Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên cải tiến

45TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
Ban Biên tập nhận bài: 08/10/2019 Ngày phản biện xong: 28/11/2019 Ngày đăng bài: 25/12/2019
ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG HỮU CƠ ĐẾN QUÁ TRÌNH
TẠO BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRÊN BỂ PHẢN ỨNG THEO MẺ
LUÂN PHIÊN CẢI TIẾN
Lê Thị Hải Ninh1, Ngô Mạnh Linh1, Trần Thị Thu Thủy1, Đinh Văn Viện2
1Viện Khoa học vật liệu 
2Viện Công nghệ môi trường 
Email: lehaininh1111@gmail.com
1. Mở đầu
Nghiên cứu quy trình tạo bùn hạt hiếu khí
và ứng dụng của nó chỉ mới được thực hiện
trên thế giới trong khoảng 10 -15 năm trở lại
đây và bước đầu đã có một số kết quả khả
quan. Moy và cs (2002)[15] cho thấy có thể
sử dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí để xử lý
nước thải chứa các hợp chất hữu cơ có độ bên
cao. Ngoài ra, bùn hạt hiếu khí cũng có thể xử
lý hiệu quả một số chất độc như phenol[7],
pyridine, p-nitropheno’l (PNP), kim loại
nặng[1]. Hiện nay, công nghệ bùn hạt hiếu
khí đã được nghiên cứu xử lý nước thải trong
một số ngành nghề công nghiệp như nước thải
dệt nhuộm [11,12], nước thải cao su [20,21].
Các nghiên cứuquá trình tạo bùn hạt hiếu khí
thường được thực hiện trên thiết bị SBR và
cho thấy bùn hạt hiếu khí có nhiều ưu điểm
hơn bùn hoạt tính thông thường như: khả năng
lắng tốt, duy trì được nồng độ sinh khối cao,
cấu trúc dày đặc, rắn chắc và có khả năng xử
lý các hợp chất hữu cơ với tải trọng cao. 
Thiết bị SBR đã được nghiên cứu và ứng
dụng nhiều trong xử lý nước thải do có các ưu
điểm: có thể xử lý đồng thời các chất hữu cơ
và nitơ; công nghệ linh hoạt; có thể thay đổi
chế độ vận hành phù hợp với tính chất khác
nhau của nhiều loại nước thải cũng nhưkhông
cần bể lắng cuối [3-6,14,22]. 
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây đã
có một số nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí
trong thiết bị SBR đề xử lý nước thải chế biến
tinh bột sắn, nước thải làng nghề,  Các
nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hiệu quả xử lý
đồng thời chất hữu cơ và nitơ của bùn hạt
hiếu khí là tương đối tốt. Hiệu quả xử lý COD
và N-NH4+ lần lượt là trên 96% và 75-90%
[13,18]. Tuy nhiên, đối với SBR thông thường
để nâng cao khả năng xử lý đồng thời các chất
hữu cơ và nitơ cần phải thực hiện nhiều chu
trình phản ứng thiếu khí -hiếu khí luân phiên,
kết hợp với áp dụng chế độ cấp nước thải
nhiều lần vào giai đoạn đầu của mỗi chu trình
thiếu khí -hiếu khí. Vì vậy, quá trình SBR
thông thường với nhiều chu trình thiếu-hiếu
khí trở nên phức tạp, khó áp dụng trong thực
tế, đặc biệt là ở điều kiện Việt Nam [17].
Dương Văn Nam và cs (2017) [15] cho
thấy thiết bị SBR cải tiến có khả năng xử lý
đồng thời cácchất hữu cơ và nitơ trong nước
Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ (OLR) đến quá
trình hình thành và phát triển của bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) cải
tiến quy mô phòng thí nghiệm. Nghiên cứu được thực hiện với hai mức tải trọng hữu cơ (OLR) là
2,4 kgCOD/m3.ngày và 3,6 kg COD/m3.ngày. Kết quả sau 24 ngày chạy vận hành ở tải trọng 2,4
