xác định các thông số động học sinh học phục vụ các xử lý nước thải của cơ sở sản xuất nước tương

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC
SINH HỌC PHỤC VỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA
CƠ SỞ SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG LAM THUẬN
TRÊN MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ SỐ NGÀNH : 111
GVHD : Th.S. VÕ HỒNG THI
SVTH : NGUYỄN THỊ KIM HẢI
MSSV : 105111021
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2009
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện, đề tài tốt nghiệp đã hoàn thành và
đạt được những kết quả nhất định.
Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với cô Võ Hồng Thi đã nhiệt tình,
tận tâm hướng dẫn và chỉ bảo cho em thực hiện đề tài tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ Nhiệm Khoa Môi Trường – Công Nghệ
Sinh Học nói chung và phòng thí nghiệm của khoa nói riêng của Trường Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghệ Tp. HCM đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Môi Trường – Công
Nghệ Sinh Học đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu
trong những năm học vừa qua.

Em xin cảm ơn Ban lãnh đạo, các cô chú trong cơ sở sản xuất nước tương
Lam Thuận đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài.
Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, những người thân và bạn bè
đã giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người!
Tp.HCM, Tháng 6/2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Kim Hải
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 2

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình, đồ thị
Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu – nội dung – phương pháp nghiên cứu 2
1.3. Phạm vi nghiên cứu 3
1.4. Ý nghĩa của đề tài 3
Chương 2 TỔNG QUAN VỂ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC
TƯƠNG
2.1. Hiện trạng sản xuất nước tương tại Việt Nam 5
2.1.1. Quy trình sản xuất nước tương 5
2.1.1.1.Sản xuất nước tương theo phương pháp hóa giải 6
2.1.1.2.Sản xuất nước tương bằng lên men kết hợp với hóa giải bằng acid 8
2.1.1.3.Thuyết minh quy trình 9
2.1.1.4.Giới thiệu về cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận 9
2.1.2. Những vấn đề môi trường trong sản xuất nước tương 10

2.1.2.1.Môi trường không khí 10
2.1.2.2.Chất thải rắn 10
2.1.2.3.Môi trường nước 11
2.2.Thành phần và tính chất nước thải từ quá trình sản xuất nước tương 11
2.2.1.Thành phần 11
2.2.2.Tính chất 12
Chương 3 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH
HỌC NÓI CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG BÙN HOẠT TÍNH NÓI
RIÊNG
3.1.Tổng quan nước thải 13
3.1.1.Khái niệm nước thải 13
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 3

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
3.1.1.1.Nước thải sinh hoạt 13
3.1.1.2.Nước mưa chảy tràn qua các vùng đất ô nhiễm 14
3.1.1.3.Nước thải công nghiệp 14
3.1.2.Tính chất của nước thải 15
3.1.2.1.Tính chất vật lý 15
3.1.2.2. Tính chất hóa học 16
3.1.2.3.Tính chất sinh học 18
3.2. Tổng quan về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 18
3.2.1. Phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 19
3.2.1.1.Phương pháp đồng tưới cộng đồng, đồng tưới nông nghiệp và đồng lọc
3.2.1.2.Hồ sinh học 20
3.2.2.Phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo 20
3.2.2.1.Phương pháp kỵ khí 21
3.2.2.2.Phương pháp hiếu khí 23
3.3. Quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính 27
3.3.1.Thành phần và tính chất bùn hoạt tính 27

3.3.1.1.Giới thiệu 27
3.3.1.2. Thành phần và tính chất bùn hoạt tính 27
3.3.2.Vi sinh vật hiện diện trong hệ thống bùn hoạt tính 28
3.3.3. Đặc điểm và nguyên lý làm việc của bể Aerotank 33
3.3.4. Phân loại Aerotank 35
3.3.4.1. Bể bùn hoạt tính truyền thống 35
3.3.4.2. Bùn hoạt tính tiếp xúc – ổn định 36
3.3.4.3.Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài 36
3.3.4.4.Bể bùn hoạt tính thông khí cường độ cao có khuấy đảo hoàn chỉnh 37
3.3.4.5.Bùn hoạt tính chọn lọc 37
3.3.4.6. Bể bùn hoạt tính khuấy trộn hoàn toàn 38
3.3.4.7.Bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần 38
3.3.4.8.Bể bùn hoạt tính nạp nước thải theo bậc 39
3.3.4.9.Bể hiếu khí gián đoạn – SBR 39
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 4

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
3.4. Động học quá trình xử lý sinh học hiếu khí 40
3.4.1.Các quá trình phát triển động học 40
3.4.1.1.Chất nền – giới hạn của tăng trưởng 40
3.4.1.2.Sự tăng trưởng tế bào và sử dụng chất nền 41
3.4.1.3.Ảnh hưởng của hô hấp nội bào 42
3.4.1.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ 43
3.4.1.5. Tốc độ khử BOD 43
3.4.2. Các biểu thức động học cho quá trình sinh trưởng bùn hoạt tính 45
Chương 4 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN
XUẤT NƯỚC TƯƠNG TRÊN MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH
4.1. Các thí nghiệm trên mô hình 49
4.1.1.Các thiết bị và vật liệu nghiên cứu 49
4.1.2. Tiến hành thí nghiệm 49

