Ứng dụng công nghệ BAC-BSF trong tái sử dụng nước thải sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh

TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 107 
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BAC-BSF TRONG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI SINH HOẠT 
Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
Phan Thanh Nhân, Nguyễn Phước Dân và Nguyễn Thị Mỹ Hiền 
Khoa Môi Trường- Trường ðH Bách Khoa – ðH Quốc Gia TP HCM 
(Bài nhận ngày 05 tháng 11 năm 2010, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 25 tháng 04 năm 2011) 
TÓM TẮT: Nghiên cứu này nhằm ñánh giá hiệu xử lý bậc cao chất hữu cơ và ammonia của mô hình 
than hoạt tính sinh học (BAC) nối tiếp lọc cát sinh học (BSF) ñối với nước thải sinh hoạt ñã xử lý bậc hai. 
Nước thải vào, lấy từ hồ hoàn thiện của trạm xử lý nước thải Bình Hưng Hoà, quận Bình Tân, có ñộ màu 
trung bình khoảng 227 Pt-Co, COD 42 mg/l và N-ammonia
11 mg/l. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở tải trọng 
2 – 3 m3/m2/h cho BAC-BSF, các chỉ tiêu BOD5 , TOC, N-ammonia và SS ñạt ñược chất lượng nước tái sử 
dụng cho tưới tiêu hoặc dội rửa toilet. Tuy nhiên tổng Coliform, ñộ ñục và ñộ màu còn cao. ðộ ñục và ñộ 
màu này gây ra do nước thải ñầu vào có lẩn nước thải không xử lý từ các cơ sở tiểu thủ công nghiệp dệt 
nhuộm xung quanh. Vì vậy ứng dụng biện pháp khử trùng sau BSF và xử lý bổ sung bằng chất keo tụ trước 
lọc BSF là cần thiết. 
Từ khóa: nước thải tái sinh, công nghệ xử lý bậc cao, lọc than hoạt tính sinh học BAC, lọc cát sinh 
học BSF. 
1. GIỚI THIỆU 
Với sự gia tăng nhanh lượng nước cấp cho 
sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ ở TP.HCM 
cùng với sự suy giảm chất lượng nước ngầm và 
nước mặt, nguồn nước thải ñã xử lý bậc II từ các 
trạm xử lý nước thải sinh hoạt có tiềm năng lớn 
trong tái sử dụng cho các mục ñích sử dụng 
không ăn uống [5]. Hiện nay, có nhiều công nghệ 
xử lý bậc cao các chất ô nhiễm còn lại sau xử lý 
bậc II như cặn lơ lững, BOD5, các thành phần 
nitơ, v.vnhư xử lý sinh học nitơ và photpho, lọc 
cát, lọc sinh học, ñất ngập nước kiến tạo, hồ sinh 
học v.v... 
Công nghệ than hoạt tính sinh học 
(Biological Activated carbon, BAC) ñược ứng 
dụng khá rộng rãi trong xử lý nước cấp và nước 
thải bậc cao. BAC ñược sử dụng ñể loại bỏ các 
hợp chất carbon hữu cơ hoà tan DOC, bao gồm 
mùi, màu, các sản phẩm phụ của hoá chất khử 
trùng và thuốc trừ sâu [4]. Quá trình hấp phụ và 
phân huỷ sinh học xảy ra ñồng thời trong BAC, 
việc phân huỷ sinh học các chất ô nhiễm giữ vai 
trò chính trong BAC, nhờ vào các vi sinh vật hiếu 
khí bám dính trên bề mặt hạt than. Than hoạt tính 
có diện tích bề mặt lớn tạo ñiều kiện cho vi sinh 
sống bám dính. Quá trình nitrate hóa có thể diễn 
ra trong bể lọc này. Dưới tác dụng của than hoạt 
tính, màu, mùi và các chất hữu cơ cũng ñược xử 
lý. BAC có thể kết hợp với các quá trình oxy hoá 
bậc cao như ozone, UV ñể xử lý DOC trong 
nguồn nước thô [ 9, 10, 11]. BSF (lọc cát sinh 
học) là dạng cải tiến của lọc cát chậm là giải pháp 
thích hợp ñể loại bỏ ñộ ñục trong nước và nước 
thải với chi phí không cao. Do ñó, than hoạt tính 
sinh học (BAC) và lọc cát sinh học (BSF) là một 
công nghệ phù hợp trong xử lý nước thải tái sử 
dụng. Mục tiêu của bài báo này nhằm ñánh giá 
hiệu quả xử lý của mô hình kết hợp BAC nối tiếp 
BSF xử lý nước thải sinh hoạt xử lý bậc hai nhằm 
ñạt chất lượng nước tái sinh không ăn uống. Tính 
mới của nghiên cứu này là ứng dụng công nghệ 
ñơn giản, không tiêu tốn hóa chất cùng với vật 
liệu hoặc giá thể sinh học sẵn có ở Việt Nam, xử 
lý nâng cao nước thải sinh hoạt ñã xử lý bậc hai, 
tăng cường giảm thiểu các thông số nito, cặn lơ 
lững, khử ñục và BOD. 