kgCOD/m3.ngày, kích thước bùn hạt chủ yếu <1mm và tăng dần lên kích thước từ 3-5mm sau 35
ngày, chỉ số thế tích bùn (SVI) ổn định và bằng 75,3 mL/g. Hiệu quả xử lý COD là 96,4±1,27 %.
Tuy nhiên, khi tăng tải trọng lên mức 3,6 kgCOD/m3.ngày, sau 2 tuần vận hành các hạt bùn có xu
hướng bị vỡ và kích thước giảm từ 3-5 mm xuống còn 0,5-1mm, SVI giảm nhanh và đạt ổn định với
33 mL/g, hiệu quả xử lý COD là 94,5 ± 1,65 %.
Từ khóa: Bùn hạt hiếu khí, Hệ SBR cải tiến, Xử lý COD.
DOI: 10.36335/VNJHM.2019(708).45-52
46 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
thải với hiệu quả xử lý được nâng cao rõ rệt
so với thiết bị SBR thông thường. Với thiết
bị SBR cải tiến, các quá trình nitrit/nitrat hóa
và khử nitrit/nitrat được thực hiện đồng thời
chỉ trong một chu trình phản ứng, không cần
tách riêng các giai đoạn thiếu khí và hiếu
khí, không cần dùng thiết bị khuấy trộn nên
quy trình vận hành được đơn giản hóa và
thiết bị kiểu này có khả nưng tiết kiệm năng
lượng cao. Hiệu quả xử lý COD, N-amoni và
TN tương ứng đạt 97%, gần 100% và 94-
97% [16].
Dương Văn Nam và cs (2018)[16] khi
nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ COD/TN,
OLR, tải trọng N-amoni và tải trọng TN đến
quá trình vận hành của thiết bị SBR cải tiến
sử dụng bùn hoạt tính thông thương để xử lý
đồng thời hợp chất hữu cơ và nitơ trong nước
thải chế biến cao su thiên nhiên cho thấy
hiệu suất xử lý COD ít bị ảnh hưởng trong
khoảng OLR 0,8 -1,7 kgCOD/m3.ngày. Tuy
nhiên, hiệu suất xử lý COD bị ảnh hưởng
giảm khi nâng OLR. Một trong những giải
pháp có thể nâng cao hiệu suất xử lý COD
với mức OLR cao, lớn hơn 1,7
kgCOD/m3.ngày, là tạo bùn hạt hiếu khí.Bài
báo này trình bày các kết quả nghiên cứu ảnh
hưởng của OLR đến quá trình tạo bùn hạt
hiếu khí trong thiết bị SBR cải tiến.
Do đó, nghiên cứu này được tiến hành với
mục đích tạo bùn hạt hiếu khí với thiết bị SBR
cải tiến của nhóm tác giả Dương Văn Nam và
cộng sự. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên
cứu đã xem xét tới ảnh hưởng của tải trọng
hữu cơ tới việc tạo bùn hạt khi được thực hiện
trong thiết bị SBR cải tiến. 
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1 Nước thải và bùn giống
Nước thải đầu vào sử dụng cho nghiên cứu
là nước thải tổng hợp có nguồn cacbon là glu-
cose và bổ sung thêm các chất dinh dưỡng, vi
lượng để nuôi cấy bùn hạt hiếu khí. Nước thải
tổng hợp được chuẩn bị bằng cách pha một
khối lượng đã xác định trước các hóa chất vào
nước máy. Nước máy được để qua đêm trong
thùng chứa nước thải đầu vào để loại bỏ clo dư
có trong nước, hạn chế ảnh hưởng đến vi sinh
vật trong bùn. Nước thải có COD trong khoảng
1493 ± 8,25 mg/L và 2023 ± 3,2 mg/L nồng độ
nitơ amoni (N-NH4+) và tổng nitơ (TN) lần lượt
trong khoảng 30 mg/L và 43mg/L. Nguồn bùn
nuôi cấy trong thí nghiệm là bùn hoạt tính được
lấy từ nhà máy xử lý nước thải với MLSS =
5.000 mg/L, SVI = 132,5 mL/g.
2.2 Thiết bị thí nghiệm
Các thiết bị chính của hệ thí nghiệm bao gồm:
bể SBR cải tiến, bơm cấp nước thải, máy thổi khí
và van xả tự động (Hình 1). Bể SBR cải tiến
được chế tạo bằng nhựa mica trong suốt với thể
tích làm việc là 8L, đường kính ống là 11 cm,
chiều cao hữu ích là 105 cm.
                     
