Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày

Luận văn Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản đã và đang đem lại những lợi nhuận không nhỏ cho nền kinh tế Việt Nam nói chung và của người nông dân nuôi trồng thủy hải sản nói riêng. Nhưng bên cạnh những lợi ích mà nó mang lại như giảm đối nghèo, tăng trưởng GDP cho quốc gia thì nó cũng để lại những hậu quả thật khó lường đối với môi trường sống của chúng ta. Hậu quả là các con sông, kênh rạch nước bị đen bẩn và bốc mùi hôi thối một phần là do việc sản xuất và chế biến thủy hải sản thải ra một lượng lớn nước thải có mùi hôi tanh vào môi trường mà không qua bất kỳ giai đoạn xử lý nào. Chính điều này đã gây ảnh hưởng rất lớn đối với con người và hệ sinh thái gần các khu vực có lượng nước thải này thải ra. Đứng trước những đòi hỏi về một môi trường sống trong lành của người dân, cũng như qui định về việc sản xuất đối với các doanh nghiệp khi nước ta gia nhập WTO đòi hỏi mỗi một đơn vị sản xuất kinh doanh phải cần có một hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Trước những vấn đề cấp bách đó, em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày” sẽ giải quyết được vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của nhà máy, góp phần bảo vệ nguồn nước nhằm phục vụ lâu dài cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội theo hướng phát triển bền vững. 1.2 Mục đích nghiên cứu Xử lí nước thải nhà máy hoạt động chấ biến thủy sản đông lạnh với năng suất 8 tấn sản phẩm/ngày, chất lượng nước thải sau xử lí đạt loại A (theo TCVN 5945 – 2005) để có thể thải vào nguồn tiếp nhận. 1.3 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích vi sinh vật - Phương pháp phân tích xử lí số liệu. - Phương pháp sưu tầm, thống kê số liệu. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về nghành chế biến thủy sản đông lạnh 1.1.1 Hướng phát triển của ngành chế biến thuỷ sản đông lạnh ở nước ta Nhu cầu thực phẩm trên thế giới ngày càng cao, mức tiêu dùng ngày càng lớn. Mà mỗi nước có những thế mạnh khác nhau về từng loại mặt hàng, bên cạnh đó cũng có nhiều mặt hàng không đủ đáp ứng cho người tiêu dùng thì việc nhập từ các nước khác là điều tất yếu. Ở nước ta, nguyên liệu dành cho chế biến thuỷ sản đông lạnh rất phong phú và đa dạng từ các loại thuỷ sản tự nhiên cho đến các loại thuỷ sản nuôi nên rất thuận lợi cho sự phát triển của ngành công nghiệp này, với các đặc sản như: cá lạnh đông, mực lạnh đông, tôm lạnh đông… Hiện nay có hơn 150 cơ sở, nhà máy chế biến thuỷ sản đông lạnh rãi rác khắp các tỉnh và thành phố, đặc biệt ở Thành phố Hồ Chí Minh tập trung khoảng 36 công ty, xí nghiệp thuộc ngành này. Công ty xuất nhập khẩu thuỷ sản Seaspimex, công ty nông sản thực phẩm xuất khẩu Thành phố Hồ Chí Minh, xí nghiệp quốc doanh chế biến hàng xuất khẩu Cầu Tre là một trong những đơn vị đi đầu trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, chế biến lạnh đông với năng xuất lớn hơn 950 tấn thực phẩm đặc biệt xuất khẩu sang các nước Châu Âu. Ở Đà Nẵng, nhà máy chế biến thực phẩm Danifood đã cung cấp một lượng sản phẩm từ chế biến thuỷ sản tương đối lớn cho người tiêu dùng và cho xuất khẩu. Nhìn chung công nghiệp chế biến thuỷ sản ở nước ta khá phát triển và mang lại hiệu quả kinh tế – xã hội cao. Trong tương lai ngành công nghiệp này sẽ mở rộng hơn với năng suất và chất lượng cao hơn để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng và xuất khẩu. 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tác động môi trường của các chất ô nhiễm trong ngành chế biến thủy sản. 1.1.2.1 Nguồn gốc phát sinh. Nguyên liệu Tiếp nhận và bảo quản Rửa sơ bộ Phân loại Xử lí Rửa sạch Làm ráo Xếp khuôn Lạnh đông Ra khuôn Đóng gói Trữ đông Nước thải Nước thải Nước Loại bỏ nội tạng và những phần không cần thiết Nước thải Nước thải không cần xử lí Nước thải Nước Nước Nước Ra khuôn Ra khuôn - Nước thải từ các công đoạn trong quy trình sản xuất của nhà máy: + Công đoạn tiếp nhận và bảo quản nguyên liệu: lượng nước thải từ công đoạn này là do lượng đá ướp nguyên liệu chảy ra. + Công đoạn rửa sơ bộ + Công đoạn rửa, làm ráo nguyên liệu sau khi cắt bỏ nội tạng và ngững phần không cần thiết. + Công đoạn lạnh đông sản phẩm: lượng nước thải từ quá trình này do làm mát phá băng. Lượng nước thải này không chứa nhiều chất bẩn do đó không cần xử lí. + Công đoạn ra khuôn sản phẩm sau khi đông lạnh: lượng nước thải sinh ra do quá trình tách sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi làm lạnh. - Nước thải từ các quá trình khác: + Nước từ các quá trình rửa thiết bị, nhà xưởng, dụng cụ chứa nguyên liệu và sản phẩm. + Từ quá trình làm nguội máy móc và phá băng