ðối tượng nghiên cứu là nước thải sinh hoạt 
sau các công ñoạn xử lý của trạm xử lý nước thải 
Bình Hưng Hoà, Bình Tân có công suất mùa khô 
là 28.000 m3/ngày; mùa mưa 46.000 m3/ngày 
ñêm. Nước thải ñầu vào của trạm xử lý này có 
BOD5 trung bình khoảng 200 mg/l, N-ammonia 
30 mg/l, Fecal Coliform 108 MPN/100ml. Trạm 
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 108 
xử lý nước thải Bình Hưng Hòa ứng dụng công 
nghệ hồ thổi khí, hồ lắng và nối tiếp với các hồ 
hoàn thiện. Chất lượng nước ñầu ra ñáp ứng ñược 
quy chuẩn xả thải QCVN 24:2009/BTNMT loại 
B. 
2. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN 
CỨU 
 2.1. Mô hình 
Mô hình pilot BAC-BSF có công suất 2.0 
m3/ngày ñược lắp ñặt tại trạm xử lý nước thải 
Bình Hưng Hoà. 
Cột than hoạt tính sinh học (BAC) 
Cột than hoạt tính sinh học ñược làm bằng 
thép không gỉ, có ñường kính D400 mm, cao 2 m, 
thể tích làm việc 250 lít. Vật liệu trong cột gồm 
hai lớp: (i) lớp sỏi ñỡ ở phía dưới có kích thước 
hạt 10-20mm có chiều cao 200mm và (ii) lớp than 
hoạt tính trên lớp sỏi ñỡ có chiều cao 1.0m và thể 
tích than là 126 lít. Khí ñược phân phối bằng máy 
nén khí qua các ñá bọt khuếch tán khí ñặt dưới 
ñáy cột (Hình 1). Than hoạt tính hạt GAC ñược 
sử dụng có kích thước hạt 1.66 - 3.36 mm (tương 
ñương mesh size 6-12), tỉ trọng 520 – 550 kg/m3, 
màu ñen, khô rời, có góc cạnh và các chỉ tiêu cơ 
bản thể hiện trong bảng 1. 
Bảng 1. ðặc ñiểm kỹ thuật của than hoạt tính hạt gáo dừa 
Chỉ tiêu ðơn vị Giá trị 
Chỉ số iodine mg/g 650 - 850 
Chỉ số CCl4 % 40 - 60 
Benzene % 23 - 35 
Methylene Blue ml/g 130 - 170 
Chỉ số ñộ cứng % ≥ 85 
ðộ tro % 2 - 5 
ðộ ẩm % ≤ 6 
pH - 7 - 8 
Cột lọc cát sinh học (BSF) 
Cột lọc cát gồm hai cột ñược mắc song song 
nhau, mỗi cột có ñường kính D 200mm, cao 
1,1m, thể tích 34,5 lít. Sỏi ñỡ có chiều cao 
200mm, cát lọc ñược có chiều cao 700mm, thể 
tích 22 lít. Cát lọc thạch anh có kích thước hạt 
0.7 - 1.2mm, tỉ trọng 1400kg/m3, dạng hạt màu 
trắng, khô và rời (hình 4). 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 109 
 Hình 1. Sơ ñồ mô hình BAC Hình 2. Sơ ñồ mô hình BSF 
Nước thử nghiệm ñược bơm vào một cột 
BAC, có cấp khí từ ñáy cột. Sau ñó nước sau 
BAC tự chảy vào 2 cột lọc cát lắp song song 
nhau. Không có cấp khí cho cột BSF. Lưu lượng 
cấp nước vào ñược kiểm soát bởi ñồng hồ lưu 
lượng. Quá trình rửa ngược ñược thực hiện bởi 
bơm rửa. 
Nước thải ñầu vào 
Thử nghiệm pilot ñược thực hiện với hai loại 
nước: (i) nước sau hồ lắng và (i) nước sau hồ 
hoàn thiện. Thành phần và tính chất nước thử 
nghiệm thể hiện trong bảng 2. 
