cứu về khả năng xử lý nướccủa đá ong, tuy nhiên các nghiên cứu chỉ dừng lại ở khả năng xử lý kim loại nặng của

đá ong mà chưa có nghiên cứu về kha năng xử lý các chất bẩn trong nước thải nhưCOD, BOD, T – N, T – P, Mặc dù chưa có một ngiên cứu nào về khả năng xử lýnước thải của xỉ than nhưng theo khảo sát thì cả xỉ than tổ ong và đá tổ ong đều cónhững đặc điểm phù hợp về yêu cầu vật liệu được sử dụng làm giá thể Tuy nhiên, tacần hiểu rõ được cấu tạo và đặc điểm của các loại giá thể để nghiên cứu khả năng xử

lý nước thải của từng loại

- Đá tổ ong:

Hình 2.9: Đá ong

Đá ong là loại đất giàu chất sắt và nhôm, hình thành ở vùng nhiệt đới nóng và ẩmướt Gần như tất cả các loại đá ong có màu đỏ nâu là bởi vì có các oxit sắt Đá ongđược tạo ra nhờ sự mạnh mẽ lâu dài của đá mẹ nằm bên dưới Phong hóa nhiệt đới làmột quá trình kéo dài phong hóa hóa học trong đó tạo sự phong phú về độ dày, lớphọc, hóa học và khoáng vật quặng đất kết quả Phần lớn các diện tích đất có đá ongnằm giữa các vùng nhiệt đới của chí tuyến bắc và chí tuyến nam

Đá ong là một dạng kết von của quá trình laterite hóa Loại kết von này có hìnhthù không nhất định chúng thường kết chùm và tạo ra nhiều lỗ rỗng như tổ ong tạo, bềmặt đá cũng rất gồ gề Đá ong là khoáng chất có cấu trúc rỗng gồm nhiều tổ (lỗ) cókích cỡ từ 1-2 đến 3-4cm Các vách thành của khung là một khối ca khoáng sét lẫnkhoáng sơ cấp không biến hóa của đá mẹ tại chỗ bọ ô-xít sắt kết dính lại có màu nâu

đỏ Phần ruột của đá ong thường là sảm phẩm sét và sắt hydroxit Với cấu trúc vàthành phần khoáng như vậy nên đá ong được đánh giá có khả năng sử dụng làm giá thể

vi sinh

Trong thực tế đá ong thường được ứng dụng trong xây dựng như làm vật trang trítrong nhà, ngoài trời, trang trí sân, tiểu cảnh hay xây dựng các công trình tường bao,trụ cổng, nhà cổ hay nghiên cữu ứng dụng đá ong để xử lý asen trong nước ngầm đềuđược sơ chế qua rất đơn giản là đẽo, gọt để có được hình thù phù hợp với mụch đích

học Quốc gia Hà Nội, bài viết “ Công nghệ loại bỏ asen độc đáo của Việt Nam”, báo

Kiến Thức, 2013: “Để nghiên cứu ứng dụng vào thực tế, các nhà khoa học đã nghiêncứu hiệu quả của đá ong chỉ qua sơ chế Cách thức thử nghiệm cũng đơn giản như sau:

sử dụng đá ong đập nhỏ, rây qua rây 1mm, ngâm và rửa bằng nước cất hai lần trong 1giờ, phơi khô và sấy trong 1500C trong vòng 6 giờ.”

- Xỉ than tổ ong:

Hình 2.10: Xỉ than tổ ong

Dù những loại bếp văn minh hiện đại như bếp gas, bếp điện hiện nay rất đượcngười dùng ưa chuộng nhưng than tổ ong vẫn còn thị trường cho riêng mình Than tổong vẫn được sử dụng rất nhiều ở các thành phố bởi những ưu điểm như: giá rẻ hơnnhiều lần so với dùng gas hay điện, tiện lợi khi dùng (vì không phải trông chừng), cónhững người cho rằng dùng than tổ ong an toàn hơn bếp ga do tránh cháy nổ Trướcđây, có nhiều tai nạn xảy ra do người dân sử dụng các loại than tổ ong có chứa các tạpchất độc gây ngạt như CO2, NO2, bụi, muội kim loại nặng Báo Tiền Phong số ra ngày

25 tháng 20 năm 2007: “TS Phạm Duệ - Phó Giám đốc Trung tâm Chống độc (bệnhviện Bạch Mai – Hà Nội) cho biết năm nào cũng có hàng chục trường hợp bệnh nhânngộ độc khí than phải điều trị, không ít trường hợp tử vong”