4.1.3.Các phương pháp phân tích 55
4.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 56
4.2.1.Thí nghiệm 1: Xác định các thông số bùn giống 56
4.2.2. Thí nghiệm 2: Chạy giai đoạn thích nghi 56
4.2.3.Thí nghiệm 3: Chạy mô hình tĩnh 58
4.2.3.1.Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước (24
h
) 58
4.2.3.2.Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước (12
h
) 59
4.2.3.3.Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước (8
h
) 60
4.2.3.4.Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước (6
h
) 61
4.2.3.5.Chạy tải trọng ứng với thời gian lưu nước (4
h
) 62
4.2.4. Thí nghiệm 4: Chạy mô hình động và xác định các thông số động học 67
4.2.4.1.Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước (24
h
) 67
4.2.4.2.Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước (12
h
) 68
4.2.4.3.Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước (8h) 69
4.2.4.4.Chạy tải trọng động ứng với thời gian lưu nước (6
h

) 70
4.2.5. Xác định các thông số động học 73
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 5

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
4.3. Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sản xuất nước tương Lam Thuận
77
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận 78
5.2. Kiến nghị 78
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 6

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao.
Do đó, các đòi hỏi về những nhu cầu hằng ngày, ngày càng trở nên khắt khe, đặc
biệt là nhu cầu về ẩm thực. Chính vì thế, các ngành công nghiệp chế biến và sản
xuất thực phẩm đóng một vai trò rất quan trọng.
Chịu ảnh hưởng bởi phong tục tập quán của người Hoa, nhiều người Việt
Nam chúng ta có xu hướng thích thưởng thức các món ăn có sử dụng nước tương
để làm tăng hương vị đậm đà cho thực phẩm. Thêm vào đó, đậu tương là một loại
nông sản có năng suất rất cao và được trồng ở nhiều nơi trong cả nước. Do đó,
ngành sản xuất nước tương hiện nay khá phát triển trong lĩnh vực thực phẩm tại
Việt Nam . Tuy nhiên, việc sản xuất nước tương đã tạo ra một lượng lớn nước
thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao gây ra không ít lo ngại cho cuộc sống của
người dân sống xung quanh khu vực nhà máy.
Hiện trạng nước thải chứa lượng lớn chất hữu cơ cao thải trực tiếp ra hệ

thống nước thải chung của các khu dân cư không qua xử lý gây ô nhiễm nghiêm
trọng là thực trạng chung của một số các cơ sở sản xuất nước tương quy mô vừa
và nhỏ hiện nay. Vì thế, trong khi hệ thống xử lý nước thải nước tương của một
số nhà máy hoạt động hiệu quả, hệ thống xử lý của các cơ sở khác lại chưa đạt
được như mong muốn, nhất là các cơ sở với quy mô sản xuất vừa và nhỏ.
Bên cạnh lý do khoản đầu tư và vận hành hệ thống xử lý làm tăng chi phí
sản xuất, một trong những nguyên nhân khiến hiệu quả xử lý chưa đạt yêu cầu là
do thiếu các nghiên cứu cụ thể với loại nước cần xử lý. Đó là những nghiên cứu
không đòi hỏi chi phí cao nhưng lại có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc nâng cao
hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải nước tương. Trong quá trình xử lý
nước thải nước tương thì giai đoạn xử lý sinh học đóng vai trò then chốt để loại
bỏ các yếu tố ô nhiễm hữu cơ luôn hiện diện trong nước thải. Trong số các
phương pháp xử lý sinh học thì xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính là lựa chọn
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 7

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
thông dụng nhất đối với các hệ thống xử lý nước thải nước tương do chi phí đâu
tư và vận hành hợp lý.
Trước những vấn đề đặt ra ở trên, đề tài “ Xác định các thông số động học
sinh học phục vụ quá trình xử lý nước thải của cơ sở sản xuất nước tương Lam
Thuận bằng bùn hoạt tính” được hình thành nhằm cải thiện hiệu quả xử lý của hệ
thống xử lý nước thải đối với các nhà máy đã có hệ thống xử lý , đồng thời có vai
trò như một tài liệu tham khảo đối với các nhà đầu tư , những người thiết kế hệ
thống xử lý nước thải nước tương để hệ thống hoạt động hiệu quả sau khi xây
dựng.
1.2. MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu
 Khảo sát khả năng xử lý nước thải sản xuất nước tương bằng phương pháp
bùn hoạt tính.
 Tìm ra các thông số động học cụ thể để hoàn thiện quá trình xử lý nước

