Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý BOD của nước thải Khu công nghiệp Suối Dầu huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa trên mô hình bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.59 MB, 72 trang )

PHAN THỊ THUẬN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ BOD CỦA
NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP SUỐI DẦU HUYỆN
CAM LÂM, TỈNH KHÁNH HÒA TRÊN MÔ HÌNH BÙN
HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ AEROTANK

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

GVHD: PGS. TS. NGƠ ĐĂNG NGHĨA

Nha Trang, 06/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MƠI TRƢỜNG


i

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian 4 năm học tập tại trường Đại Học Nha Trang em đã
được quý thầy cô Viện Công nghệ sinh học và Môi trường trang bị cho em rất
nhiều kiến thức quý báu giúp em vững bước hơn trên con đường em đã chọn.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã hết lòng giảng dạy truyền đạt những
kiến thức hữu ích trong suốt quá trình học tập cũng như động viên góp ý giúp
em hoàn thành bài đồ án này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Ngô Đăng Nghĩa đã tận

tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Trong quá trình thực hiện đồ án em cũng đã nhận được nhiều sự động viên
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện của các anh tại Trung Tâm xử lý nước thải Khu
Công nghiệp Suối Dầu huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa hoàn thành bài đồ án
này.
Cuối cùng xin gửi lời tri ân đến cha mẹ, anh em trong gia đình luôn động
viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ
án này, xin cám ơn đến bạn bè trong tập thể lớp 51CNMT đã cùng tôi chia sẽ
kinh nghiệm kiến thức trong thời gian qua.
Bài báo cáo còn nhiều thiếu sót, Kính mong các Thầy Cô chỉ bảo để bài báo
cáo này được hoàn chỉnh hơn.

Nha Trang, ngày 26 tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Phan Thị Thuận

ii

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN 3
1.1 Nƣớc thải và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải 3

1.1.1 Nước thải 3
1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải 6
1.2 Nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản 14
1.2.1 Nước thải nhà máy chế biến thủy sản 14
1.2.2 Một số công nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản 19
1.3 Tổng quan về khu công nghiệp Suối Dầu và Trung Tâm xử lý nƣớc thải
Khu công nghiệp Suối Dầu 24
1.3.1 Tổng quan về Khu công nghiệp Suối Dầu 24
1.3.2 Tổng quan về Trung Tâm xử lý nước thải Khu công nghiệp Suối Dầu 29
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 31
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 31
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
3.1 Quy trình xử lý nƣớc thải của Trung Tâm xử lý nƣớc thải Khu công nghiệp
Suối Dầu 32
3.1.1 Quy trình công nghệ xử lý nước thải của Trung Tâm xử lý nước thải Khu
công nghiệp Suối Dầu 32
3.1.2 Đặc tính của nước thải đầu ra 38
3.2 Đánh giá và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý BOD của bể
aerotank 39
3.2.1 Hiệu quả xử lý BOD của bể aerotank: 39
3.2.2 Biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý BOD cho bể aeroank 41
3.3 Mô hình thí nghiệm bể aerotank 42
3.3.1 Cơ sở nghiên cứu 42
3.3.2 Mục đích nghiên cứu 42

iii

3.3.3 Bố trí thí nghiệm 42
3.3.4 Tiến hành thí nghiệm 45
3.3.5 Kết quả thí nghiệm 47
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD (Biological Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh học
COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học
DO (Demand Oxygen): Oxy hòa tan
UASB (Up flow Anaerobic Sludge Banket): Kỵ khí kiểu đệm bùn dòng chảy
ngược
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
DS (Dissolved Solid): Chất rắn hòa tan
TDS (Total Dissolved Solid): Tổng chất rắn hòa tan
SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng
TSS (Total Suspended Solid): Tổng chất rắn lơ lửng
TS (Total Solid): Chất rắn tổng cộng
VS (Volatile Solid): Chất rắn bay hơi
MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid): Nồng độ chất rắn lơ lửng
dễ bay hơi
VSS (Volatile Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi
MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid): Nồng độ chất rắn lơ lửng

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các tác nhân ô nhiễm chính trong nước thải của một số ngành công
nghiệp 4
Bảng 1.2 Những thông số ô nhiễm tiêu biểu của nước thải trong chế biến thủy sản 18