Hiện nay,các loại than sạch đã ra đời với các hàm lượng Nitơ, lưu huỳnh, cácbon ở mức cho phép Nguyên liệu chủ yếu để làm nên than tổ ong là than bùn và thancám Với các loại than sạch người ta thưởng cho thêm thảo mộc, thảo dược để khử mùi

độc hại và giảm ô nhiễm môi trường Theo nhận định của các chuyên gia thì than sạchđược hiểu đơn giản là một loại than tổ ong được đóng trong đai kiện và khi đốt không

có khói, không mùi lại dễ cháy Khi than được đốt cháy thì có khoảng 80% xỉ thanhình thành, còn lại nằm dưới dạng tro bay Mặc dù việc sử dụng than không an toàn đãđược cải thiện nhưng vấn đề đáng lo ngại là với một lượng than khổng lồ như vậy saukhi sử dụng thì phế thải lại không được xử lý, một số nơi người dân vứt ra đường gâycản trở giao thông và ô nhiễm môi trường Một số ứng dụng nhỏ về xỉ than hiện naynhư làm gạch, phân bón, trồng cây

Xỉ than tổ ong có độ xốp rất cao vì vậy xỉ than tổ ong được đánh giá có khả nănglàm giá thể vi sinh để xử lý nước thải Khi đưa vào làm giá thể của mô hình FBAS, xỉthan tổ ong cũng được sơ chế giống như đá tổ ong

2.1.2 Giới thiệu các loài thực vật dùng trong nghiên cứu

TS Lê Văn Nhạ, Viện Môi trường nông nghiệp Việt Nam cho biết, việc áp dụngcông nghệ sinh thái xử lý ô nhiễm nguồn nước mặt ở nông thôn có ưu điểm như chiphí đầu tư thấp, tận dụng điều kiện tự nhiên của loại thực vật sống trong nước để xử lý

ô nhiễm nên không tốn kém chi phí vận hành nào khác Bản thân các loài thuỷ sinh làthực vật làm sạch, không gây ra hiện tượng tái nhiễm hay thôi nhiễm Viện Môi trườngNông nghiệp đã nghiên cứu, thử nghiệm, thu thập, đánh giá, chọn lọc được 19 loàithực vật thủy sinh ở Việt Nam có khả năng làm sạch trở lại cho nguồn nước mặt bị ônhiễm Trong đó có cả 2 loại cây thủy trúc, cây giong riềng [28] Dong riềng, thủy trúc

và sanh là ba loại cây đều có đặc điểm chung như có khả năng sống trong môi trườngnước, bộ rễ khỏe và sum suê, sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước đê phát triển,

dễ tìm và được trồng phổ biến ở rất nhiều nơi Vì vậy, việc nghiên cứu cụ thể hơn vềkhả năng xử lý nước thải của ba loài cây này là rất thiết thực Để đánh giá về khả năng

xử lý nước thải của các loài cây cần tìm hiểu các đặc điểm của từng loài

- Cây dong riềng

Cây dong riềng có tên khoa học là Cana edulis (Indica), thuộc nhóm Agriculture.Đây là một trong những loại cây được trồng nhiều ở vùng nông thôn Việt Nam Loàicây này có độ cao từ 1,2-1,5m, có thể lên tới 2m

Hình 2.11: Cây dong riềng

Phần thân: có màu xanh, bên trong có độ rỗng, xốp gọi là thân thảo, phân chia

nhiều đốt trong thân có chứa nước khi để nó sống trong môi trường ngập nước

Phần lá: có phiến thuôn dài, gân giữa to, gân phụ song song bản rộng, bề ngang

lá từ 5 - 15 cm, có màu xanh, rất đẹp Bẹ lá ôm lấy thân cây

Phần hoa: Đến một mức phát triển nhất định (giai đoạn trưởng thành), cây có

hoa rất đẹp với nhiều màu như đỏ thẫm, vàng, hồng, Cánh hoa to, nhỏ tùy thuộc vàotừng chi cây Trong nghiên cứu này, cây dong riềng có hoa màu đỏ,cánh nhỏ

Thân rễ phình to thành củ, chứa nhiều tinh bột Rễ phát triển nhanh, đâm sâutrong đất Rễ non có màu trắng, xung quanh rễ có nhiều tua nhỏ Theo quan sát, sauhai tuần khi sống trong môi trường thí nghiệm (cát, sỏi) cây bắt đầu phát triển, cónhiều rễ trắng Dong riềng dễ trồng Cây có khả năng kháng côn trùng gây hại vàchống bệnh dịch cao, có thể phát triển liên tục trên môi trường nghèo dinh dưỡng, ítnước tưới hay những sườn dốc nơi có vụ mùa thường kéo dài (10-12 tháng) giúp ngănchặn xói mòn Thân rễ có thể được thu hoạch trong vòng 6 tháng từ khi trồng ra Domôi trường sống của cây chủ yếu là môi trường đất, nên việc nuôi cây, chăm sóc cây