                    
                      
  
                      
                    
                    

    

     
                     
                     
                     
                       
                    
                    
                  

    
                      
                       
           

                   
                       
             

       

    
                     
             
                      
                       
                        
     
Hình 1. Cấu tạo thiết bị SBR cải tiến trong nghiên cứu: 1.Thùng chứa nước thải đầu vào; 2.Thùng
chứa nước sau xử lý;3. Bơm cấp nước thải; 4. Máy thổi khí; 5. Cột SBR cải tiến; 6. Lưu lượng kế
khí; 7. Ống cấp nước thải; 8. Bộ điều khiển tự động; 9. Van động cơ điện
47TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
2.3 Quy trình và chế độ thí nghiệm
2.3.1 Quy trình thí nghiệm
Chu trình vận hành của các thiết bị thí nghiệm
như Hình 2, bao gồm ba giai đoạn tuần tự nối
tiếp nhau trong 180 phút: cấp và tháo nước đồng
thời, phản ứng và lắng.
Giai đoạn cấp và tháo nước đồng thời (10
phút): Khi bắt đầu mẻ xử lý mới, van xả tự động
mở ra, bơm nước thải bắt đầu tự động làm việc
để cấp nước thải từ thùng chứa vào bể SBR cải
tiến. Nước thải vào bể phản ứng SBR cải tiến đi
theo hướng từ dưới lên đẩy phần nước sau lắng
ở phần trên thiết bị đã được xử lý từ mẻ trước đi
ra ngoài.
Giai đoạn hiếu khí (sục khí, 140 phút): Sau
khi kết thúc giai đoạn cấp và tháo nước, van xả
tự động đóng lại, lúc này máy thổi khí bắt đầu
làm việc. Lưu lượng không khí sục vào được
kiểm soát bằng lưu lượng kế khí. Trong giai đoạn
này, các quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ
và nitrit/nitrat hóa xảy ra
Giai đoạn lắng (30 phút): Sau khi kết thúc
giai đoạn hiếu khí, máy thổi khí cấp khí tự động
dừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra.
Sau giai đoạn lắng, một chu trình xử lý mới
lại được lặp lại.




 





   



	 !
"#$

 

 
 
 




 
 
 

%


&
'()*+,
	- !

Hình 2. Chu trình làm việc của hệ thiết bị thí nghiệm
2.3.2 Chế độ thí nghiệm
Các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ
phòng 28 - 34oC, pH nước thải đầu vào trong
khoảng 6,0 -7,0 (pH trong thiết bị thay đổi trong
khoảng 7,6 - 8,6).
Trong giai đoạn khởi động, MLSS ban đầu là
5.000 mg/L, thiết bị được vận hành với nước giá
trị COD đầu vào là 1.500 mg/L, OLR là 2,4
kgCOD/m3.ngày.
Khi thiết bị hoạt động ổn định, MLSS được
duy trì trong khoảng 6.000 -6.500 mg/L, giá trị
COD đầu vào là 1.500 mg/L và 2.200 mg/L
tương ứng với OLR 2,4 kgCOD/m3.ngày và
3,6kgCOD/m3.ngày. 
2.4 Phương pháp phân tích 
a. Đo kích thước hạt bùn
Kích thước hạt bùn hiếu khí được xác định
bằng thước đo có độ phân vạch nhỏ nhất là 1
mm.
b. Xác định chỉ số thể tích bùn lắng
Chỉ số thể tích (SVI) xác định theo công thức:
Trong đó SS xác định theo phương pháp
trọng lượng(mg/L);Vbùn lắng là thể tích bùn lắng
sau 30 phút được xác định như sau: Cho 1 L mẫu
bùn trong bể phản ứng vào ống lắng Imhoff,
khuấy trộn để bùn phân tán trong ống lắng
(mL/L). Để lắng tự do do sau 30 phút rồi đo thể
tích bùn lắng. 
c. Xác định các thông số môi trường
Các thông số được phân tích trong quá trình
nghiên cứu bao gồm: pH: đo bằng máy pH cầm
tay Horiba; SS: xác định theo phương pháp trọng
lượng, TCVN 6625-2000; VSS: xác định theo
phương pháp trọng lượng, TCVN 6625-2000;
COD: xác định theo phương pháp trắc quang,
SMEWW 5220-D:2012.
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Thời gian hình thành bùn hạt hiếu khí
Sau một tuần chạy khởi động và thích nghi
với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày, màu sắc của
bùn thay đổi từ nâu đen sang màu vàng nâu.Sau
giai đoạn chạy thích nghi, hệ SBR cải tiến được
vận hành tạo bùn với tải trọng 2,4
kgCOD/m3.ngày. Mầm bùn hạt ban đầu có hình
thái không đồng đều, bông bùn to có cấu trúc
mềm và màu bùn màu vàng nâu. Vào ngày thứ
17, có sự xuất hiện các hạt bùn nhỏ có kích thước
khoảng < 1mm chiếm ưu thế và không đồng đều
nhưng đã có hình dạng tròn của hạt bùn. Đến