Bảng 2. Thành phần và tính chất nước thải tại hồ hoàn thiện 
Thông số ðơn vị 
Sau hồ lắng Sau hồ hoàn thiện QCVN 
24:2009/BTNMT 
Loại B Dãy Trung bình Dãy Trung bình 
pH - 6.5-7.8 7.3 6.8-7.6 7.3 6-9 
ðộ ñục FAU 327-479 385 31-52 40.2 - 
ðộ màu Pt-Co 6-26 16 198-285 227 - 
BOD5 mg/l 50-250 10-34 5-30 20 50 
COD mg/l 77-395 160 25-55 42 100 
N-ammonia mg/l 15-101 60 2-22 11 10 
N-nitrite mg/l 19-45 32 0.2÷3.6 2.4 - 
N-nitrate mg/l 18-43 29 0-9.9 2.2 50 
Coliforms MPN/100ml 0.2-20 7x104 - 1.1x103 5x103 
SS mg/l - 7.4 15-42 25 100 
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 110 
Bảng 2 cho thấy nước sau hồ lắng có nồng ñộ 
BOD5 và SS ñạt loại B–QCVN 24:2009. Tuy 
nhiên ammonia, coliform và COD chưa ñạt yêu 
cầu xả thải. Nước sau hồ hoàn thiện, trước khi xả 
ra kênh ðen, nồng ñộ ammonia vẫn chưa ñạt yêu 
cầu. Thời gian lưu nước hồ hoàn thiện có thể 
chưa ñủ lớn ñể khử chất dinh dưỡng, tảo vẫn phát 
triển mạnh gây ra mùi tanh, ñộ màu và ñộ ñục 
nước thải cao. 
ðiều kiện vận hành 
Nghiên cứu này gồm hai thí nghiệm sau: 
Thí nghiệm 1. Mô hình pilot BAC-BSF ñược 
vận hành với nước vào lấy từ dòng ra hồ hoàn 
thiện. Tải trọng thuỷ lực thay ñổi từ 1.0 ñến 3.0 
m3/m2/h. Thời gian thí nghiệm kéo dài trong ba 
tháng. 
Thí nghiệm 2. ðược thực hiện với nước vào 
là nước từ sau hồ lắng. Tải trọng thủy lực thay ñổi 
từ 1.0- 5.0 m3/m2/h. Thời gian thí nghiệm kéo dài 
năm tháng. ðiều kiện vận hành thí nghiệm mô 
hình pilot thể hiện trong bảng 3. 
Bảng 3 ðiều kiện vận hành cho mô hình BAC-BSF 
Quá trình Tải trọng thuỷ lực, m3/m2/h 
BAC 1.0 1.3 2.0 3.0 5.0 
BSF 2.6 3.3 5.1 7.7 12.8 
Lưu lượng (l/h) 126 163 251 377 628 
 Thời gian tiếp xúc (EBCT), phút 
BAC 60 46 30 20 12 
BSF 33 25 16 11 7 
Bảng 4 thể hiện các phương pháp phân tích của các thông số chất lượng nước trong nghiên cứu. 
Bảng 4. Phương pháp phân tích các thông số chất lượng nước 
Thông số Phương pháp phân tích Sai số Nguồn 
COD ðun hoàn lưu kín K2Cr2O7, chuẩn ñộ. ± 10 mg/l APHA-5220C 
TOC TOC-VCPH/CPN ± 0,01 mg/l APHA 7100B – 
TCVN 5501 – 91 
TKN Phá mẫu, chưng cất kjeldalh ± 0,004 mg/l APHA-4500Norg B 
N-Ammonia Chưng cất, chuẩn ñộ, bộ chưng cất kjeldalh ± 0,004 mg/l APHA-4500C 
N-Nitrate Trắc quang ở bước sóng 543 nm, cột khử NO3 
Cadmium, máy so màu HACH-DR 2010 
± 0,01mg N/l APHA-4500E 
N-Nitrite
Trắc quang ở bước sóng 543 nm, máy so màu 
HACH-DR 2010 
± 0,01mg N/l APHA-4500B 
pH ðiện cực, HACH pH 221 ± 0,001 - 
DO ðiện cực, HANNA Hi 9143 ± 0,01mg - 
Kết quả và thảo luận 
Thí nghiệm 1: 
Trong thời gian thí nghiệm, nước thải tại hồ hoàn thiện có COD dao ñộng trong khoảng 25-55 mg/l và 
ammonia trong khoảng 2- 22 mg N/l. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 111 
Hình 3. Sự biến thiên COD của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
COD: Ở tải trọng thủy lực 1.3 m3/m2/h, hiệu 
quả xử lý COD cao và ổn ñịnh. Trong những 
ngày mới vận hành, hiệu quả xử lý của cột BAC 
chưa cao, hiệu quả loại bỏ COD chỉ ñạt 3%. 
Trong giai ñoạn khởi ñộng vi sinh vẫn chưa phát 
triển. Vào ngày thứ hai, hiệu quả xử lý tăng lên 
ñáng kể, ñạt 26%. Sau ñó duy trì ổn ñịnh ở hiệu 
quả 32 – 38% ñến cuối chu kỳ hoạt ñộng. Với 
BSF, hiệu quả xử lý khá tốt. Hiệu quả xử lý của 
BSF ñạt 8- 13% ở tải trọng này (Hình 3). 