thải.
1.2.2. Nội dung
 Nghiên cứu xử lý nước thải từ một quy trình sản xuất nước tương điển
hình trên mô hình thử nghiệm trong 2 tháng ( từ tháng 5/2009 đến tháng
6/2009), bằng phương pháp sinh học hiếu khí ( bùn hoạt tính).
 Xác định các thông số động học sinh học phục vụ xử lý nước thải ở ba
điều kiện thích nghi, tĩnh và động . Từ đó rút ra thông số động học phù
hợp nhất cho quá trình xử lý loại nước thải trên bằng phương pháp bùn
hoạt tính.
1.2.3. Phương pháp nghiên cứu
 Khảo sát thành phần, tính chất nước thải từ quá trình sản xuất nước tương.
 Xây dựng và vận hành mô hình thí nghiệm
 Phân tích, đánh giá và xử lý các thông số trong quá trình xử lý nước thải
trên mô hình thí nghiệm.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Nghiên cứu, phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý COD trong nước thải sản
xuất nước tương trên môi trường nhân tạo bằng phương pháp sinh học hiếu khí
ứng dụng bùn hoạt tính.
Nghiên cứu thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với mô hình có dung tích
24l.
1.4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Sản xuất nước tương đang là một trong những lĩnh vực phát triển của ngành
thực phẩm. Nên nước thải trong quá trình sản xuất nước tương cũng ngày một
tăng lên, vì thế việc xác định được các thông số động học tốt nhất cho quá trình
xử lý của nước thải có ý nghĩa rất thực tế. Nó có thể là tài liệu nhằm nâng cao
hiệu quả xử lý cho các hệ thống xử lý hiện hữu. Đồng thời là thông số tham khảo
trong quá trình thiết kế hệ thống xử lý nước thải nước tương.

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỂ NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
NƯỚC TƯƠNG
Nguyên liệu để sản xuất nước tương là hạt đậu tương có tên khoa học là
Glycine max Merrill. Đậu tương là cây công nghiệp và là cây thực phẩm ngắn
ngày có giá trị dinh dưỡng cao. Đậu tương dùng làm thực phẩm cho người và
thức ăn cho chăn nuôi.
Đồng thời, đậu tương còn là cây cải tạo đất tốt và là mặt hàng nông sản xuất
khẩu quan trọng đem lại lợi nhuận cao. Chính vì vậy, cây đậu tương đang là một
trong 10 chương trình ưu tiên phát triển của nước ta ( TS.VS.Trần Đình Long –
Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Việt Nam).
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 9

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Từ năm 1990 trở lại đây diện tích canh tác, năng suất, sản lượng đậu tương
đã không ngừng tăng lên. Cũng theo TS.VS. Trần Đình Long – Viện Khoa Học
Kỹ Thuật Nông Nghiệp Việt Nam, diện tích trồng tăng 11,2%, năng suất tăng
48,6% và sản lượng tăng 63,9%. Cũng từ đó, các cơ sở sản xuất nước tương ra
đời ngày càng nhiều và phát triển ngày càng rộng với nhiều thương hiệu nổi
tiếng.
Nước tương hay còn gọi là xì dầu đang được sử dụng rộng rãi ở Đông Nam
Á. Riêng ở Việt Nam, lượng nước tương tiêu thụ hằng tháng ngày càng tăng bởi
không chỉ vì hương vị đậm đà thơm ngon của nó mà còn vì khả năng khắc phục
những hư tổn tế bào ở người của nước tương.
Người ta phát hiện nước tương – được làm từ đậu tương lên men – có khả
năng chống ôxy hóa mạnh gấp khoảng 10 lần rượu vang đỏ và 150 lần so với
vitamin C.
“ Thứ nước chấm này còn thể hiện tiềm năng trong việc làm chậm tốc độ
phát triển các căn bệnh tim mạch và suy thoái thần kinh”, trưởng nhóm nghiên
cứu Barry Halliwell cho biết.
Nghiên cứu của Đại Học Quốc Gia Singapore cũng tìm thấy nước tương cải

thiện tới 50% lưu lượng máu chỉ trong vài giờ sau khi sử dụng.
Có thể thấy rằng nhu cầu tiêu thụ nước tương ngày càng tăng. Tại thành phố
Hồ Chí Minh hiện nay có khoảng 50 cơ sở sản xuất và phân phối nước tương với
chất lượng được phân thành nhiều loại. Trên cả nước hiện nay có khoảng trên 70
nhà máy sản xuất nước tương có quy mô tương đối lớn và rất nhiều cơ sở sản
xuất nước tương vừa và nhỏ khác.
2.1. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG TẠI VIỆT NAM
2.1.1. Quy trình sản xuất nước tương
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 10

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
2.1.1.1. Sản xuất nước tương theo phương pháp hóa giải (hình 2.1)
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 11