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu của nước thải đầu vào của Trung Tâm xử lý nước thải Khu
công nghiệp Suối Dầu. 30
Bảng 3.1: Kích thước bể aerotank 35
Bảng 3.2: Kích thước mương hòa trộn bùn 36
Bảng 3.3: Kích thước bể tái sinh bùn 37
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu của nước thải đầu ra của Trung Tâm xử lý nước thải Khu
công nghiệp Suối Dầu 38
Bảng 3.5: Thông số BOD
5
đầu ra và đầu vào của bể aerotank trong hệ thống xử lý
nước thải Khu công nghiệp Suối Dầu 39
Bảng 3.6: Thông số cho bể aerotank mô hình 42
Bảng 3.7: Thông số mô hình bể aerotank 45
Bảng 3.8: Hiệu quả xử lý BOD5` của ngày 11/4/2013 47
Bảng 3.9: Hiệu quả xử lý BOD5 của ngày 17/4/2013 47
Bảng 3.10: Hiệu quả xử lý BOD
5
của ngày 26/4/2013 47
Bảng 3.11: Hiệu quả xử lý trung bình 48
Bảng 3.12: Hiệu quả xử lý BOD
5
của ngày 26/4/2013 ở trường hợp sục khí liên tục
và gián đoạn 50
Bảng 3.13: Hiệu quả xử lý BOD
5
của ngày 3/5/2013 ở trường hợp sục khí liên tục
và gián đoạn 50
Bảng 3.14: Hiệu quả xử lý BOD
5
của ngày 11/5/2013 ở trường hợp sục khí liên tục

và gián đoạn 50
Bảng 3.15: Hiệu suất xử lý BOD
5
trung bình ở trường hợp sục khí liên tục và gián
đoạn. 50

vi

DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ

Sơ đồ 1.1: Quy trình chế biến cá đã lóc xương 16
Sơ đồ 1.2: Quy trình xử lý nước thải 1 của nhà máy chế biến thủy sản 20
Sơ đồ 1.3: Quy trình xử lý nước thải 2 của nhà máy chế biến thủy sản. 23
Sơ đồ 1.4 Quy trình chế biến thủy sản chung của các công ty 28
Hình 1.1: Bản đồ Khu công nghiệp Suối Dầu 26
Hình 3.1: Bể aerotank tại Trung Tâm xử lý nước thải KCN Suối Dầu 36
Hình 3.2 : Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD của bể aerotank trong hệ thống xử
lý nước thải Khu Công nghiệp Suối Dầu. 40
Hình 3.3: Thùng chứa nước thải 45
Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD theo thời gian. 48

1

LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài:
Thủy sản đang là một trong những thực phẩm được nhiều người trên thế
giới ưa dùng. Tuy nhiên không phải đất nước nào cũng có sẵn nguồn thủy sản
từ biển mà họ phải nhập khẩu từ các nước khác. Do vậy, nhiều công ty chế biến
thủy sản đã ra đời để chế biến và bảo quản thủy sản thành những sản phẩm
khác nhau. Quá trình chế biến và bảo quản thủy sản dẫn đến các vấn đề môi
trường, đặc biêt là nước thải có chứa hàm lượng các chất hữu cơ có nồng độ
cao, nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước
ngầm, đất, không khí…Vì vậy nước thải sinh ra từ quá trình chế biến và bảo
quản thủy sản cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường.
Việt Nam cũng nằm trong xu hướng chung của thế giới. Trong nhiều năm
qua, hàng thủy sản luôn là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của
nước ta ra thị trường thế giới. Việc này đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho nước
ta, nhưng bên cạnh đó cũng để lại nhiều vấn đề cần quan tâm như đầu ra,
nguyên liệu, công nghệ kỹ thuật chế biến và đặc biệt là nước thải từ các công ty
chế biến. Đây là một trong những vấn đề đang được quan tâm không những ở
Việt Nam mà còn trên cả thế giới.
Khu công nghiệp Suối Dầu với 17 doanh nghiệp chế biến thủy sản xuất
khẩu đêm lại công ăn việc làm cho hàng nghìn lao động và lợi ích cho Khu
công nghiệp và tỉnh Khánh Hòa. Tuy nhiên, nước thải từ các doanh nghiệp này
đang là vấn đề nhức nhối đối với Ban lãnh đạo Khu công nghiệp cũng như các
doanh nghiệp. Hiện nay Khu công nghiệp có Trung Tâm xử lý nước thải với hệ
thống có công suất thiết kế 5000m
3
/ngày.đêm đã đáp ứng phần nào nhu cầu xử
lý nước thải của Khu công nghiệp. Tuy nhiên, qua quá trình tìm hiểu sơ bộ có

thể thấy một số công trình trong hệ thống xử lý còn nhiều hạn chế, trong đó bể
aerotank hoạt động chưa hiệu quả, cụ thể lượng BOD
5
ở đầu ra còn cao. Vì vậy
đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý BOD của nước thải Khu công

2

nghiệp Suối Dầu huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa trên mô hình bùn hoạt tính
hiếu khí aerotank” được cho là cần thiết, cấp bách trước hiện trạng ô nhiễm
nước thải chế biến thủy sản tại Khu công nghiệp Suối Dầu.
Mục đích nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý BOD của nước thải Khu công
nghiệp Suối Dầu huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa trên mô hình bùn hoạt tính
hiếu khí aerotank” nhằm mục đích: Đánh giá hiệu quả xử lý BOD
5
trong bể
aerotank.
Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Hệ thống xử lý nước thải của Trung Tâm xử
lý nước thải Khu công nghiệp Suối Dầu.
Ý nghĩa của đề tài
Đề tài sẽ đánh giá được hiệu suất xử lý BOD thực tế của bể aerotank trong
hệ thống xử lý nước thải của Trung Tâm xử lý nước thải Khu công nghiệp Suối
Dầu từ đó đưa ra giải pháp cải tạo nâng cao hiệu quả xử lý BOD cho bể. Sau
khi cải tạo hệ thống thì hàm lượng BOD của nước thải đầu ra đạt TCVN

40:2011 cột A, giúp công ty thực hiện đúng quy định của nhà nước về bảo vệ
môi trường.