 	 
  
   
	

 
	  

    
   
       
  
    
(1)
48 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
ngày thứ 23, từ các mầm bùn hạt đã phát triển
thành các hạt bùn có cấu trúc tròn đều, nhẵn màu
vàng nâu với kích thước từ 3 mm đến 5 mm. Tuy
nhiên, phân bố kích thước hạt không đều, kích
thước hạt khoảng 1 mm chiếm ưu thế hơn. Sang
này thứ 28, kích thước hạt bùn tiếp tục tăng lên
nhanh chóng, các hạt bùn có kích thước từ 3-5
mm xuất hiện nhiều hơn. Sang ngày thứ 35, xuất
hiện các hạt bùn có kích thước hơn 5 mm nhưng
không nhiều, chiếm ưu thế là các hạt bùn từ 3- 5
mm tròn đều và có màu vàng nâu. Các hạt bùn
chiếm ưu thế có cấu trúc rắn chắc, nhẵn và mịn.
Hình ảnh hạt bùn hiếu khí hình thành trong quá
trình vận hành với nước thải tổng hợp trên bể
SBR cải tiến thể hiện ở Hình 3. 
Tải trọng hữu cơ (Organic loading rate –
OLR) là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến
quá trình tạo hạt, kích thước hạt, khả năng lắng
và hoạt động vi sinh trong bùn hạt. Nghiên cứu
của Liu và Tay (2004) [9] cho thấy OLR thấp
dẫn đến sự hình thành bùn hạt thấp và mất thời
gian dài hạt đạt đến trạng thái ổn định. Tại tải
trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày, kích thước hạt bùn
tăng chậm hơn khi tải trọng tăng lên 3,6
kgCOD/m3.ngày. Trong một tuần đầu tiên, kích
thước hạt bùn tăng lên nhanh chóng khi hệ SBR
cải tiến vận hành với tải trọng mới. Tuy nhiên,
sang tuần tiếp theo, các hạt bùn có xu hướng bị
vỡ và kích thước giảm đáng kể, chiếm ưu thế là
các hạt chỉ từ 0,5 tới 1 mm do các hạt được hình
thành lỏng hơn so với các hạt được hình thành
với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày. Kết quả này
phù hợp với các nghiên cứu trước đó về ảnh
hưởng của tải trọng hữu cơ lên quá trình tạo bùn
hạt hiếu khí của Kim L.S và các cộng sự [8].
Hình 3 thể hiện quá trình tạo bùn hạt hiếu khí
của hệ SBR cải tiến với tải trọng hữu cơ 2,4
kgCOD/m3.ngày và 3,6 kgCOD/m3.ngày.
                          