để cây thích nghi với môi trường gồm cả sỏi và cát cần phải có thời gian Qua quátrình thực tế và thí nghiệm, ta thấy rằng, khả năng xử lý nước của cây dong riềng là rất

tốt, nhưng một số trường hợp cây phát triển mạnh, không được cắt tỉa thường xuyên,

sẽ làm giảm khả năng xử lý nước bị ô nhiễm

- Cây thủy trúc

Cây thủy trúc có tên khoa học là Cyperus involucratus hoặc là Cyperusalternifolius Cây có nguồn gốc từ Madagasca (chây Phi), thường mọc thành bụi dày,thẳng như cây dừa Cây có thân tròn màu xanh đậm, lá giảm thành các bẹ ở gốc, thayvào đó các lá bắc ở đỉnh lại lớn, xếp vòng xòe ra, dài, cong xuống Cây mọc khỏe, chịuđược đất úng nước Cây thủy trúc có tốc độ sinh trưởng nhanh Đây là loài cây ưabóng râm, ưa sáng, chịu được úng nước Cây được nhân giống dễ dàng từ tách bụi, dễchăm sóc Thủy trúc mọc khỏe, tuy nhiên trong quá trình phát triển cây thường haythay lá

Hình 2.12: Cây thủy trúc

Với những đặc điểm như trên, cây thủy trúc được đánh giá có khả năng xử lýnước bị ô nhiễm Điều đó đã góp phần vào công tác cải tạo môi trường với những côngnghệ thân thiện môi trường và chi phí xử lý thấp Qua quá trình thực tế và thí nghiệm,

ta thấy rằng, khả năng xử lý nước thải của cây thủy trúc là khá tốt, nhưng một sốtrường hợp cây phát triển, không được cắt tỉa thường xuyên, sẽ làm giảm khả năng xử

lý nước bị ô nhiễm

Cây sang có tên khoa học là Ficus benjamina hay còn gọi là si, xanh, gùa, thựcvật thuộc họ dâu tằm, là một lọa cây cảnh Bon sai được trồng khá phổ biến trên thếgiới, nhất là các vùng chây Á, đặc biệt là các nước Đông Nam Á: Việt Nam, Lào, TháiLan

Sanh thích hợp trên nhiều loại đất và có thể bám trên đá để sống miễn là có nướccho sinh trưởng của cây Chúng cũng được trồng trong các điều kiện khác nhau nhưngthích hợp nhất là điều kiện chiếu sáng tán xạ Với những đặc điểm trên, cây sanh đượcđánh giá có khả năng sống trong môi trường nước thải, tạo cảnh quan môi trường vàgiảm mùi cho quá trình xử lý nước

2.2 Thiết kế mô hình thực nghiệm

2.2.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm

Các đợt thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Kỹ thuật môi trường –Khoa Môi Trường Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của hai mô hìnhcông nghệ FBAS với hai loại giá thể vi sinh là xỉ than tổ ong và đá tổ ong

Quy trình thực nghiệm được miêu tả trong sơ đồ sau:

Quy trình nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt theo công nghệ FBASkết hợp trồng cây được chia thành 2 đợt thí nghiệm chính:

- Đợt thí nghiệm thứ nhất: mục đích chính của thí nghiệm này là tìm ra hiệu suất

xử lý cao nhất các chất ô nhiễm đối với nước thải nhân tạo Đợt thí nghiệm này đượcchia làm 6 thí nghiệm nhỏ, mỗi thí nghiệm thực hiện 3 lần Kết quả được lấy sau khicộng 3 lần thực hiện và chia trung bình Các mức nồng độ COD ở dòng vào được thựchiện theo thứ tự tăng dần: 250mg/l; 350mg/l; 500mg/l; 700mg/l; 850mg/l; 1000mg/l Đối với mỗi thí nghiệm trên, đánh giá khả năng xử lý của mô hình giá thể và môhình hỗn hợp cây trồng, đo đạc các thông số đầu và kiểm tra thông số đầu ra từ đó tìm

ra hiệu suất xử lý cao nhất mà 2 mô hình xử lý được, từ đó rút ra kết luận mô hìnhFBAS với loại giá thể nào xử lý tốt hơn