ở các dàn làm lạnh + Nước thải sinh hoạt trong nhà máy 1.1.2.2 Thành phần và tính chất nước thải thủy sản. Bảng 1.1 Tính chất, thành phần của nước thải thủy sản đông lạnh Thông số Đơn vị Giá trị pH 6,3 ÷ 7,2 COD mg/l 1000 ÷ 1200 BOD5 mg/l 600 ÷ 950 Nitơ hữu cơ mg/l 70 ÷ 110 Tổng photpho mg/l 8 SS mg/l 100 ÷ 300 [1,tr 409 - 410] Với các quy trình công nghệ như trên thì nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty chế biến thủy sản đông lạnh thì được chia làm ba dạng: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Chất thải rắn Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tôm, mực, cá, sò có đầu vỏ tôm, vỏ sò, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản phẩm thuỷ sản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho. Toàn bộ phế liệu này được tận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho dân làm thức ăn cho người, thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị. Chất thải lỏng Nước thải trong công ty chế biến thủy sản đông lạnh phần lớn là nước thải trong quá trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sử dụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho công nhân. Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất. Chất thải khí Khí thải sinh ra từ công ty có thể là: - Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế biến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm. - Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ sò, cống rãnh. 1.1.2.3 Tác động của nước thải thủy sản đông lạnh đến môi trường. Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt. Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: 1.1.2.3.1 Các chất hữu cơ. Dựa vào đặc điểm dể bị phân huỷ do vi sinh vật có trong nước mà có thể phân chất hữu cơ thành: - Các chất hữu cơ dễ phân hủy Đó là các hợp chất protein, hyđratcacbon, chất béo nguồn gốc Động vật và Thực vật. Đây là những chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hoà tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thuỷ sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt. - Các chất hữu cơ khó bị phân hủy Đó là những chất có vòng thơm (hiđratcacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ… trong số các chất này có nhiều hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp. Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật và con người, chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật, gây độc tích luỹ, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống. - Một số hợp chất có độc tính cao trong môi trường nước Các chất hữu cơ có độc tính cao thường khó bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Trong tự nhiên chúng khá bền vững, có khả năng tích luỹ và lưu giữ lâu dài trong môi trường, gây ô nhiễm và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái. Chúng có thể gây ngộ độc hoặc là tác nhân gây những bệnh hiểm nghèo cho động vật cũng như con người.Các chất này thường gặp là polyclorophenol, polyclorobiphenyl (PCB), các thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ… 1.1.2.3.2 Các chất vô cơ Trong nước thải có một lượng khá lớn các chất vô cơ tuỳ thuộc vào nguồn nước thải, đặc biệt trong nước thải công nghiệp còn có thể chứa các kim loại nặng có độc tính cao như Hg, Cr… - Các chất chứa Nitơ: Trong nước, hợp chất chứa Nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, amoniac và dạng oxy hoá (nitrat, nitrit). + Amoniac (NH3): với nồng độ 0,01mg/l NH3 đã gây độc cho cá qua đường máu, nồng độ 0,2 ÷ 0,5 mg/l đã gây độc cấp tính. + Nitrat (NO3-): khi hàm lượng NO3- trong nước trên 10 mg/l làm cho rong tảo dể phát triển, gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ sản. Bản thân NO3- không phải là chất có độc tính nhưng ở trong cơ thể nó chuyển hoá thành nitrit (NO2-) rồi kết hợp với một số chất khác có thể tạo thành các hợp chất nitrozo, là các chất có khả năng gây ung thư. Hàm lượng NO3- trong nước cao mà uống phải sẽ gây bệnh thiếu máu, làm trẻ xanh xao do chức năng của hemoglobin bị giảm. - Các hợp chất chứa Photpho: Trong nước photpho thường ở các dạng muối photphat của axit photphorit (H2PO4-, HPO4-2, PO4-3), hợp chất photpho hữu cơ… bản thân photphat không phải là chất gây độc, nhưng quá cao trong nước sẽ làm cho nước có hiện tượng “nở hoa”, làm giảm chất lượng nước. - Một số kim loại nặng: Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật. Trong nước thải công nghiệp thường có các kim loại nặng như Hg, Cr, Pb… + Chì (Pb): thường tồn tại ở 2 dạng Pb+2 và Pb+4 nhưng hay gặp nhất và có độ bền cao nhất là muối của Pb+2. Chì có độc tính với Não, có khả năng tích luỹ lâu dài trong cơ thể, nhiễm độc có thể gây