Khi tăng tải trọng thuỷ lực lên 2.0 m3/m2/h 
ñối với BAC, hiệu quả xử lý của BAC trung bình 
29%, có xu hướng giảm dần vào 2 ngày cuối của 
chu kỳ lọc, trong khi ñó BSF ñạt hiệu quả khử 
COD khoảng 25%. ðộ ổn ñịnh của cột lọc không 
cao. Vào những ngày cuối chu kỳ lọc, hiệu quả 
xử lý giảm. Ở tải trọng này, hiệu quả xử lý COD 
trung bình của cả hệ BAC-BSF giảm ñi, thấp hơn 
so với tải trọng 1.3 m3/m2/h. Tuy nhiên, hiệu quả 
của BAC vẫn còn cao 29% và của cả hệ là 46%. 
Ở tải trọng thủy lực 3m3/m2/h, hiệu quả xử lý 
COD của BAC vẫn còn ổn ñịnh với hiệu quả 
trung bình 33%. Tuy nhiên, ở tải trọng này, BSF 
có hiệu quả xử lý COD thấp, ñạt trung bình 
khoảng 2% làm cho hiệu quả xử lý tổng của 
BAC-BSF giảm ñi ñáng kể, chỉ còn trung bình 
35% (Hình 4). 
Hình 4. Hiệu quả khử COD theo tải trọng thuỷ lực của mô hình BAC-BSF 
Với nguồn nước ñầu vào là hồ hoàn thiện, 
COD ñầu vào trung bình 47-59 mg/l, hiệu quả xử 
lý tương ñối thấp, ổn ñịnh ở tải trọng 1.3 m3/m2/h 
với 48%, COD ñầu ra trung bình 24 mg/l và thấp 
hơn một chút ở tải trọng 2m3/m2/h với 46% hiệu 
quả xử lý, COD ñầu ra trung bình 28 mg/l, chu kỳ 
lọc của mô hình ngắn, chỉ ổn ñịnh trong khoảng 
4-5 ngày và tối ña là 9 ngày do tảo phát triển rất 
mạnh trong hồ hoàn thiện. 
 Hiệu suất qua cột BAC+BSF
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 112 
Ammonia: Ở tải trọng thuỷ lực 1.0 m3/m2/h, 
hiệu quả chuyển hoá ammonia
rất tốt, trong ngày 
ñầu tiên xử lý ñược 97% N–ammonia có trong 
nước thải ñầu vào. Từ ngày thứ 2 trở ñi, ammonia
chuyển hoá hoàn toàn. Ở tải trọng 1.3 m3/m2/h, 
BAC hoạt ñộng hiệu quả, hàm lượng ammonia 
ñầu ra còn giá trị vết, giá trị cao nhất ghi nhận 
ñược là 1.32 mg/l, thoả tiêu chuẩn của nước cấp 
dùng cho sinh hoạt TCVN 5502:2003. Với sự 
hoạt ñộng hiệu quả của BAC trong quá trình 
chuyển hoá ammonia, BSF chỉ ñóng vai trò xử lý 
tăng cường cho dòng qua BAC còn tồn tại 
ammonia. Hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống 
AAC-BSF ñạt từ 60 – 100%. 
Hình 5. Sự biến thiên N-ammonia của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
Khi tăng tải trọng lên 2.0 m3/m2/h, do nồng 
ñộ N-ammonia
ñầu vào cao và biến ñổi nhiều, ñộ 
chênh lệch giữa các ngày lên ñến 10 mg/l (Hình 
5), hiệu suất chuyển hoá ammonia giảm ñáng kể, 
trung bình vào khoảng 52%. Ammonia còn lại 
tiếp tục bị khử bởi BSF với hiệu suất bình khoảng 
7.5%. Hiệu suất tổng của hệ thống ñạt 55%. 
Tương tự, tải trọng 3.0 m3/m2/h, ñầu vào có nồng 
ñộ N-ammonia cao, trung bình khoảng 16.5 mg/l, 
thời gian tiếp xúc của BAC giảm còn 20 phút, 
hiệu quả chuyển hoá ammonia vào khoảng 57%. 
Ở tải trọng này, BSF hầu như không còn ñóng vai 
trò ñáng kể trong quá trình chuyển hoá ammonia, 
hiệu suất trung bình của BSF chỉ còn 2% và của 
cả hệ thống BAC-BSF là 58%. 