- Đợt thí nghiệm hai: sau khi đợt thí nghiệm 1 kết thúc, rút ra được mô hình với

loại giá thể nào xử lý hiệu quả hơn thì tiến hành sử dụng mô hình cho đợt thí nghiệmthứ hai này Do trong quy chuẩn Việt Nam QCVN 14:2008/BTNMT không quy định

về giới hạn nồng độ COD nên ta lấy chỉ tiêu BOD5 làm chỉ tiêu đánh giá mức đạtchuẩn tối ưu khi chạy mô hình với các tải trọng khác nhau Đợt thí nghiệm 2 đượcthực hiện với các mức tải trọng dòng vào tăng dần cho tới khi một trong các thông sốthực nghiệm không đạt chuẩn thì dừng lại Do cơ sở vật chất và điều kiện còn hạn chếnên quá trình thực nghiệm lựa chọn loại bể có sẵn, tiện lợi và có khối lượng nhẹ, cóthể di chuyển được là thùng xốp có kích thước là chiều dài*chiều rộng*chiều cao =40*30*30 (cm), chiều dày của vật liệu thực nghiệm cao xấp xỉ 10cm Từ đó tính đượcthể tích của khối vật liệu là xấp xỉ 0,018m3 Dựa vào thể tích vật liệu ta tăng dần lưulượng và tính toán được các mức tải trọng theo thể tích vật liệu xử lý được ở dòng vàonhư sau: 277,8 l/m3/h; 555,6 l/m3/h; 883,3 l/m3/h; 1111,1 l/m3/h; 1388,9 l/m3/h, 1527,8l/m3/h tương ứng với các mức lưu lượng tăng dần là 5 l/h; 10 l/h; 15 l/h; 20 l/h; 25 l/h;27,5 l/h Mỗi thí nghiệm, quan sát khả năng xử lý của mô hình và phản ứng của câytrồng, đo các thông số dòng vào và dòng ra, kiểm tra các thông số dòng ra sau khi xử

lý của mô hình bãi lọc Kết thúc đợt thí nghiệm 2, rút ra được mô hình thực nghiệmtheo công nghệ FBAS có thể chịu tải trọng tối ưu là bao nhiêu

2.2.2 Chế tạo mô hình thực nghiệm

Để đánh giá khả năng xử lý nước 1 phần của các loại cây, mô hình công nghệkhông trồng cây trực tiếp trên giá thể chung một khối mà tách ra trồng các loại cây địaphương thành 1 thùng riêng để đánh giá Mô hình thực nghiệm theo công nghệ FBASkết hợp trồng cây thiết kế gồm có 3 thùng xốp có diện tích bề mặt bằng nhau, 2 thùngxốp đầu có thể tích bằng nhau, thùng làm mô hình thực vật có thể tích bằng một nửathể tích của hai thùng còn lại Các thùng xốp được ghép với nhau bằng ống nhựa PVC,

có van khóa ở đầu vào và đầu ra mô hình giá thể Ở phần đáy mô hình được thiết kếvới độ dốc 2% để thuận tiện cho việc thu nước đầu ra

Cấu tạo mô hình được miêu tả như sau:

- Thùng 1: là thùng dùng để chứa nước đầu vào khi chạy mô hình

- Thùng 2: là thùng được lắp đặt theo công nghệ giá thể vi sinh cố định

Đầu tiên tiến hành lắp các ống sục khí, để cố định và tránh việc khi lắp giá thể ởtrên bị rơi xuống đường dây dẫn khí, cản trở việc cấp khí nên lắp đặt ống nhựa PVCbao ngoài ống dẫn khí để bảo vệ ống Tổng lưu lượng sục khí qua 4 nhánh ống cấp khíđược cấp vào bể là 4 l/min

Sau đó lắp giá đỡ để đỡ các giá thể Giá đỡ được làm bằng nhựa PE có lỗ đểnước chảy ngược từ dưới lên đi qua được lớp giá thể Đường ống đầu vào cắm sâuxuống dưới để dẫn nước đầu vào chảy xuống dưới đáy Giá đỡ được cấu tạo có đườngrãnh trải dài theo chiều rộng, khi lắp đặt ống nước đầu vào gắn xuống nước sẽ chảytheo rãnh và phân phối nước đều trên toàn bộ diện tích của thùng xốp

Hình 2.14: Ống sục khí Hình 2.15: Ống dần nước đầu vào

Cuối cùng là rải lớp giá thể lên trên giá đỡ Khi chạy mô hình bằng loại giá thểnào thì sẽ rải lớp giá thể đó