Bánh dầu
Xử lý nguyên liệu
Acid, nước
Trung hòa
Phân giải
Lọc thô
Thanh trùng Muối
Lắng trong
Pha chế
Đóng gói
Thành phẩm
Soda
Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Bánh dầu là đậu tương bị ép hết dầu và viên thành từng bánh với hàm lượng
protein đạt từ 40% trở lên.
Nước tương sản xuất theo quy trình này sẽ tạo ra thành phẩm nhanh hơn,

nhờ sử dụng acid để phân giải tinh bột và protein. Nhưng đồng thời quy trình này
cũng sinh ra chất độc 3 – MCPD như 1 sản phẩm phụ gây ảnh hưởng đến sức khỏe
của người tiêu dùng. Vì vậy, các nhà máy sản xuất nước tương ở nước ta hiện nay đã
dần chuyển sang sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men truyền thống
nhưng cũng có kết hợp hóa giải.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 12

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
2.1.1.2. Sản xuất nước tương bằng lên men kết hợp với hóa giải bằng axit
(Hình 2.2)
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 13

Khô đậu nghiềng nhỏ
Rang
Điều chỉnh pH
Nuôi mốc
Ngâm
Trung hòa, lọc
Thủy phân 2
Trộn mốc
Làm nguội
Thủy phân 1
Mốc giống
A.oryzae
Nước nóng 60
0
C
Thanh trùng, điều vò
T
0

phòng
Thời gian : 30 – 34h
Ca(OH)
2
Nước tương thành phẩm
Axit HCl
Bã
Axit hữu cơ
Nước nóng 60
0
C
Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
2.1.1.3. Thuyeát minh quy trình
Nếu ta chỉ sản xuất nước tương bằng phương pháp lên men truyền thống thì sẽ
gặp nhiều khó khăn như thời gian sản xuất ra sản phẩm chậm, và nước tương cũng
không có mùi thơm và hương vị đặc trưng. Nhưng nếu ta sử dụng phương pháp hóa
giải thì có được các yêu cầu đó. Vì vậy, phương pháp này là sự kết hợp hoàn hảo để
nhà máy sản xuất nước tương đáp ứng được yêu cầu của khách hàng.
Trong qui trình sản xuất nước tương theo phương pháp lên men kết hợp hóa
giải bằng axit sulfuric gồm có các giai đoạn chính:
 Xử lý nguyên liệu : công đoạn xử lý nguyên liệu có 3 bước chính
 Xay nhỏ : nhằm tăng khả năng xúc tác của enzyme thủy phân.
 Phối liệu và trộn nước : trộn thêm 10% bột bắp hoặc bột mì, thêm
60 – 70 % nước so với lượng bột trên
 Hấp chín : nhằm tiêu diệt vi sinh vật và giúp nấm mốc phát triển tốt
hơn.
 Nuôi nấm mốc : trong khi nuôi nấm cần lưu ý các yếu tố
Nhiệt độ từ 28 – 32
0
C; độ ẩm từ 85 – 90% và phải thoáng khí

SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 14

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
 Thủy phân: lượng axit sulfuric sử dụng là 5% dung dịch HCl , thời gian
thủy phân là 24h tại nhiệt độ 97 ± 3
0
C.
 Thanh trùng sản phẩm : có thể tiến hành bằng hai cách : đun trực tiếp hoặc
dùng hơi nước từ nồi hơi. Nhiệt độ thanh trùng từ 60 – 70
0
C.
2.1.1.4. Giới thiệu về cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận
Địa chỉ: 295/14/6 Kinh Dương Vương, phường An Lạc, quận Bình Tân.
Quy mô sản xuất khoảng 1,2 triệu chai/ năm
Số lượng công nhân là 40 người.
2.1.2. Những vấn đề môi trường trong sản xuất nước tương
2.1.2.1. Môi trường không khí
Do thời gian trước đây, khi còn sản xuất nước tương theo phương pháp hóa
giải, dùng acid để phân giải bánh dầu chiết xuất dịch tương, cùng với việc chưa
có công nghệ xử lý khí thải hoàn chỉnh đã dẫn đến một lượng hơi acid thừa thoát
vào không khí làm cho môi trường tại các nhà máy sản xuất và chế biến nước
tương bị ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động.
Hơi acid thừa có tác hại đến đường hô hấp và niêm mạc mắt. hít phải hơi
acid có thể bị nhiễm độc gây co thắt thanh quản, nặng hơn là viêm phế quản, đặc
biệt về lâu dài có thể bị phù phổi. Triệu chứng thường thấy ở người làm việc
trong môi trường acid tại các cơ sở sản xuất nước tương là ho.
Tuy gần đây, các cơ sở sản xuất đã chuyển sang sản xuất sạch hơn với
phương pháp lên men. Nhưng môi trường không khí vẫn chưa được cải thiện.
2.1.2.2. Chất thải rắn
Chất thải rắn từ quá trình sản xuất nước tương chủ yếu là bả thải. Bã chính