Hiệu quả xử lý ammonia khi mô hình ñặt tại 
hồ hoàn thiện ñạt trung bình 99% ở tải trọng 
1.3m3/m2/h. Tuy nhiên, do hàm lượng ammonia 
trong nước thải ñầu vào trong chu kỳ này thấp, 
trung bình chỉ 8.7 mg/l, ammonia ñầu ra trung 
bình còn lại chỉ 0.15 mg/l. Ở tải trọng 2.0 và 3.0 
m3/m2/h, ammonia ñầu vào khá cao, lên ñến lần 
lượt là 17.3 mg/l và 16.3 mg/l. Hiệu quả xử lý lúc 
này chỉ còn 55% ở 2.0 m3/m2/h và 58% ở 3.0 
m3/m2/h, ammonia còn lại khoảng 6-8 mg/l. 
Ammonia tại hồ lắng khá cao, ở tải trọng 1.0 
m3/m2/h lên ñến 40.6 mg/l, trung bình các tải 
trọng khác khoảng 24-28 mg/l. Hiệu quả xử lý 
của mô hình lúc này ổn ñịnh, trung bình khoảng 
61% ở 2.0 m3/m2/h và 65% ở 3.0 m3/m2/h với 
nồng ñộ ammonia ñầu ra thấp nhất, trung bình 
10.3 mg/l ở tải trọng 2.0 m3/m2/h và 8.4 mg/l ở tải 
trọng 3.0 m3/m2/h. 
Nitrat: Ở tải trọng 1.0 m3/m2/h, quá trình 
chuyển hoá nitrate trong BAC tăng dần từ 46% 
lên trên 90%. Sự chuyển hóa thành N-NO3- qua 
cột BAC trung bình ñạt 6.4 mg/l. Cột BSF ñóng 
vai trò tăng cường khả năng chuyển hoá, sau 
BSF, lượng N-NO3- trung bình ñược tạo thành là 
1.44 mg/l. 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 113 
Hình 6. Sự biến thiên N-NO3 của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
ðối với tải trọng 1.3 m3/m2/h, quá trình 
nitrate hóa tiếp tục tăng lên và ổn ñịnh với hiệu 
suất trung bình 88% ñối với BAC và cho cả hệ 
thống BAC-BSF. Sự chuyển hóa thành N-NO3- 
qua cột BAC trung bình ñạt 16.2 mg/l (hình 6). 
Khi tăng tải trọng lên 2m3/m2/h, hiệu quả 
chuyển hóa nitrate vẫn tiếp tục ñược duy trì và có 
phần tăng lên, trung bình 90%, nhưng lượng NO3- 
tạo thành qua cột BAC giảm, trung bình ñạt 10.9 
mg/l. Qua cột BSF, quá trình nitrat hoá vẫn ñạt 
hiệu quả cao do DO ở ñầu vào của BSF còn cao, 
trung bình trên 2 mg/l. Ở tải trọng 3.0 m3/m2/h, 
hiệu quả xử lý vẫn còn cao, trung bình 90%. 
Lượng N-NO3- ñược tạo thành qua cột BAC trung 
bình ñạt 12.6 mg/l. 
Hiệu suất quá trình nitrate hóa tăng dần khi 
tăng tải trọng. Nồng ñộ nitrate sau BAC và BSF 
luôn tăng, ñiều này chứng tỏ vi khuẩn nitrate hoá 
phát triển mạnh. Tuy nhiên, quá trình khử nitrate 
diễn ra quá yếu do nồng ñộ oxy trong hệ thống 
BAC-BSF luôn ở mức trên 2 mg/l, DO sau BSF 
trung bình vẫn còn 2.5 mg/l làm cho hàm lượng 
nitrate sau xử lý cao, trung bình từ 11-18 mg/l. 
Coliforms: Hình 7 cho thấy hiệu quả xử lý 
coliforms cao, ñạt trên 97% vào ngày ñầu tiên ở 
tải trọng thuỷ lực 2.0 m3/m2/h. Tuy nhiên, nếu so 
sánh với tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt thì giá trị 
ñầu ra của cột BAC là 240 MPN/100ml vẫn chưa 
ñáp ứng ñược yêu cầu. TCVN 5502:2003 (200 
MPN/100ml). 
Hình 7. Sự biến thiên Coliforms qua các quá trình xử lý ở tải trọng 2.0 m3/m2/h 
Thí nghiệm 2: 
Trong suốt thời gian thí nghiệm, nước thải tại 
hồ lắng có COD trong khoảng 15-101 mg/l và N-
ammonia khoảng 18- 43 mg/l. Khi so sánh với 
thành phần tính chất nước thải ở hồ hoàn thiện 
(theo Bảng 2), hàm lượng COD và ammonia cao 
gần gấp 2 lần. Mô hình ñược vận hành với các tải 
trọng thuỷ lực 1.0, 2.0, 3.0 và 5.0 m3/m2/h . 