3

Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1 Nƣớc thải và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
1.1.1 Nƣớc thải
1.1.1.1 Định nghĩa và phân loại nƣớc thải
Nước thải là nước đã qua sử dụng cho các hoạt động của con người (ăn
uống, tắm giặt, vệ sinh, giải trí, sản xuất công - nông nghiệp,…) chứa các chất
bẩn (vô cơ, hữu cơ,…) làm thay đổi tính chất hóa – lý – sinh so với ban đầu.
 Tùy theo nguồn gốc phát sinh người ta phân biệt thành các loại nước thải
chủ yếu:
a. Nước thải sinh hoạt: Nước thải từ các khu dân cư, khu thương mại, công sở,
trường học,…là nước đã qua sử dụng cho các sinh hoạt hàng ngày của con
người.
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm hai loại:
 Nước thải nhiễm bẩn do chất thải bài tiết của con người từ các phòng vệ
sinh.
 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các
chất rửa trôi kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Lượng nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi rất lớn, tùy thuộc vào
mức sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng
nước được cấp. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng biểu thị
bằng các chất lắng hoặc BOD

5
có 1 mối tương quan nhất định.
b. Nước thải công nghiệp: là loại nước thải sau các quá trình sản xuất, đặc điểm
của loại nước thải này phụ thuộc vào từng loại hình công nghiệp. Đặc tính ô
nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào loại
hình công nghiệp và chế độ công nghiệp lựa chọn.
Trong xí nghiệp công nghiệp, nước thải công nghiệp gồm:
 Nước thải công nghiệp quy ước sạch: là loại nước thải sau khi được sử dụng
để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà.

4

 Loại nước thải công nghiệp nhiễm bẩn đặc trưng của công nghiệp đó và cần
xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thoát nước chung hoặc vào nguồn
nước tùy theo mức độ xử lý.
Thành phần gây ô nhiễm chính của nước thải công nghiệp là các chất vô cơ,
các chất hữu cơ dạng hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị, các chất
hữu cơ khó bị phân hủy sinh học hay bền vững sinh học, một số chất hữu cơ có
thể gây độc hại cho thủy sinh vật, các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học
tương tự như trong nước thải sinh hoạt.
Bảng 1.1: Các tác nhân ô nhiễm chính trong nước thải của một số ngành công
nghiệp [1]
Công nghiệp
Tác nhân ô nhiễm
Giấy và bột giấy
Chất hữu cơ, độ kiềm, màu

Thuộc da
Chất hữu cơ, SS, màu, kim loại nặng, dầu mỡ
Dệt nhuộm
Chất hữu cơ, màu, TDS, kim lại độc, độ kiềm
Bia
Chất hữu cơ, chất dinh dưỡng (N,P), SS
Chế biến thủy sản
Chất hữu cơ, các dạng nitơ, SS, mùi
Sản xuất phân bón hóa học
NH
4
+
, NO
3
-
, TDS, Ure
Hóa dầu
Chất hữu cơ, dầu mỡ, phenol, TSS

c. Nước thải nông nghiệp hay nước chảy tràn đồng ruộng: Nước thải chảy ra từ
các cánh đồng, là nước sau khi sử dụng để tưới cây hay nước mưa chảy tràn
qua.
d. Nước thải tự nhiên: Đây thực chất là một loại nước quý nhưng do không khí
bị ô nhiễm trên quy mô toàn cầu nên khi rơi xuống mặt đất nước mưa đã bị
nhiễm bẩn đáng kể. Nước mưa đầu mùa thường có hàm lượng chất bẩn rất cao.
 Về mặt quản lý môi trường người ta chia nước thải thành 2 nhóm
nguồn:
 Các nguồn thải xác định hay nguồn thải điểm: là những nguồn thải mà có
thể xác định chính xác vị trí xả thải, lưu lượng và đặc điểm.