                      
       
                    
                      
                       
                 
                   
                      
                          
                   
                        
                     
                       
                   
                  
        

            
                       
                       
                      
                       
                     
                   
                      
                     
  
NO N.O N O
NBO N8O NO
Hình 3. Sự thay đổi của bùn hạt theo thời gian: (a) Bùn hoạt tính ban đầu; (b) Bùn hạt sau 17
ngày với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày; (c) Bùn hạt sau 23 ngày với tải trọng 2,4
kgCOD/m3.ngày; (d) Bùn hạt sau 35 ngày với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày; (e) Bùn hạt sau 7
ngày chạy với tải trọng 3,6 kgCOD/m3.ngày; (f) Bùn hạt bị vỡ với tải trọng 3,6 kgCOD/m3.ngày
3.2 Sự thay đổi hàm lượng sinh khối trong
bể SBR cải tiến
Sự thay đổi hàm lượng sinh khối giúp đánh
giá sự phát triển của hệ vi sinh trong bể SBR cải
tiến. Sự thay đổi nồng độ sinh khối trong bể SBR
cải tiến theo thời gian được thể hiện trong Hình
4. Sau 7 ngày khởi động hệ thí nghiệm có sự
giảm nhẹ sinh khối từ mức ban đầu là 5.000
49TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
mg/L đến 3.800 mg/L do một lượng sinh khối
khó lắng bị rửa trôi ra ngoài ngoài hệ thí nghiệm.
Tỷ lệ VSS/SS không có sự thay đổi đáng kể vẫn
duy trì ở mức 62% sau một tuần vận hành.Trong
quá trình vận hành hệ, nhằm duy trì lượng MLSS
trong bể ở mức 6500-7000 mg/L nên một lượng
bùn thường xuyên được rút bớt ra để hàm lượng
sinh khối trong bể không quá cao. Có thể thấy
rằng, 40 ngày vận hành, tỷ lệ VSS/MLSS đạt
được giá trị ổn định dao động từ 85-88%. So
với bùn hoạt tinh thì bùn hạt có tỷ lệ cao hơn.
Tỷ lệ VSS/MLSS trong bùn hoạt tính thông
thường là 85%. 


           
        
                      
                        
        
                    
                        
                      
                       
                        
                        
      
                    
                      
                       
                       
            



         
                       
                   
                      
                       
Hình 4. Sự thay đổi của SS và VSS theo thời gian


           
        
                      
                        
        
                    
                        
                      
                       
                        
                        
      
                    
                      
                       
                       
            



         
                       
                   
                      