COD và TOC: Hiệu quả xử lý COD ở giai 
ñoạn thích nghi không cao, dao ñộng trong 
khoảng 32-69% cho hệ thống BAC-BSF, giá trị 
trung bình ño ñược là 45.9%. Giá trị COD ñầu 
vào lúc này nằm trong khoảng 15-72mg/l, COD 
ñầu ra ñạt ñược ở mức nhỏ nhất là 6mg/l, trung 
bình là 25 mg/l. 
Ở tốc ñộ lọc 2.0 m3/m2/h, hiệu quả xử lý 
COD ở thời gian ñầu tương ñối thấp do ảnh 
hưởng của quá trình rửa ngược như nêu ở trên, 
hiệu quả lúc này chỉ khoảng 15%. Tuy nhiên, ở 
ngày thứ ba và thứ tư, hiệu quả xử lý ñã phục hồi 
trở lại do màng vi sinh ñã phát triển. Hiệu quả cao 
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 114 
nhất ñạt ñược là 88% ở ngày 7/5 với COD bằng 7 
mg/l. 
Ở tốc ñộ lọc 3.0 m3/m2/h, do thời gian này 
COD ñầu vào cao (44-101 mg/l) và dao ñộng, nên 
khả năng xử lý của hệ thống cũng dao ñộng theo. 
Trong chu kỳ này, hiệu quả xử lý trung bình ñạt 
ñược là 57%. Ở tốc ñộ 5.0 m3/m2/h, hiệu quả xử 
lý giảm ñáng kể, chỉ còn 15-30% do thời gian lưu 
nước quá ngắn, vi sinh chưa kịp tiêu thụ COD. 
Hình 8. Sự biến thiên COD của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
Khi vận hành tại hồ lắng, nồng ñộ COD ñầu 
vào cao hơn trung bình khoảng 47-71 mg/l (Hình 
8), hiệu quả xử lý cao hơn và ổn ñịnh với tải trọng 
2.0 m3/m2/h với 61% COD ñược xử lý, nồng ñộ 
COD ñầu ra còn lại trung bình 18mg/l. Ở tải trọng 
3.0 m3/m2/h, hiệu quả xử lý COD hơi giảm nhưng 
vẫn ổn ñịnh ở mức 57%, COD ñầu ra trung bình 
33 mg/l với chu kỳ lọc dài hơn, kéo dài 14 ngày 
ñối với tải trọng 2.0 m3/m2/h và 12 ngày ñối với 
tải trọng 3.0 m3/m2/h. 
Hình 9. Nồng ñộ TOC dòng ra qua BAC và BSF thí nghiệm 
Hình 9 cho thấy hiệu quả khử TOC của mô 
hình BAC-BSF không cao. Hàm lượng TOC ñầu 
thấp và các kết quả không chênh lệch nhiều. ðiều 
này cho thấy hàm lượng hữu cơ có thể chủ yếu ở 
dạng lơ lững. 
Ammonia: Nồng ñộ ammonia của nước thải 
ñầu vào cao ở tải trọng 1.0 m3/m2/h và thấp ở tải 
trọng tiếp theo là do thời gian này không có mưa. 
Ở tải trọng sau, nồng ñộ ammonia thấp hơn là do 
nước mưa pha loãng. Ở tải trọng 1.0 m3/m2/h, tuy 
nồng ñộ ammonia ñầu vào cao nhưng do thời gian 
lưu nước lâu (2 giờ ñối với BAC) nên hiệu quả 
khử ammonia cũng khá tốt, trung bình ñạt ñược 
59%, cao nhất ñạt ñến 81% với BAC, 65% cho cả 
hệ thống BAC-BSF. 
1.0 m3/m2/h 2.0 m3/m2/h 3.0 m3/m2/h 5.0 m3/m2/h 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 115 
Hình 10. Sự biến thiên của ammonia của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
Hình 11. Hiệu quả xử lý ammonia của BAC-BSF theo tải trọng thuỷ lực 
Ở tải trọng 2.0 m3/m2/h, hiệu quả xử lý ổn 
ñịnh và thấp hơn tải 1m3/m2/h do thời gian lưu 
nước giảm, trung bình ñạt 57%, cao nhất có thể 
ñạt 75% với BAC, 61% cho BAC-BSF (Hình 11). 
Ở tải trọng 3.0 m3/m2/h, hiệu quả khử ammonia 
cao nhất. ðiều này có thể giải thích rằng, ở thời 
gian này lớp màng vi sinh phát triển nhanh và 
nhiều nhất, hiệu quả trung bình 64%, cao nhất 
80% với BAC, 65% cho BAC-BSF. Tuy nhiên 
khi tăng tải lên 5.0 m3/m2/h, thì hiệu quả xử lý 
giảm ñáng kể và rõ rệt, chỉ còn trung bình 28% 
với BAC, 34% cho BAC-BSF mặc dù nồng ñộ 
ñầu vào không cao. Sau BSF, một lượng nhỏ 
ammonia tiếp tục bị phân huỷ. 