5

 Các nguồn thải phân tán hay nguồn thải không điểm: là những nguồn thải
mà không thể hoặc khó xác định được chính xác vị trí xả thải, lưu lượng và đặc
điểm.
1.1.1.2 Những tác động của nƣớc thải đối với nguồn tiếp nhận
- Xuất hiện các chất nổi trên mặt nước hoặc có cặn lắng: Các hiện tượng
nhiễm bẩn này thường do nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm hoặc
nước thải sản xuất của các xí nghiệp có chứa dầu mỡ và các sản phẩm mỡ.
Chúng tạo nên lớp màng dầu, mỡ nổi trên mặt nước và nếu cặn nặng thì lắng
xuống đáy. Chúng làm cho nước có mùi vị đặc trưng và làm giảm lượng oxy
trong nước nguồn. Với hàm lượng dầu 0,2-0,4mg/l sẽ làm cho nước có mùi
dầu. Khử mùi dầu là một việc làm khó khăn. Tôm cá sống trong nước bị nhiễm
bẩn do các sản phẩm dầu mỡ có tốc độ sinh trưởng rất kém, thậm chí không
sinh trưởng được và thịt của chúng có mùi dầu.
- Thay đổi tính chất lý học: Nguồn tiếp nhận nước thải sẽ bị đục, có màu,
có mùi do các chất thải đưa vào hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo, sinh
vật phù du,…tạo nên.
- Thay đổi thành phần hóa học: Tính chất hóa học của nguồn nước tiếp
nhận sẽ bị thay đổi phụ thuộc vào loại nước thải đổ ra. Hiện tượng này tạo ra là
do nước thải mang tính axit hoặc kiềm hoặc chứa loại hóa chất làm thay đổi
thành phần và hàm lượng các chất có sẵn trong thủy vực.
- Lượng oxy hòa tan trong nước bị giảm: Hàm lượng oxy hòa tan trong
nguồn nước tiếp nhận bị giảm do tiêu hao oxy để oxy hóa các chất hữu cơ do
nước thải đổ vào. Hiện tượng giảm hàm lượng oxy hòa tan (<4mg/l) trong
nước gây ảnh hưởng xấu cho các loài thủy sinh vật.

- Xuất hiện hoặc làm tăng các loại vi khuẩn gây bệnh: Nước thải kéo theo
các loại vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận làm suy giảm chất lượng
đối với việc cung cấp nước cho các mục đích đặc biệt là mục đích sinh hoạt.

6

1.1.2 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất
khác nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những
hợp chất tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ những tạp chất đó, làm sạch
lại nước và có thể đưa đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng. Để đạt được những mục
đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn
phương pháp xử lý thích hợp.
Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải như sau:
 Xử lý bằng phương pháp cơ học
 Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học
 Xử lý bằng phương pháp sinh học
 Xử lý bằng phương pháp tổng hợp
1.1.2.1 Phƣơng pháp xử lý cơ học
Trong nước thải thường có cá tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo như
rơm cỏ, gỗ mẩu, bao bì, chất dẻo, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát, sỏi, các vụn gạch
ngói…Ngoài ra, còn có các loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tùy
theo kích cỡ, các hạt huyền phù được chia thành hạt chất rắn lơ lửng có thể
lắng được, hạt chất rắn keo được khử bằng đông tụ.

Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp (trừ
hạt dạng chất rắn keo).
Các phương pháp xử lý cơ học như: Song chắn rác, lưới lọc, lắng cát, bể
điều hòa, bể lắng, lọc cơ học, tách dầu mỡ…
1.1.2.2 Phƣơng pháp xử lý hóa lý và hóa học
Các phương pháp xử lý hóa và hóa lý được sử dụng rộng rãi trong kiểm
soát ô nhiễm nước thải công nghiệp, đặc biệt khi cần phải xử lý ở mức cao
hoặc cần phải quay vòng nước. Phương pháp này được dùng để thu hồi các
chất hoặc khử các chất độc, các chất có ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm
sạch sinh hóa sau này.

7

Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa
lý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất thêm vào. Những phản ứng diễn ra có thể
là phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng
phân hủy chất độc hại.
Một số phương pháp xử lý hóa lý và hóa học là: Trung hòa, keo tụ, hấp phụ,
tuyển nổi, trao đổi ion, khử khuẩn…
1.1.2.3 Phƣơng pháp xử lý 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.
Việc phân loại các phương pháp xử lý sinh học có thể dựa trên đối tượng xử
lý, điều kiện về oxy, dạng tồn tại của vi sinh vật trong hệ xử lý…

Theo điều kiện oxy, người ta chia thành các loại sau:
a. Quá trình hiếu khí: quá trình xử lý sinh học xảy ra với sự có mặt của O
2
.
Khi nước thải đi vào hệ thống xử lý sinh học, các chất thải hữu cơ sẽ được
hấp phụ và vận chuyển qua màng tế bào vi khuẩn, chịu sự chuyển hóa nội bào.
Trong điều kiện hiếu khí, xảy ra 3 quá trình chuyển hóa nội bào được biểu
diễn bằng các phương trình phản ứng sau:
 Quá trình oxy hóa (dị hóa):

 Quá trình tổng hợp tế bào (đồng hóa):

(Tế bào vi khuẩn mới)
(C
x
H
y
O
z
N)
Vi khuẩn
CO
2
+ H
2
O + NH
3
+ …+ Năng lượng

(C
x
H
y
O
z
N) + O
2

Chất thải hữu cơ
Vi khuẩn
Năng lượng
C
5
H
7
NO
2
+ CO
2
+ H
2
O
(tế bào vi khuẩn mới)

8

 Quá trình hô hấp nội sinh :