chất người. Chì có trong nước thải các xí nghiệp sản xuất pin, acquy, luyện kim…Trên cơ sở liều chịu đựng của cơ thể là 3,5 µg/l, trong nước uống qui định cho hàm lượng chì là 10 ÷ 40 µg/l, trong nước sinh hoạt theo TCVN là 0,05 µg/l. + Crom (Cr): có tính độc cao đối với người và động vật, độc nhất là Cr VI. Nồng độ cho phép của WHO đối với Cr là 0,05 mg/l trong nước uống, TCVN qui định Cr VI trong nước sinh hoạt là 0,05 mg/l. - Một số chất hữu cơ khác cần quan tâm trong nước. + Ion sunphat (SO4-2): khi ở nồng độ cao có thể gây ra bệnh đi tháo, mất nước, nhiễm độc đối với cá, ảnh hưởng tới việc hình thành H2S trong nước… + Clorua (Cl-): làm nước có vị mặn, ở nồng độ cao có tác hại đối với cây trồng… + Hyđrosunfua (H2S): được hình thành chủ yếu từ môi trường nước yếm khí, có mùi trứng thối. Giới hạn phát hiện về mùi và vị của H2S trong nước là 0,05 ÷ 0,1 mg/l và tiêu chuẩn chung cho nước sinh hoạt là dưới ngưỡng nồng độ cảm nhận về mùi và vị. 1.1.2.3.3 Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải Các sinh vật gây bệnh cho người, động vật, thực vật gồm có vi khuẩn, virut, giun, sán… nhưng chủ yếu là vi khuẩn và virut. Các vi khuẩn samonella, shigella… thường sống rất lâu từ 40 ngày đến nhiều tháng trong nước thải, chúng gây bệnh thương hàn, bệnh lị… cho người và động vật. Ngoài ra, trong nước thải có thể có nhiều loại virut (như virut đường ruột, virut viêm gan A…) và các loại giun sán ( như sán lá gan, sán dây…) 1.1.3 Một vài thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước 1.1.3.1 Độ pH: Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho thấy cần thiết phải trung hoà hay không và tính lượng hoá chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn… Sự thay đổi pH làm thay đổi các quá trình hoà tan hoặc keo tụ, làm tăng hoặc giảm vận tốc của các phản ứng hoá sinh xảy ra trong nước. 1.1.3.2 Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS) Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù (SS) là trọng lượng khô của chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1 lít nước qua phểu lọc Gooch rồi sấy khô ở 103 ÷ 105 0C tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính thường dung là mg/l. 1.1.3.3 Chỉ số BOD BOD: là nhu cầu oxy sinh học tức là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật. Xác định BOD được dùng rộng rải trong kỷ thuật môi trường để: - Tính gần đúng lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ dể phân hủy có trong nước thải. - Làm cơ sở tính toán kích thước các công trình xử lý. - Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình. - Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý được phép thải vào các nguồn nước. Phương pháp xác định BOD có một số hạn chế: - Yêu cầu vi sinh vật trong mẫu phân tích cần phải có nồng độ các tế bào sống đủ lớn và các vi sinh bổ sung phải được thích nghi với môi trường. - Nếu nước thải có các chất độc hại phải xử lý sơ bộ để loại bỏ các chất đó, sau đó mới tiến hành phân tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi khuẩn nitrat hoá. - Thời gian phân tích quá dài. Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học mà chỉ xác định chỉ số BOD5. BOD5: là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các chất hữu cơ bằng vi sinh vật trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20 0C. 1.1.3.4 Chỉ số COD COD: là nhu cầu oxy hoá học tức là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O. COD và BOD đều là các thông số định lượng chất hữu cơ có trong nước có khả năng bị oxy hoá nhưng BOD chỉ thể hiện các chất hữu cơ có thể bị oxy hoá bằng vi sinh vật có trong nước, còn COD cho thấy toàn bộ chất hữu cơ có trong nước bị oxy hoá bằng tác nhân hoá học. Do đó tỉ số COD/BOD luôn lớn hơn 1, tỉ số này càng cao thì mức độ ô nhiễm của nước càng nặng. Trong xử lý nước thải, người ta cũng thường hay xác định chỉ số tổng nitơ và tổng photpho để chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuật bùn hoạt tính. 1.2 Các phương pháp xử lí nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất khác nhau, mục đích của quá trình xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn chất lượng ở mức chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra. Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau. Thông thường quá trình được bắt đầu bằng phương pháp cơ học, tuỳ thuộc vào đặc tính, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà nguời ta chọn tiếp phương pháp hoá lí, hoá học, sinh học hay tổng hợp các phương pháp này để xử lý. Các phương pháp xử lý nước thải thường dùng: 1.2.1 Phương pháp xử lí bằng cơ học: Phương pháp này dùng để xử lý sơ bộ, giúp loại bỏ các tạp chất rắn kích cỡ khác nhau có trong nước thải như: rơm cỏ, gỗ, bao bì chất dẻo, giấy, dầu mỡ nổi, cát sỏi, các vụn gạch ngói… và các hạt lơ lửng huyền phù khó lắng Phương pháp lọc: - Lọc qua song chắn, lưới chắn: Mục đích của quá trình này là loại bỏ những tạp chất, vật thô và các chất lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải để tránh gây ra sự cố trong quá trình vận hành xử lý nước thải. Song chắn, lưới chắn hoặc lưới lọc có thể đặt cố định hay di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn là các song chắn cố định. - Lọc qua vách ngăn xốp: Cách này được sử dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng. Phương pháp cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, áp suất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn. Phương pháp lắng - Lắng dưới tác dụng của trọng lực: Phương pháp này nhằm loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Để tiến hành quá trình người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau: bể lắng cát, bể lắng cấp 1, bể lắng cấp 2. Ở bể lắng cát, dưới tác dụng của trọng lực thì cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần chất đông tụ. Bể lắng cấp 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác. Bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải. - Lắng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén: Những hạt lơ lửng còn được tách bằng quá trình lắng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thuỷ lực hoặc máy ly tâm. Ngoài ra, trong nước thải sản xuất có các tạp chất nổi (dầu mỡ bôi trơn, nhựa nhẹ…) cũng được xử lý bằng phương pháp lắng. 1.2.2 Xử lý bằng phương pháp hoá lý và hoá học Phương pháp trung hòa: Nước thải sản xuất của nhiều lĩnh vực có chứa axit hoặc kiềm. Để nước thải được xử lý tốt ở giai đoạn xử lý sinh học cần phải tiến hành trung hòa và điểu chỉnh pH về vùng 6,6 ÷ 7,6. Trung hòa còn có mục đích làm cho một số kim loại nặng lắng xuống và tách khỏi nước thải. Dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hoà nước thải. Phương pháp keo tụ Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, thậm chí cả nhựa nhũ tương polyme và các tạp chất khác, người ta dùng phương pháp đông tụ để làm tăng kích cở các hạt nhờ tác dụng tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết vào tập hợp hạt để có thể lắng được. Khi lắng chúng sẽ kéo theo một số chất không tan lắng theo nên làm cho nước trong hơn. Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, thứ tự cho vào nước,… phải được thực hiện bằng thực nghiệm. Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua… Phương pháp Oxy hóa – Khử Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như: Clo ở dạng khí và lỏng trong môi trường kiềm, vôi clorua (CaOCl2), hipoclorit, ozon,…và các chất khử như: Natri sunfua (Na2S), Natri sunfit (Na2SO3), sắt sunfit (FeSO4),…Trong phương pháp này các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước bằng lắng hoặc lọc. Tuy nhiên quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học nên phương pháp này chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải có tính chất độc hại và không thể tách bằng những phương pháp khác. Phương pháp tuyển nổi Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước, sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt. Khi tuyển nổi người ta thường thổi không khí thành bọt khí nhỏ li ti, phân tán và bảo hòa trong nước. 1.2.3 Xử lý bằng phương pháp sinh học Cơ sở của phương pháp là dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, những chất đơn giản hơn, các chất khí và nước. Mức độ và thời gian phân hủy phụ thuộc vào cấu tạo của chất hữu cơ đó, độ hoà tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác. Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng. Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản, phát triển tăng số lượng tế bào, đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ. Do đó trong xử lý nước thải người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô hoặc các chất có hại đến sự hoạt động của vi sinh vật ra khỏi nước thải ở giai đoạn xử lý sơ bộ. Căn cứ vào tính chất hoạt động của vi sinh vật có thể chia phương pháp xử lí sinh học ra thành 3 nhóm chính như sau: 1.2.3.1 Phương pháp hiếu khí Các quá trình hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiện nhân tạo. Quá trình xử lý bằng hiếu khí nhân tạo, người ta đã tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hoá nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Các phương pháp hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hoà tan. Chất hữu cơ + O2 vi sinh vật H2O + CO2 + NH3 + ... Ở điều kiện hiếu khí,