là bánh đậu đã qua phân giải chỉ còn lại xác đậu.
Bên cạnh đó, nguồn phát sinh chất thải rắn do quá trình sản xuất nước
tương còn tập trung ở giai đoạn đóng gói. Rác chủ yếu là các loại bao bì, nilon,
carton… Ngoài ra, rác thải sinh hoạt cũng góp phần đáng kể gây ô nhiễm.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất nước tương hiện nay đang trở
thành vấn nạn của các nhà sản xuất cũng như nhà quản lý môi trường bởi vì tính
chất gây ô nhiễm cao và khó xử lý của nó. Chính vì thế, cần xúc tiến tìm ra biện
pháp thu gom và xử lý thích hợp để loại bỏ những mầm bệnh, giữ cho môi trường
trong sạch.
2.1.2.3. Môi trường nước
Hầu hết các nhà máy, cơ sở sản xuất nước tương nói riêng và nước chấm nói
chung đều gây ô nhiễm môi trường nước bởi bởi nước thải của quá trình sản xuất.
Hiện tượng nước thải chứa lượng hợp chất hữu cơ cao được thải trực tiếp ra
hệ thống nước thải chung của khu dân cư hoặc trực tiếp vào các thủy vực gây ô
nhiễm nghiêm trọng là thực trạng chung của các nhà máy sản xuất nước tương.
Bên cạnh đó, nước thải của các quá trình sản xuất này cũng tác động trực
tiếp đến môi trường bởi yếu tố tạo mùi của nó.
Cho đến nay ở hầu hết các nhà máy, cơ sở sản xuất nước tương vừa và nhỏ
chưa có hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, nếu có cũng chỉ là xơ sài và không
đạt tiêu chuẩn.
2.2. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT NƯỚC TƯƠNG
2.2.1. Thành phần
Cũng giống như các ngành chế biến thực phẩm khác, nước thải của các nhà
máy sản xuất nước tương chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy chủ yếu là các
hydratecarbon, protein, cellulose và lipit. Muối là nguyên liệu quan trọng trong
sản xuất nước tương vì nó điều chỉnh vị và bảo quản sản phẩm.

Ngoài ra, trong nước thải của các nhà máy sản xuất nước tương còn chứa
một lượng các hóa chất để xúc rửa chai và vệ sinh thiết bị có dính các loại dầu
mỡ trong quá trình bảo trì máy móc.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 16

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
2.2.2. Tính chất
Nước thải sản xuất nước tương có một số tính chất đặc trưng như sau
Bảng 2.1.Tính chất chung của nước thải sản xuất nước tương
Thông số Đơn vị Giá trị giới hạn
pH - 4 – 5
BOD
5
mg/l 200 – 300
COD mg/l 300 - 600
SS mg/l 150 – 300
Tổng P mg/l ≤ 15
Tổng N mg/l ≤ 100
Matsushita Environment Airconditioning Eng. Co., Ltd.
Dựa vào bảng tính chất chung của nước thải sản xuất nước tương cho ta thấy
nước thải ra đã vượt mức chỉ tiêu cho phép khá cao, và trong thành phần của
nước thải có chứa chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cũng như các chất dinh
dưỡng cho vi sinh vật sử dụng. Môi trường nước thải có tính axit nhưng không
cao, vi sinh vật có thể hoạt động.
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP SINH HỌC NÓI CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG
BÙN HOẠT TÍNH NÓI RIÊNG
3.1.TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI
3.1.1.Khái niệm nước thải
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 17

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy tràn qua các
vùng đất ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia làm 3
loại :
 Nước thải sinh hoạt
 Nước thải công nghiệp
 Nước mưa tràn qua vùng đất ô nhiễm
Ngày nay, dân số gia tăng quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa ngày
càng mạnh mẽ, dẫn đến nhu cầu sử dụng nước rất lớn. Trong khi nguồn tài
nguyên nước lại không tăng lên, điều này làm suy giảm nghiêm trọng cả về chất
và lượng của nước.
3.1.1.1 Nước thải sinh hoạt
Là nước thải ra từ các hoạt động sống hằng ngày của con người như : nước
tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà… Chúng chứa khoảng
58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt
là hàm lượng các chất hữu cơ không bền sinh học cao như hydratcacbon, protein,
mỡ ; chất dinh dưỡng như photphat, nitơ ; vi trùng ; chất rắn và mùi.
Nước thải sinh hoạt phát sin từ các hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ, nhưng bố
trí trên địa bàn rất rộng, khó thu gom triệt để xếp vào loại nguồn phân tán.
3.1.1.2.Nước mưa chảy tràn qua các vùng đất ô nhiễm
Được hình thành do mưa và chảy ra từ đồng ruộng. Chúng bị ô nhiễm bởi
các chất vô cơ và hữu cơ khác nhau. Nước trôi qua khu vực dân cư, khu sản xuất
công nghiệp, có thể cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng … Còn nước
chảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn , thuốc sát trùng, phân bón …
Nước mưa chảy qua các khu rừng mang theo các chất hữu cơ động thực vật,
chất rắn lơ lửng do xói mòn đất… Các loại nước thải này theo tính chất phát sinh
như trên cũng thuộc loại nguồn phân tán.
3.1.1.3.Nước thải công nghiệp
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 18