                       
3.3. Khả năng lắng của bùn hạt hiếu khí
Khả năng lắng của bùn hạt được đánh giá
thông qua chỉ số thế tích bùn (SVI). Chỉ số này
đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải vì
nó đánh giá được sự tách pha rắn -lỏng của bùn.
Sự thay đổi giá trị SVI theo thời gian được thể
hiện ở Hình 5. 
Bùn hoạt tính ban đầu có SVI khoảng 132,5
mL/g. Sau một tuần khởi động và thích nghi,
SVI giảm xuống còn 125,6 mL/g và các mầm
bùn hạt mới chỉ bắt đầu hình thành nên giá trị
SVI của bùn vẫn còn cao. Vào giai đoạn vận
hành, vào ngày thứ 17, khi các hạt bùn bắt đầu
xuất hiện, SVI tiếp tục giảm xuống còn khoảng
101,3 mL/g. Giá trị SVI tiếp tục giảm trong các
ngày tiếp theo tới khi hạt bùn đạt được kích
thước ổn định thì giá trị SVI giảm còn khoảng
75,3mL/g. Lúc này trong bể SBR cải tiến các hạt
bùn hiếu khí chiếm ưu thế và có giá trị SVI thấp
hơn nhiều so với bùn hoạt tính. Như vậy, có thể
thấy rằng khả năng lắng của bùn hạt hiếu khí tốt
hơn hẳn so với bùn hoạt tính. 
Khi tăng tải trọng hữu cơ lên 3,6
kgCOD/m3.ngày, giá trị SVI ban đầu có xu
hướng tăng nhẹ trong tuần đầu tiên khi tăng tải
trọng tới 101 mL/g. Tuy nhiên, theo thời gian thì
giá trị SVI giảm nhanh hơn theo thời gian tới giá
trị 33 mL/g. Giá trị SVI của nghiên cứu phù hợp
với bùn hạt hiếu khí được nghiên cứu bởi Beun
và các cộng sự. Theo Beun và các cộng sự, giá trị
SVI của bùn hạt thường dao động từ 30 -80
mL/g [2].
Hình 5. Chỉ số thể tích SVI của bùn hạt theo thời gian
50 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
3.4. Hiệu quả xử lý COD của hệ thí nghiệm
Hình 6 trình bày hiệu quả xử lý chất hữu cơ
của bùn hạt hiếu khí theo thời gian thông qua giá
trị COD. Trong giai đoạn khởi động, khi hệ thí
nghiệm chạy thích nghi với tải trọng COD là 2,4
kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD tăng từ
53,3% những ngày đầu tiên lên 90% sau 7 ngày
vận hành. Trong các tuần tiếp theo, hiệu suất xử
lý COD của hệ thí nghiệm vân luôn ổn định dao
động trong khoảng từ 90% tới 99% cùng với đó
là sự gia tăng kích thước hạt bùn đạt khoảng hơn
5 mm. Hiệu suất xử lý đạt được giá trị cao do sự
phát triển sinh khối mạnh mẽ trong hệ SBR cải
tiến cùng với sự xuất hiện của bùn hạt hiếu khí
thúc đẩy sự chuyển hóa chất hữu cơ của vi sinh
vật trong hệ. 
Trong các tuần tiếp theo, khi hệ SBR cải tiến
chạy với tải trọng hữu cơ là 3,6 kgCOD/m3.ngày
thì hiệu quả xử lý COD vẫn giữ ổn định tuy giá
trị bị giảm sút. Hiệu quả xử lý COD trong thời
gian này dao động từ 92,5% tới 96,1%. Trong
giai đoạn này, các hạt bùn hiếu khí theo thời gian
bị vỡ ra nên hiệu suất xử lý COD bị giảm sút.
Tuy nhiên, có thể thấy rằng, hiệu quả xử lý COD
vẫn ổn định và đạt giá trị cao hơn so với hệ SBR
thông thường sử dụng bùn hạt trong một số các
nghiên cứu trước [10,13,19]. Hiệu quả xử lý
COD trong giai đoạn này đạt giá trị cao có thể do
sự cải tiến của hệ SBR trong nghiên cứu này khi
gộp hai quá trình cấp nước và tháo nước thành
một quá trình cấp tháo nước đồng thời. Việc này
làm cho thời gian phản ứng được lâu hơn và
nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ
So sánh với các nghiên cứu khác thấy rằng,
hiệu quả loại COD của bùn hạt hiếu khí tạo được
cao hơn với các nghiên cứu của các tác giả khác
nhau đã được công bố.
                         
                       
        
                    
                         
                       
                         
                    
                         
                     
            

                 

                      
            
            
      
   
  
  

  
 
         
              
          
       
  
      
   
     

  
                      
                      
                         
Hình 6. Hiệu quả xử lý COD của bùn hạt trên hệ SBR cải tiến theo thời gian
 .
/$0
1
.
01234


56
7 8
9	:;
.
013
3"0

69	-;
3<=0

(
69	 ;