Nitrate: Theo hình 12, ở tốc ñộ 1.0 m3/m2/h, 
trong thời gian ñầu, lượng nitrate sinh ra rất ít do 
màng vi sinh chưa phát triển. Sau ñó lượng nitrate 
ño ñược ở ñầu ra rất lớn chứng tỏ màng vi sinh ñã 
hình thành tuy nhiên chưa ñủ dầy và nhiều ñể 
hình thành nên vùng thiếu khí ñể khử nitrate, hầu 
hết quá trình khử nitrate diễn ra trong BSF do DO 
ở ñây rất thấp, NO3- chưa kịp bị khử trong cột 
BAC, nồng ñộ nitrate ñầu ra BAC rất cao, có lúc 
ñạt ñến 64 mg/l. 
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 116 
Hình 12. Sự biến thiên của nitrate theo tải trọng của BAC-BSF theo thời gian thí nghiệm 
Ở tải trọng 2.0 m3/m2/h, hàm lượng nitrate 
sinh ra giảm ñáng kể do tác ñộng của việc rửa 
ngược quá mức như ñã nêu ở phần DO. Tuy 
nhiên, sau ñó quá trình nitrate hoá ñã phục hồi do 
lớp màng vi sinh ñã phát triển trở lại, hàm lượng 
nitrate ñầu ra BAC vẫn còn rất cao, có lúc ñạt ñến 
giá trị 56 mg/l. 
Ở 3m3/m2/h, nitrate ban ñầu sinh ra cao 
nhưng sau ñó giảm rất nhanh sau khi ra khỏi BAC 
chỉ còn vài mg/l, trong thời gian này, việc khảo 
sát nồng ñộ nitrate ngay tại vị trí giữa cột ñược 
tiến hành và phát hiện nồng ñộ nitrate ở ñây 
khoảng 20 mg/l, sau khi ra khỏi cột, hàm lượng 
nitrate chỉ còn lại khoảng dưới 10 mg/l. ðiều này 
chứng tỏ, ở tải trọng này, màng vi sinh trong 
trong cột BAC phát triển rất mạnh, hình thành 
nên những vùng thiếu khí có khả năng khử nitrate 
ngay sau khi nó sinh ra. 
Kết quả cho thấy, mô hình ñặt tại hồ hoàn 
thiện chỉ có khả năng nitrate hoá, hàm lượng 
nitrate ñầu vào trung bình chỉ khoảng 1.2-4.3 
mg/l ở các tải trọng và nồng ñộ nitrate ñầu ra cao 
nhất ở tải trọng 1.3 m3/m2/h (17.9 mg/l), thấp nhất 
ở tải trọng 2.0 m3/m2/h (13.0 mg/l). Khi ñặt tại hồ 
lắng, do hàm lượng COD cao hơn, vi sinh phát 
triển mạnh, khả năng nitrate hoá và khử nitrate tốt 
hơn, hàm lượng nitrate ñầu vào trung bình 7.4 
mg/l, ñầu ra thấp nhất ở tải trọng 3.0 m3/m2/h với 
9.5 mg/l. Tóm tắt chất lượng nước tái sinh từ các 
thực nghiệm thể hiện trong bảng 5. Sơ ñồ công 
nghệ tái sinh nước sử dụng BAC-BSF cho tưới 
cây xanh trong vùng không hạn chế tiếp xúc ñược 
thể hiện trong Hình 13. 
Hình 13. Sơ ñồ công nghệ tái sinh nước sử dụng BAC-BSF cho tưới cây xanh trong vùng không hạn chế tiếp xúc 
Bảng 5. Tóm tắt chất lượng nước tái sinh từ mô hình thử nghiệm BAC-BSF ở tải trọng 2.0 m3/m2/h và 3.0 
m3/m2/h so với giá trị giới hạn sử dụng nước tái sinh 
Thông số ðơn vị 2m3/m2/h 3m3/m2/h Giá trị giới hạn 
(2)
Thấp Trung bình Cao 
pH - 7.1 7.1 6-9 6-9 6-9 
ðộ ñục FAU 9 10 - <2 
TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 14, SOÁ M2 - 2011 
Trang 117 
COD mg/l 18 33 - - - 
BOD5 (1) mg/l 10 16 <30 <10 <1 
TOC mg/l - 8.8 - - <10 
N-Nitrate mg/l 14 9 - - 0.1 
Coliforms MPN/100ml - 3x103 200 KPH KPH 
SS mg/l 9 10 <30 - - 
 Chú thích: (1) BOD5 trong bảng này lấy bằng 50% giá trị COD (2) Dựa theo tiêu chuẩn nước tái sinh của US EPA 
3. KẾT LUẬN 
Dựa vào kết quả nghiên cứu một số kết luận 
sau ñược rút ra: Công nghệ BAC-BSF ñạt hiệu 
quả khử COD, nitrate hóa tốt ở tải trọng 2 – 3 
m3/m2/h. Công nghệ BAC-BSF ñể tái sinh nước 
thải sinh hoạt ñã xử lý bậc hai có thể ñạt các chỉ 
tiêu BOD, TOC, SS cho mục ñích tái sử dụng 
nước có chất lượng thấp. Tuy nhiên tổng số 
Coliform và ñộ màu còn cao. ðộ màu này có thể 
gây ra do nước thải ñầu vào có trộn lẩn nước thải 
không xử lý từ các nhà máy tiểu thủ công nghiệp 
dệt nhuộm trong khu vực. Vì vậy biện pháp khử 
trùng và xử lý bổ sung bằng chất keo tụ trước lọc 
BSF là cần thiết. 