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ. Các nguồn
nước thải bao gồm :
 Nước hình thành do phản ứng hóa học
 Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được
tách ra trong quá trình chế biến.
 Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm , thiết bị.
 Dung dịch nước cái.
 Nước chiết, nước hấp thụ.
 Nước làm nguội.
 Các loại nước khác : nước bơm chân không từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn,
hệ thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc…
Nước thải công nghiệp thường có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm
cao được thoát ra từ các công của nhà máy hoặc khu công nghiệp, nên được xếp
vào loại nguồn điểm.
3.1.2.Tính chất của nước thải
Nước thải chứa rất nhiều loại hợp chất khác nhau, với số lượng và nồng độ cũng
thay đổi rất khác nhau.Có thể phân loại tính chất nước thải như sau :
3.1.2.1.Tính chất vật lý
Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu : các chất
rắn, độ đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ và lưu lượng.

Các chất rắn bao gồm các dạng sau :

Các chất rắn hữu cơ : bao gồm C, H, O, N và có thể được chuyển
thành CO
2
và H
2

O khi cháy ở 550
0
.

Chất rắn vô cơ : phần còn lại sau khi đốt cháy hoàn toàn cặn, thu
được trên giấy lọc.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 19

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI

Chất rắn lơ lửng : loại chất rắn này thường bị giữ lại bởi các bể lọc
đệm với vật liệu xơ và có thể được phân loại nhỏ hơn : tổng các
chất rắn lơ lửng ( TSS) , các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi ( VSS) và
chất rắn lơ lửng cố định.

Các chất rắn tan : loại chất rắn này sẽ đi qua được các bể lọc và
cũng được phân loại thành : tổng hàm lượng các chất rắn tan được
(TDS), các chất rắn tan dễ bay hơi và các chất rắn tan cố định.

Màu : đây là một trong những thông số để xác định chất lượng nước. Nước
sạch thường không có màu, nước thải mới có màu hơi nâu sáng, tuy nhiên
nhìn chung màu nước thải thường là màu nâu xám có vẩn đục. Màu sắc
của nước thải sẽ bị thay đổi đáng kể nếu như nó bị nhiễm khuẩn, khi đó
nước thải sẽ có màu đen tối.

Độ đục : một trong những đặc điểm dễ nhận biết về sự ô nhiễm của nước,
đó chính là độ trong của nước, được xác định thông qua độ đục. Độ đục
của nước có được là do sự tồn tại các chất lơ lửng trong nước, như tảo, các
vi sinh vật, đất sét, bọt xà phòng, các chất tẩy rửa… Phương pháp thường
sử dụng để đo độ đục trong xử lý nước thải là phương pháp UV – Vis.


Mùi : mùi có được là do khí sinh ra từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ
hay một số chất được đưa thêm vào trong nước thải. Nước thải sinh hoạt
thông thường có mùi mốc, nhưng nếu nước thải bị nhiễm khuẩn thì nó sẽ
chuyển sang mùi trứng thối do sự tạo thành H
2
S trong nước.
3.1.2.2. Tính chất hóa học
Các hợp chất hữu cơ
 Protein : là hợp chất hữu cơ chứa nitơ với khối lượng phân tử lớn. Khi
protein hiện diện trong nước thải với số lượng lớn, quá trình phân hủy các
vi sinh vật trong nước thải sẽ xảy ra mạnh mẽ và gây ra mùi khó chịu.
Trong suốt quá trình phân hủy này, protein bị thủy phân thành amino axit,
và sau đó là amoni, H
2
S và cuối cùng là các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 20

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
 Dầu và mỡ : không tan trong nước nhưng lại bị hòa tan trong các dun môi
khác như dầu hỏa, cloroform và ete. Chúng là một trong những chất hữu
cơ ổn định nhất và không dễ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.
 Cacbonhydrat : Chúng gồm các chất hữu cơ như : tinh bột, xenlulo,
đường và chất xơ, với thành phần chính là C, H và O. Sản phẩm cuối cùng
của quá trình phân hủy cacbohydrat trong điều kiện không có oxy là các
axit hữu cơ, rượu và các chất khí ( CO
2
, H
2
S,…).