>?6*@
 ABC#& ABDC ABC ABC
.
0E0F E>G BE>G BEHIHG BE>G
.
0 J+06 J+0 .#6#)0(K J+06
LG>E

 :MN 	M	%7 7M: 7M:
3 
 O
 > E


1
:N P	 QQ :N
RS0 T0# )* +,
UV
W 87M88 X8  8:M8Q 8 M8N


Bảng 1. So sánh bùn hạt hiếu khí với các nghiên cứu khác
51TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
4. Kết luận
Sau 35 ngày vận hành bể SBR cải tiến, bùn
hạt hiếu khí đã hình thành với kích thước hạt
trong khoảng 2 mm chiếm ưu thế trong bể. Hạt
bùn tròn đều, màu vàng đục. Bùn hạt hiếu khí
hình thành có khả năng lắng tốt, chỉ số thể tích
bùn SVI đạt 75,3 mL/g. Bùn hạt hiếu khí có cấu
trúc ổn đinh với tải trọng hữu cơ là 2,4
kgCOD/m3.ngày. Khi tải trọng hữu cơ tăng lên,
bùn hạt hiếu khí hình thành nhanh hơn và to hơn
nhưng không ổn định và rắn chắc, dễ vỡ. Tỷ lệ
VSS/MLSS đạt gia trị cao dao động từ 82-89%,
cao hơn so với bùn hoạt tính. Hiệu quả xử lý
COD của bùn hạt hiếu khí với hai tải trọng đều
ổn định và tương đối cao từ 92-99%. Giá trị này
cao hơn so với hiệu quả xử lý COD của bùn hạt
hiếu khí tạo nên bởi hệ SBR thông thường. Như
vậy, khi sử dụng hệ SBR cải tiến, bùn hạt hiếu
khí được tạo thành với thời gian ngắn hơn và
hiệu quả xử lý COD cao hơn so với bùn hạt hiếu
khí tạo thành sử dụng hệ SBR thông thường.
Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi đề tài “Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí trên hệ
SBR cải tiến nhằm nâng hiệu quả xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ”.
Tài liệu tham khảo
1. Adav, S.S., Lee, D.J., Show, K.Y., Tay, J.H., (2008), Aerobic granular slude: Recent advances.
Biotechnology Advances,26(5),411-423.
2. Beun, J., Hendriks, A., van Loosdrecht, M.C.M., Morgenroth, E., Wilderer, P.A., Heijnen, J.J.,
(1999), Aerobic granulation in a sequencing batch reactor. Water Resources,33, 2283-2299.
3. Bob, M.M., Azmi, S.I., Halim, M.H.A., Jamal, N.S., Nor-Anuar, A., Ujang, Z., (2015), Se-
quencing Batch Reactors Operation at High Temperature for Synthetic Wastewater Treatment Using
Aerobic Granular Sludge. International Water Technology Journal, 5(1), 69-76.
4. Dangcong, P., Bernet, N., Delgenes, J.P., Moletta, R., (2001), Simultaneous Organic Carbon
and Nitrogen Removal in an SBR Controlled at Low Dissolved Oxygen Concentration. Journal of
Chemical Technology and Biotechnology,76, 553-558.
5. Debsarkar, A., Mukherjee, S., Datta, S., (2006), Sequencing Batch Reactor (SBR) Treatment
for Simultaneous Organic Carbon and Nitrogen Removal- A Laboratory Study. Journal of Environ-
mental Science and Engerneering,78(3),169-178.
6. Ghehi, T.J., (2014), Performance evaluation of enhanced SBR in simultaneous removal of ni-
trogen and phosphorous. Journal of Environmental Health Science & Engineering,12 (1), 134.
7. Jiang, H., Tay, J.H., Tay, S.T.L., (2002), Aggregation of immobilized activated sludge cells
into aerobically grown microbial granules for the aerobic biodegradation of phenol. Letter of Applied
Microbiology, 35(5),439-445.
8. Kim, I.S., Kim, S.M., Jang, A., (2008), Characterization of aerobic granules by microbial den-
sity at different COD loading rates. BioresourcesTechnology, 99, 18-25.
9. Liu, Y., Tay, J.H., (2004), State of the art of biogranulation technology for wastetwater treat-
ment. Biotechnol Advance, 22, 533-563.
10. Lộc, T.Q., Hải, N.Đ., Thuyên, T.Đ.B., Yến, N.T.C. , Kiều, L.T.D., (2015), Nghiên cứu tạo bùn
hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên.Tạp chí Khoa học Trường Đại học An Giang,8
(4),79-88.
11. Lotito, A.M., De Sanctis, M., Di Iaconi, C., Bergna, G., (2014), Textile wastewater treatment:
aerobic granular sludge vs activated sludge systems. Water Resources, 54,337-346.
12. Lotito, A.M., Fratino, U., Mancini, A., Bergna, G., Di Iaconi, C., (2012), Effective aerobic