Như vậy sự chuyển hóa của chất thải hữu cơ qua hệ xử lý hiếu khí có thể
tóm tắt như sau:
Tùy theo phương thức tồn tại của các vi sinh vật trong hệ xử lý, người ta
chia thành:
 Các quá trình xử lý thể lơ lửng - trong đó các vi sinh vật sinh trưởng và phát
triển dưới dạng bông bùn lơ lửng và chuyển động theo dòng nước thải - tiêu
biểu là quá trình bùn hoạt tính.
 Các quá trình xử lý thể bám - trong đó các vi sinh vật sinh trưởng và phát
triển dính bám trên bề mặt vật liệu mang - tiêu biểu là quá trình lọc nhỏ giọt
(hay lọc sinh học).
Nhu cầu oxy cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ được cung cấp bằng các
thiết bị sục khí hay làm thoáng nhân tạo hoặc tận dụng sự thông khí tự nhiên.
 Bùn hoạt tính hiếu khí:
Trong nước thải, sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu
tăng trưởng, sinh sản và phát triển. Nước thải bao giờ cũng có các hạt chất rắn
lơ lửng khó lắng. Các tế bào vi khuẩn sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát
triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn
thể hiện bằng BOD. Các hạt bông này nếu được thổi khí và khuấy đảo sẽ lơ
lửng trong nước và dần được lớn dần lên do hấp phụ nhiều hạt chất rắn lơ lửng
(C
5
H
7
NO
2
) + 5O

2

5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ Năng lượng
Chất hữu
cơ
Vi khuẩn
O
2

CO
2
+ NH
3
+…(giải phóng khỏi nước
thải)
Sinh khối (tách lắng khỏi nước thải)
Phần chất hữu cơ dư (nước thải sau xử
lý)

9

nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc. Những hạt bông
này khi ngừng thổi khí hoặc các chất hữu cơ làm cơ chất dinh dưỡng cho vi
sinh vật trong nước cạn kiệt chúng sẽ lắng xuống đáy bể hoặc hồ thành bùn.
Bùn này được gọi là bùn hoạt tính.
Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết
lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng ở trong nước.
Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 đến 150µm. Những
bông này gồm các vi sinh vật sống và cặn rắn. Những vi sinh vật sống ở đây
chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật
nguyên sinh, giun…Các vi khuẩn đóng vai trò trong quá trình bùn hoạt tính
thuộc các chi (genus), Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter,
Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, Sphaerotilus…và cả
2 vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter.[8]
Bùn hoạt tính lắng xuống là “bùn già”, hoạt tính giảm. Nếu được hoạt hóa
(trong môi trường thích hợp có sục khí đầy đủ) sẽ sinh trưởng trở lại và hoạt
tính được phục hồi.
Khi cân bằng dinh dưỡng cho vi sinh vật trong nước thải cần quan tâm tới
tỷ số BOD
5
:N:P. Tỷ số này được đề xuất là 100:5:1 đối với các công trình hiếu
khí tích cực và 200:5:1 trong trường hợp hiếu khí dài ngày. [8]
Nhiều hợp chất hóa học có tác dụng gây độc đối với hệ vi sinh vật của bùn
hoạt tính, ảnh hưởng đến hoạt động sống của chúng, thậm chí làm chúng bị
chết. Với nồng độ cao các chất phenol, formaldehyt và các chất sát khuẩn cũng
như các chất bảo vệ thực vật sẽ làm biến tính protein của tế bào chất hoặc tác
dụng xấu lên thành tế bào.
Để phát huy được vai trò của bùn hoạt tính, trong các quy trình công nghệ
chúng ta phải quan tâm đến: nồng độ oxy hòa tan trong nước hay là điều kiện
hiếu khí (có thể làm tăng mặt thoáng của hồ, bể chứa hoặc sục khí và khuấy

cưỡng bức), nồng độ và tuổi của bùn hoạt tính, các chất gây độc cho vi sinh vật
nước hay trong bùn hoạt tính,…cùng pH, nhiệt độ nước thải.

10

Sơ đồ của quá trình bùn hoạt tính:

Về mặt công nghệ, xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính gồm các công đoạn
sau:
 Khuấy trộn đều nước thải cần xử lý với bùn hoạt tính trong bể phản ứng (bể
aerotank).
 Thông khí bằng khí nén hay khuấy trộn bề mặt hỗn hợp nước thải và bùn
hoạt tính trong thời gian đủ dài để cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa
 Lắng để làm trong nước thải và tách bùn bằng bể lắng bậc 2
 Tái sinh bùn hoạt tính (nếu có) và tuần hoàn lại một lượng bùn hoạt tính
vào bể phản ứng để trộn với nước thải
 Xả bùn dư và xử lý bùn.
Có một số cách phân loại quá trình bùn hoạt tính:
 Theo tải lượng bùn – có loại tải trọng cao, tải trọng trung bình và tải trọng
thấp.
 Theo phương thức tái sinh bùn hoạt tính – có loại có bể lắng tái sinh riêng
và loại không có bể tái sinh.
 Lọc nhỏ giọt:
Hệ lọc nhỏ giọt gồm có tháp lọc và bể lắng. Sơ đồ của một hệ lọc nhỏ giọt
đơn giản được mô tả:

Bể sục khí
Bể
lắng
Nước thải vào
Nước thải sau xử lý
Bùn hồi lưu (bùn hoạt tính)
Bùn thải
Nước thải
Tháp
lọc
Bể
lắng
Nước thải sau xử lý

11

Các chất hữu cơ được hấp phụ lên một lớp màng sinh học hay lớp nhầy tạo
thành trên bề mặt môi trường bám (hay vật liệu lọc).
Ở lớp ngoài màng nhầy (0,1-0,2mm) xảy ra sự phân hủy sinh học các chất
hữu cơ bởi các vi sinh vật hiếu khí.
Oxy không thể khuếch tán vào sâu nên tạo ra một môi trường kỵ khí ở gần
bề mặt vật liệu lọc và ở đó xảy ra sự phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ.
Khi vi sinh vật sinh trưởng, độ dày lớp nhầy tăng lên dần. Khi độ dày đạt

đến mức mà các chất hữu cơ được hấp phụ sẽ được đồng hóa trước khi nó tiếp
cận tới bề mặt vật liệu, do không có nguồn cơ chất ngoài cho tổng hợp tế bào,
các vi sinh vật gần bề mặt sẽ đi vào pha sinh trưởng nội sinh và mất khả năng
dính vào bề mặt. Dòng chất lỏng chảy qua sẽ cuốn theo lớp màng cũ, một lớp
màng mới sẽ bắt đầu phát triển.
Các vi sinh vật trong tháp lọc gồm có các vi khuẩn, nấm, tảo, động vật
nguyên sinh, cả hiếu khí, kỵ khí và tùy nghi. Ngoài ra còn có các động vật cao
hơn như giun, ấu trùng, ốc sên…
b. Quá trình kỵ khí: quá trình xử lý sinh học xảy ra vắng mặt oxy.
Các phản ứng biểu thị cho các quá trình xảy ra trong một hệ xử lý kỵ khí
gồm:
 Quá trình phân hủy (dị hóa):

 Quá trình tổng hợp tế bào (đồng hóa):

Tế bào vi khuẩn mới

(C
x
H
y
O
z
N
t
S)
Chất hữu cơ
CH

4
+ CO
2
+ H
2
S + NH
3
+…+Năng lượng
Vi khuẩn
(C
x
H
y
O
z
N
t
S)
Chất hữu cơ

Vi khuẩn
C
5
H
7
NO
2

Tế bào vi khuẩn mới

12

 Quá trình phân hủy nội sinh:
Như vậy sự chuyển hóa của chất thải hữu cơ qua hệ xử lý kỵ khí có thể tóm tắt:

Từ phương thức tồn tại của các vi sinh vật trong hệ xử lý, người ta cũng
chia thành:
 Các quá trình xử lý kỵ khí thể lơ lửng – trong đó vi sinh vật sinh trưởng và
phát triển dưới dạng bông bùn lơ lửng và chuyển động theo dòng nước thải –
tiêu biểu như quá trình phân hủy kỵ khí trộn đều, quá trình UASB.
 Các quá trình xử lý thể bám - trong đó vi sinh vật sinh trưởng và phát triển
dính bám cố định trên bề mặt vật liệu mang – tiêu biểu là quá trình lọc kỵ khí.
 Quá trình UASB:
Sơ đồ quá trình UASB:

Chất hữu cơ

Vi khuẩn
Không có
O
2

CO
2
+ CH

4
+ H
2
S +…(thoát khỏi
nước thải)

Sinh khối (bùn, lắng tách khỏi nước
thải)

Phần chất hữu cơ dư (nước thải sau
xử lý)
C
5
H
7
NO
2

Vi khuẩn
CH
4
+ CO
2
+ NH
3
+ Năng lượng

13

Nước thải được đưa vào bể từ dưới đáy thiết bị, chảy ngược lên qua lớp
đệm bùn. Lớp này gồm các hạt bùn – tạo thành bởi sinh khối và vi khuẩn hoạt
động bám vào nhau. Sự phân hủy chất hữu cơ sẽ xảy ra khi nước thải chảy qua
lớp đệm này.
Khí tạo thành (CH
4
và CO
2
) kéo theo các hạt bùn nổi lên bề mặt rồi va
chạm vào thành bể tách pha rắn – khí dạng hình nón lật ngược. Các bọt khí
bám vào các hạt bùn được giả phóng, khí thoát lên được thu vào bể thu gom
khí, các hạt bùn lại rơi trở lại lớp đệm bùn.
Khí tạo ra còn có tác dụng xáo trộn để giữ cho lớp bùn luôn được ổn định.
Ngoài ra để duy trì lớp đệm bùn, tốc độ dòng nước thải phải ở mức 0,6-0,9m/h.
 Lọc kỵ khí:
Đây là phương pháp xử lý kỵ khí nước thải trên cơ sở sinh trưởng dính bám
với vi khuẩn kỵ khí trên các giá mang, tương tự hệ lọc nhỏ giọt trong xử lý
hiếu khí. Quá trình xử lý với sinh trưởng gắn kết cũng được dùng để khử nitrat.
Trong phương pháp này lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật
liệu làm giá mang bằng chất dẻo, có dòng nước đẩy chảy qua.
c. Quá trình sinh học trong điều kiện tự nhiên:
Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và
nguồn nước. Việc xử lý nước thải dựa trên cơ sở các công trình: cánh đồng
tưới, bãi lọc, ao hồ sinh học…
Việc xử lý nước thải trên cánh đồng tưới, bài lọc diễn ra do kết quả tổ hợp
của các quá trình hóa lý và sinh học phức tạp. Thức chất là khi cho nước thải
thấm qua lớp đất bề mặt thì cặn được giữ lại ở đấy, nhờ có oxy và các vi khuẩn