 Các chất tẩy rửa :ít tan trong nước và có thể gây hiện tượng nổi bọt trong
các nhà máy xử lý nước thải.
Các hợp chất vô cơ
 Độ pH : được xác định thông qua nồng độ H
+
. Tính axit của nước là một
trong những nguyên nhân gây nhiễm bẩn môi trường nước, do các trầm
tích thường giải phóng độc chất trong môi trường axit.
 Độ kiềm : đặc trưng cho khả năng trung hòa axit. Độ kiềm thực chất là
môi trường đệm ( để giữ pH trung tính) của nước thải trong suốt quá
trình xử lý sinh hóa.
 Clo : Clo tồn tại trong nước và nước thải chủ yếu ở dạng ion Cl
-
. Nồng
độ clo trong nước thải thường cao hơn trong nước nguyên chất.
 Nitơ : nitơ thường tồn tại ở các dạng : N hữu cơ, N – NH
3
, N – NO
2
, N –
NO
3
. Sự hiện diện của nitơ trong nước thải là cần thiết để đánh giá hiệu
quả xử lý nước thải bằng quá trình sinh học.
 Photpho : là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các tế bào sống và là
thành phần tự nhiên của nước thải.
 Lưu huỳnh : là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp protein.
Sunfat bị biến đổi sinh học thành sunfit, sau đó có thể kết hợp với hydro
tạo thành H
2

S, là độc chất đối với động thực vật.
 Các hợp chất gây độc : các chất này độc đối với hệ vi sinh vật và ảnh
hưởng đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 21

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
 Các kim loại nặng : chủ yếu được tìm thấy trong nước thải công nghiệp,
và chúng cũng có ảnh hưởng không tốt cho quá trình xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học.
3.1.2.3.Tính chất sinh học
Nói đến tính chất sinh học trong nước thải là đề cập đến các loài sinh vật
hiện diện trong nước thải, bởi vì chính sự vắng mặt, có mặt hay phát triển quá
mức của chúng sẽ chỉ ra được nguồn nước ở tình trạng như thế nào, có bị nhiễm
bẩn hay không. Các thành phần sinh học chính bao gồm :
 Các động vật nước
 Các thực vật nước
 Động vật nguyên sinh, vi khuẩn, virut…
3.2. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH
HỌC
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 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, các chất khí đơn giản và nước.
Cho đến nay, người ta xác định được rằng, các vi sinh vật có thể phân hủy
được tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ tổng
hợp nhân tạo. Mức độ phân hủy và thời gian phân hủy phụ thuộc trước hết vào
cấu tạo các chất hữu cơ, độ hòa tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng
khác.
Vi sinh vật có 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 ( tăng sinh khối ), đồng thời
làm sạch ( có thể là gần hoàn toàn ) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo
phân tán nhỏ. Do vậy, trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất
phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Đối với các tạp chất vô
cơ có trong nước thải thì phương pháp xử lý sinh học có thể khử các chất sunfit,
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 22

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
muối amon, nitrat … các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm của các quá
trình phân hủy này là khí CO
2
, nước, khí N
2
, ion sulfat…
3.2.1. Phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên
Phương pháp này dựa trên khả năng làm sạch sinh học trong môi trường đất
và hồ nước.
Dựa trên nguyên tắc đó, người ta chia nhóm các phương pháp sinh học xử lý
nước thải ra những phương pháp xủ lý như sau :
3.2.1.1.Phương pháp đồng tưới cộng đồng, đồng tưới nông nghiệp và
đồng lọc
Người ta sử dụng đồng tưới cộng đồng như một biện pháp tổ hợp các quá
trình làm sạch. Ở đây sẽ xảy ra hàng loạt các quá trình háo học, vật lý và sinh học
rất phức tạp.
Việc sử dụng đồng tưới sinh học bao gồm hai mục đích chính như sau :
 Xử lý và làm sạch nước thải.
 Tận dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để trồng trọt.
Tuy nhiên, cũng cần phải hiểu rằng, không phải tất cả các loại nước thải nào
cũng có thể sử dụng phương pháp này được. Vì rằng nhiều loại nước thải chứa rất
nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt là chứa nhiều kim loại nặng hay các chất độc

nguy hiểm. Những loại nước thải thuộc loại này không thể xử lý theo phương
pháp đồng lọc này được mà phải áp dụng những phương pháp rất đặc biệt để loại
trừ chúng ra khỏi nước thải. Nếu sử dụng phương pháp đồng tưới công cộng mà
không tính đến ảnh hưởng độc hại của nước thải sẽ gây ra những tác hại rất
nghiêm trọng cho sức khỏe cộng đồng dân chúng xung quanh vùng xử lý.
Phương pháp đồng tưới công cộng thích hợp để xử lý nước thải sinh hoạt
hay nước thải công nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ, không chứa vi sinh vật gây
bệnh và kim loại nặng.
3.2.1.2.Hồ sinh học
Hồ sinh học là hồ chứa nước thải được thiết kế sao cho các quá trình tự làm
sạch tự nhiên phát huy tối đa khả năng hoạt động của chúng. Hồ sinh học được áp
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 23