granular sludge treatment of a real dyeing textile wastewater. International Biodeterioration and
Biodegradation, 69,62-68.
13. Lực, N.T., Dân, N.P., Nam, T.T., (2009), Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí khử COD và Am-
52 TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂNSố tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
monia trên bể phản ứng khí nâng từng mẻ luân phiên.Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ,
12(02).
14. Mekonnen, A., Leta, S., (2011), Effect of Cycle and Fill Period Length on the Performance
of a Single Sequencing Batch Reactor in the Treatment of Composite Tannery Wastewater. Nature
and Science, 9(10),1-8.
15. Moy, B., Tay, J.H., Toh, S., Liu, Y., Tay, S., (2002), High organic loading influences the phys-
ical characteristics of aerobic sludge granules. Letter of Applied Microbiology, 34(6), 407-412.
16. Nam, D.V., Chau, N.H., Tatsuhide, H., Vien, D.V., Hung, P.D., (2018), Effects of COD/TN
Ratio and Loading Rates on Performance of Modified SBRs in Simultaneous Removal of Organic
Matter and Nitrogen from Rubber Latex Processing Wastewater.Vietnam Journal of Science and
Technology, 56(2), 236-245.
17. Nam, D.V., Hùng, P.Đ., Châu, N.H. , Viện, Đ.V. (2017), Thiết bị SBR cải tiến hiệu năng cao
trong xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến cao su sau xử lý kỵ khí. Tạp chí
Khoa học và Công nghệ,22(11),48-53.
18. Phương, N.T.T., Phước, N.V., Anh, T.C. (2013), Study on aerobic granula sludge formation
in sequencing batch reactor for tapioca wastewater treatment. Science and Tehcnolog Development,
16, 40-48.
19. Phuong, N.T.T., Phuoc, N.V., Hong, T.T.B., Ha, B.M., (2016), The formation and stablization
of aerobic granular sludge in a sequecing batch airlift reactor for treating tapioca-processing waste-
water. Journal of Environmental Studies, 25(5),2077-2084.
20. Rosman, N.H., Nor Anuar, A., Chelliapan, S., Md Din, M.F. , Ujang, Z., (2014), Character-
istics and performance of aerobic granular sludge treating rubber wastewater at different hydraulic
retention time. BioresourcesTechnology, 161,155-161.
21. Rosman, N.H., Nor Anuar, A., Othman, I., Harun, H., Sulong Abdul Razak, M.Z., Elias, S.H.,
Mat Hassan, M.A., Chelliapan, S., Ujang, Z., (2013), Cultivation of aerobic granular sludge for rub-
ber wastewater treatment. BioresourcesTechnology, 129,620-623.
22. Thịnh, P.T.H., Hùng, P.Đ. , Lan, T.T.T. (2012), Xử lý đồng thời hữu cơ và nitơ trong nước thải
chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR: Ảnh hưởng của chế độ vận hành và tỷ lệ giữa cacbon hữu
cơ và nitơ. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(2B),143-152.
IMPACT OF ORGANIC LOADING RATES ON THE FORMATION OF
AEROBIC GRANULES IN MODIFIED SEQUENCING 
BATCH REACTORS
Le Thi Hai Ninh1, Ngo Manh Linh1, Tran Thi Thu Thuy1, Dinh Van Vien2
1Institute of Materials Science-Vietnam Academy of Science and Technology;
2Institute of Environmental Technology-Vietnam Academy of Science and Technology
Abstract: This research presented the impacts of organic loading rates (OLR) on formation of
aerobic granules in modified sequencing batch reactors (SBR) in laboratory. The two organic load-
ing rates applied in the experiment were 2,4 kgCOD/m3.day and 3,6 kgCOD/m3.day. The results
showed that aerobic granules size of <1mm dominated after 24-day operation with 2,4
kgCOD/m3.day and increased to 3-5 mm after 35-day operation. Sludge volume index (SVI) was
75,3 mL/g, and COD removal was 96,4±1,27 %. However, when OLR increased to 3,6
kgCOD/m3.day, after 2 week opearation, aerobic granules tended to break and the size decreased
from 3-5 mm to 0,5-1 mm. SVI decreased dramatically to 33 mL/g. COD removal was 94,5 ± 1,65
%. 
Keywords: Aerobic granules, modified SBR, COD removal.