APPLICATION OF BAC-BSF BIOLO GICALTECHNOLOGY IN REUSE OF DOMESTIC 
WASTEWATER IN HO CHI MINH CITY 
Phan Thanh Nhan, Nguyen Phuoc Dan and Nguyen Thi My Hien 
University of Technology, VNU-HCM 
ABSTRACT: This research aims to assess treatment efficiency of model combined biological 
activated sludge (BAC) and biological sand filter (BSF) to domestic wastewater after secondary treatment 
so that reclaimed water quality can be achieved at low or medium level in Ho Chi Minh City. Combined 
model included BAC filer followed by BSF. The influent is taken from stabilization pond (Binh Hung Hoa 
wastewater treatment plant: dry season capacity: 28.000 m3/day; rain season capacity: 46.000 m3/day). 
Characteristic of influent is: color: 227 Pt-Co; COD: 42 mg/l, N-NH3: 11 mg/l, Fecal Coliform: 1,1x103 
MPN/100ml. Results showed that it can choose loading of 2 – 3 m/h to BAC-BSF model, efficiency is rather 
good and stable; capacity is rather high and nitrification and denitrification is occurred well. When BAC-
BSF model is applied to reclaim secondary domestic wastewater, quality of effluent may adapt to some reuse 
applications with medium level in some parameters such as BOD5, TOC and SS. However, total coliform, 
color and turbidity is still high. Turbidity and color is caused by mixing of raw wastewater of itself and some 
textile factories. Therefore, disinfection and supplemental treatment which uses coagulant before entering 
BSF is necessary. Using ozone followed by BAC may enhance removal efficiency of TOC, color and 
turbidity.. 
Keywords: Biological activated carbon (BAC), biological sand filter (BSF), wastewater reuse, 
domestic waswater. 
TÀI LIỆU THAM KHÀO 
[1]. Anderson, J. (2003). The environmental 
benefits of water recycling and reuse. 
Water Science and Technology: Water 
Supply, 3(4), 1-10. 
[2]. Asano, T. and Levine, A. (1998). 
Wastewater Reclamation and Reuse. CRC 
Press, Boca Raton, Florida, USA. 
Science & Technology Development, Vol 14, No.M2- 2011 
Trang 118 
[3]. Báo cáo kết quả thí nghiệm phân tích mẫu 
nước trạm xử lý Bình Hưng Hòa, tháng 7 
năm 2007. 
[4]. Chao Chen, Xiaojian Zhang, Wenjie He, 
Wei Lu, Hongda Han (2007). Comparison 
of seven kinds of drinking water treatment 
processes to enhance organic material 
removal: A pilot test.David R. Simpson, 
2008, Review Biofilm processes in 
biologically active carbon water 
purification. 
[5]. Dân, N.P. và cộng sự (2006). Nghiên cứu 
sử dụng lại nước thải sinh hoạt ñã xử lý ở 
thành phố Hồ Chí Minh. Báo cáo ñề tài Sở 
Khoa Học và Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh 
năm 2006. 
[6]. Lazarova, V. (2001). Role of water reuse 
in enhancing integrated water management 
in Europe. Final Report of the EU project 
CatchWater, ONDEO, Paris, France. 
[7]. USEPA. (1992). Guidelines for water 
reuse (Manual. Washington, DC: United 
Stated Agency for International 
Development, USA. 
[8]. Woo H.K., Nishijima W., Baes A.U., 
Okada M (1997). Micropollutant removal 
with saturated biological activated carbon 
(BAC) in ozonation-BAC. 
[9]. Wataru Nishijima, Mitsumasa Okada 
(1998). Particle separation as a 
pretreatment of an advanced drinking 
water treatment process by ozonation and 
biological activated carbon. 
[10]. W. Buchanan, F. Roddick, N. Porter 
(2008). Removal of VUV pre-treated 
natural organic matter by biologically 
activated carbon columns. 
[11]. Techneau, 2006, Ozonation and 
Biofiltration in Water treatment: 
Operational status and Optimization 
issues.