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
dụng rộng rãi hơn đồng lọc và đồng tưới. Ưu điểm lớn nhất của hồ sinh học là
chúng chiếm diện tích nhỏ hơn đồng lọc sinh học. Ngoài những lợi ích trên , hồ
sinh học còn có tác dụng hữu ích sau:
 Nuôi trồng thủy sản như nuôi tảo để làm thực phẩm gia súc hay thức ăn
cho cá ( cá chép, cá rô phi).
 Cung cấp nước cho trồng trọt
 Điều hòa dòng chảy trong mùa mưa và hệ thống thoát nước ở đô thị
 Không đòi hỏi chi phí cao
 Bảo trì, điều hành đơn giản.
3.2.2.Phương pháp sinh học xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo
Các phương pháp sinh học xử lý nước trong điều kiện tự nhiên có nhiều
nhược điểm như:
Quá trình xử lý hay quá trình hoạt động của sinh vật trong nước cần xử lý
không được kiểm soát chặt chẽ.
Hiệu suất xử lý theo phương pháp này thường không cao do sự không ổn
định về số lượng và số loài VSV tự nhiên có trong nước thải.

Các yếu tố khác như nhiệt độ, pH cũng không đồng nhất trong quá trình xử
lý.
Trong khi đó, phương pháp sinh học xử lý nước trong điều kiện nhân tạo có
những ưu điểm :
Toàn bộ quá trình sinh học xảy ra trong thiết bị kín, do đó ta hoàn toàn có
thể kiểm soát được lượng khí thải sinh ra.
Chất lượng nước sau xử lý đảm bảo theo các tiêu chuẩn hiện hành và hoàn
toàn ổn định.
3.2.2.1.Phương pháp kỵ khí
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do quần thể vi
sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxy không khí, sản phẩm cuối cùng
là hỗn hợp khí có CH
4
, CO
2
, N
2
, H
2
,… trong đó có tới 65% là CH
4
( khí metan).
Vì vậy, quá trình này cũng có thể gọi là quá trình lên men metan và quần thể vi
sinh vật được gọi tên chung là các vi sinh vật metan.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 24

Đồ án tốt nghiệp GVHD:Th.S VÕ HỒNG THI
Các vi sinh vật kỵ khí sử dụng một phần chất hữu cơ trong nước thải hoặc
môi trường để xây dựng tế bào, tăng sinh khối. Người ta đã tính toán lượng chất
hữu cơ dùng cho mục đích này chỉ khoảng 10% so với tổng số các chất hữu cơ.

Do vậy, lượng bùn hoạt tính hình thành trong phân hủy kỵ khí là rất thấp.
Người ta áp dụng phương pháp xử lý kỵ khí để xử lý các loại bã cặn chất
thải công nghiệp, sinh hoạt cũng như các loại nước thải đậm đặc có hàm lượng
chất bẩn hữu cơ cao : BOD đến 10 – 30 (g/l)
Một số công trình xử lý sinh học kỵ khí điển hình:
 Bể tự hoại: Được xây dựng bằng các cấu kiện betông đúc sẵn, gạch đá…
một ngăn hay nhiều ngăn với chức năng : lắng và lên men cặn lắng,
thường dùng cho các hộ gia đình. Bể tự hoại cũng được sử dụng trong xử
lý cặn bùn của hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian
lưu bùn từ 1 – 2 tháng, bùn được nâng nhiệt đến 35
0
C và đáy bể có ván
tháo cặn. Quá trình phân hủy bùn cặn được tăng cường khi bùn được
khuấy trộn.
 Bể lắng 2 vỏ: Được xây bằng gạch hoặc bêtông cốt thép hình tròn hay chữ
nhật, có đáy hình nón hay hình chóp cụt để chứa và phân hủy bùn cặn. Bể
lắng 2 vỏ có chức năng tương tự như bể tự hoại, nhưng có công suất lớn
hơn. Phía trên bể là các máng lắng đóng vai trò như bể lắng ngang. Nước
chuyển động chậm qua máng lắng. Bùn lắng theo khe trượt xuống ngăn
lên men, phân hủy và ổn định bùn cặn. Bể lắng 2 vỏ được sử dụng cho các
công trình xử lý nước thải sinh hoạt có công suất nhỏ và trung bình (Q <
10000m
3
/ngày đêm). Bùn cặn lưu tron bể từ 1 – 6 tháng. Hiệu suất lắng từ
55 – 60 %. Tất cả các trạm xử lý nước thải và công nghiệp đều có thể sử
dụng công trình này.
 Bể metan: được xây bằng bêtông cốt thép hình trụ, đáy và nắp hình nón.
Bể được sử dụng để phân hủy cặn lắng từ bể lắng I & II cũng như bùn hoạt
tính dư của trạm xử lý nước thải. Ngoài ra, bể còn được dùng để phân hủy
rác nghiền, phế thải rắn hữu cơ. Các trạm xử lý nước thải đều có thể sử

dụng công trình này.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Hải Trang 25