hiếu khí mà quá trình oxy hóa diễn ra. Càng xuống sâu xuống dưới, oxy càng ít
và quá trình oxy hóa giảm dần cuối cùng đến một độ sâu mà chỉ diễn ra quá
trình khử nitrat.
Ngoài cánh đồng tưới, bãi lọc còn có các ao hồ được sử dụng để xử lý nước
thải. Các ao sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo mà trong đó xảy ra
các quá trình phân hủy chất thải bởi các vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng oxy

14

sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy
hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO
2
, photphat và nitrat amon sinh ra
từ sự phân hủy, oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật.
1.2 Nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản
1.2.1 Nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản
1.2.1.1 Công nghệ chế biến thủy sản ở Việt Nam
Việt Nam có hơn 3000km bờ biển, thềm lục địa kéo dài cùng với hàng
ngàn đảo lớn nhỏ. Biển Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới có nhiều sông lớn
cùng nhiều con sông nhỏ đổ ra biển Đông dồi dào phù sa kết hợp hai dòng hải
lưu nóng ấm hình thành biển Việt Nam dồi dào phong phú nguồn lợi thuỷ hải
sản, sản lượng đánh bắt mỗi năm có thể lên tới hàng triệu tấn thuỷ hải sản.
Bên cạnh đó các đầm phá, rừng ngập mặn ven biển có diện tích gần một
triệu hecta, mỗi năm có thể cung cấp gần 3.000.000 tấn tôm nuôi và 40.000.000
tấn thuỷ sản có giá trị thương mại.
Quá trình phát triển và xây dựng tiềm lực chế biến thủy sản có thể khái

quát qua hai thời kỳ sau:
 Từ năm 1976 đến năm 1989: Thời kỳ hoạt động sản xuất của ngành chế
biến thủy sản ở trong tình trạng sa sút kéo dài. Dạng công nghệ chế biến thủy
sản chủ yếu là sản xuất nước mắm và sản phẩm khô với trình độ công nghệ lạc
hậu, thủ công.
 Từ năm 1990 đến nay: công nghiệp chế biến thủy sản không chỉ phát
triển về số lượng mà còn nâng cao về chất lượng với việc tăng cường đổi mới
thiết bị công nghệ, áp dụng các chương trình quản lý sản xuất nhằm đáp ứng
các yêu cầu cao về chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm, đa dạng hoá sản
phẩm. Từ đó làm cơ sở cho mở rộng thị trường xuất khẩu và nâng cấp giá trị
sản phẩm thuỷ sản. Qua các giai đoạn, ngành thuỷ sản liên tục hoàn thành vượt
mức toàn diện các chỉ tiêu kế hoạch Nhà nước giao với tốc độ tăng trưởng
trung bình năm từ 5-8% về sản lượng khai thác và từ 10-25% về giá trị kim
ngạch xuất khẩu. Đến năm 2005 tổng sản lượng khai thác đã đạt đến 2,95 triệu

15

tấn, trong đó sản lượng khai thác tự nhiên là 1,76 triệu tấn và từ nuôi trồng thuỷ
sản là 1,19 triệu tấn. (Nguồn: Tạp chí thuỷ sản, số 4 – 2005 và Tạp chí thuỷ
sản, số 1 – 2006).
Chế biến thủy sản đang dần trở thành một trong những ngành kinh tế chính
ở Việt Nam. Các sản phẩm thủy sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu
trọng điểm, thu về nguồn ngoại tệ lớn thứ 3 sau dầu mỏ và gạo. Nhờ vào nguồn
tài nguyên thủy sản phong phú, người Việt Nam thường sử dụng những sản
phẩm tươi sống được mua từ thị trường tự do mà không qua sơ chế. Kết quả là,
những sản phẩm chế biến thủy sản phần lớn được xuất khẩu sang Singapore,

Malaysia, Japan, EU…Chế biến thủy sản là một trong những ngành công
nghiệp chính sản xuất thực phẩm phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở Việt Nam
đã phát triển rất mạnh về số lượng và quy mô của các đơn vị chế biến.
Ngoài việc phát triển các đơn vị sản xuất, ngành công nghiệp thủy sản của
Việt Nam cũng tâp trung vào chất lượng sản phẩm và những điều kiện vệ sinh
thực phẩm trong quá trình sản xuất.
Công nghệ chế biến thủy sản phụ thuộc vào chất lượng những sản phẩm
cuối. Ở Việt Nam, dựa vào tính chất đặc thù của sản phẩm, quá trình chế biến
và công nghệ sử dụng có thể chia công nghệ chế biến thuỷ sản thành một số
công nghệ chế biến điển hình như sau:
- Chế biến thủy sản đông lạnh
- Chế biến sản phẩm đóng hộp
- Chế biến thuỷ sản khô và chế biến bột cá
- Chế biến agar
Tuy nhiên, công nghệ chế biến thủy sản chính là sản xuất sản phẩm đông
lạnh cho sản phẩm hải sản, đặc biệt là sản phẩm đông lạnh bởi Phương pháp
Đông lạnh nhanh từng cá thể. Quy trình chế biến cá đã lóc xương được thể hiện
ở Sơ đồ 1.1:

16

Sơ đồ 1.1: Quy trình chế biến cá đã lóc xương
(Nguồn: />cua-nganh-cong-nghiep-che-bien-thuy-san-9570/)

Nguyên liệu thô
Rửa bằng nước
Nước thải
Róc xương-lọc da
Nước ở dạng đặc
Lọc xương

Nước ở dạng đặc
Rửa lần 1
Nước thải
Phân loại và đo
kích cỡ
Rửa lần 2
Nước thải
Xếp vào khay
Làm đông lạnh
Giã đông
Giã đông và
lắng
Đóng gói

17

1.2.1.2 Đặc điểm nƣớc thải nhà máy chế bến thủy sản
Về nguồn gốc phát sinh: hầu hết các loại hình công nghệ CBTS đều có nhu
cầu sử dụng nước khá lớn cho nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu
và sản phẩm. Do vậy đã tạo ra một lượng lớn nước thải trong quá trình sản
xuất.
Nước thải sản xuất trong CBTS chiếm khoảng 85 – 90% tổng lượng nước
thải và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau:
- Nước rửa trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm
- Nước vệ sinh nhà xưởng, trang thiết bị, dụng cụ
- Từ các thiết bị công nghệ như: nước giải nhiệt, nước ngưng.

Tùy thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên
liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh có
sự khác biệt về thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước.
Nước thải từ chế biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản
xuất agar được tạo ra gần như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong
đó chủ yếu là từ xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm. Nước thải từ chế biến
đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử lý nguyên liệu. Trong chế biến mắm và
bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt
từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc. Riêng đối với sản xuất bột cá, còn phát
sinh một lượng nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao từ công đoạn ép cá.
Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở CBTS thường chiếm từ 10 – 15% tổng
lượng nước thải, được phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho nhu cầu ăn, uống,
tắm, rửa, vệ sinh… của người lao động.
Về thành phần nước thải: Nước thải từ những nhà máy chế biến thủy sản có
mức độ ô nhiễm cao hơn nhiều so với những tiêu chuẩn của nước thải công
nghiệp B đối với ngành nuôi trồng thủy sản (TCVN 5945-2005), xem ở Bảng
1.2 ví dụ BOD
5
cao hơn từ 10-20 lần so với tỷ lệ cho phép, và COD cao hơn từ
9-15 lần. Tổng lượng Nito gần như ngang bằng với tỷ lệ tiêu chuẩn hoặc hơn
khoảng 7 lần, chỉ số P cao hơn khoảng 5-7 lần, dầu cao hơn 10-150 lần so với

18

tỷ lệ cho phép. Tuy nhiên, đáng chú ý là mức độ cao nhất trong các công đoạn
chế biến thủy sản bằng với tỷ lệ ô nhiễm trung bình của nước thải trong những

ngành công nghiệp khác, ví dụ như ngành dệt và may mặc, ngành thuộc da và
giày dép…Dựa trên nghiên cứu và những số liệu về tỷ lệ ô nhiễm nước thải của
ngành chế biến thủy sản, phân lượng vi sinh vật như coliform cao hơn 100-200
lần so với tỷ lệ cho phép, vì nước thải từ việc chế biến thủy sản có phân lượng
protein, lipid cao, và là môi trường ưa thích cho vi sinh vật phát triển, đặc biệt
trong khí hậu nóng ẩm của Việt Nam.
Trong những công ty chế biến đông lạnh, có một lượng nhỏ Clo được sử
dụng để rửa nhà xưởng, việc này sinh ra Cl
2
trong không khí và có thể phá hủy
hệ hô hấp của công nhân. Tuy nhiên, thể tích của nó không cao.
Bảng 1.2 Những thông số ô nhiễm tiêu biểu của nước thải trong
chế biến thủy sản
STT
Thông số
ô nhiễm

Đơn vị
Phạm vi
giá trị
Tiêu chuẩn của Việt Nam
5945-2005 (giới hạn B)
1
pH

5,4-6,5
5,5-9
2
nhiệt độ
0