Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng công nghệ lọc sinh học hiếu khí với giá thể bã mía

TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ- MÔI TRƢỜNG

LÊ QUỐC ÂN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN
THỦY SẢN BẰNG CƠNG NGHỆ LỌC SINH HỌC
HIẾU KHÍ VỚI GIÁ THỂ BÃ MÍA

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

An Giang, 5/2011


TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ- MÔI TRƢỜNG

LÊ QUỐC ÂN

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN
THỦY SẢN BẰNG CƠNG NGHỆ LỌC SINH HỌC
HIẾU KHÍ VỚI GIÁ THỂ BÃ MÍA

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. LÊ MINH THÀNH
GVPB: Ths. TRƢƠNG ĐĂNG QUANG
Ths. NGUYỄN HỮU THANH

An Giang, 5/2011

Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành
LỜI CẢM ƠN

Trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn đến Ths. Lê Minh Thành, ngƣời đã
quan tâm giúp đỡ, cùng với những ý kiến đóng góp sâu sắc nhất cho em hồn
thành đề tài khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô trong Bộ môn
Môi trƣờng & phát triển bền vững, Khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trƣờng,
trƣờng Đại học An Giang và thầy cơ quản lý khu thí nghiệm đã hết lòng giảng
dạy, truyền đạt kiến thức và giúp đỡ cho em trong suốt quá trình thực hiện đề
tài này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các cán bộ, nhân viên trong phịng kỹ thuật
của cơng ty Thuận An đã nhiệt tình giúp đỡ em trong việc thu mẫu, cung cấp
những thơng tin để em hồn thành tốt đề tài này.
Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè đã động viên, cổ vũ,
chia sẽ với em những khó khăn trong thời gian học tập cũng nhƣ làm khóa
luận tốt nghiệp và em chân thành cảm ơn những bạn đã bỏ nhiều thời gian
cùng em đi thu mẫu ở công ty Thuận An để phục vụ cho việc thí nghiệm.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, những ngƣời thân
u nhất, đã giành cho em hết tình cảm và điều kiện, chia sẽ với em những lúc
khó khăn nhất để em có thể hồn thành tốt q trình học tập 4 năm đại học và
thời gian làm khóa luận tốt nghiệp.
Long Xuyên, ngày 12 tháng 5 ngày 2011
Sinh viên thực hiện đề tài

Lê Quốc Ân

SVTH: Lê Quốc Ân

i


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành
MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................ 1
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU...................................................... 2
2.1. Tổng quan về nƣớc thải chế biến thủy sản ........................................ 2
2.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải chế biến thuỷ sản ........................ 2
2.1.2. Tính chất và thành phần của nước thải chế biến thủy sản ........... 2
2.1.3. Các chỉ tiêu hóa học, sinh hóa và lý học ....................................... 3
2.2. Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chế biến thủy sản . 5
2.2.1. Phương pháp cơ học ..................................................................... 5
2.2.2. Phương pháp hóa học và hóa lý.................................................... 5
2.2.3. Phương pháp sinh học .................................................................. 6
2.3. Tổng quan về tình hình xử lý nƣớc thải chế biến thủy sản............. 11
2.3.1. Hiện trạng xử lý nước chế biến thủy sản .................................... 11
2.3.2. Công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản ............................. 12
2.4. Nguyên tắc hoạt động của bể Aeroten và bể lọc sinh học có vật liệu
ngập nƣớc (Bioten) .................................................................................. 14
2.4.1. Bể Aeroten ................................................................................... 14
2.4.2. Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước ............................... 16
2.4.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu lọc ............................................... 16
2.5. Màng vi sinh vật ............................................................................... 18
2.5.1. Cấu tạo màng vi sinh vật ............................................................. 18

2.5.2. Hoạt động của màng .................................................................. 20
2.5.3. Tính chất của màng vi sinh vật .................................................. 22
2.6. Ảnh hƣởng của nƣớc thải chƣa qua xử lý ....................................... 27
SVTH: Lê Quốc Ân

ii


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

CHƢƠNG 3: NỘI DUNG & PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............30
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................... 30
3.2. Thời gian nghiên cứu........................................................................ 30
3.3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................... 30
3.4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................ 30
3.5. Phƣơng tiện và vật liệu nghiên cứu ................................................. 30
3.6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................. 31
3.6.1. Chuẩn bị vật liệu ......................................................................... 31
3.6.2. Thu mẫu và bùn hoạt tính........................................................... 31
3.6.3. Mơ hình hực nghiệm ................................................................... 31
3.6.4. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu ........................................... 34
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .....................................................35
4.1. Kết quả của thí nghiệm xác định lƣợng bã mía tối ƣu.................... 35
4.2. Kết quả của thí nghiệm xác định thời gian lưu của các mơ hình ..... 38
4.3. Xác định nồng độ COD thích hợp cho mơ hình lọc sinh học hiếu khí
với giá thể bã mía ..................................................................................... 39
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................47
5.1. Kết Luận ...........................................................................................47

5.2. Kiến nghị .......................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................49
PHỤ LỤC.....................................................................................................50

SVTH: Lê Quốc Ân

iii


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Các thông số tiêu biểu của nước thải chế biến thuỷ sản ..................3
Bảng 2.2: Kết quả phân tích các chỉ tiêu đầu vào đặc trưng cho nước thải chế
biến thủy sản và TCVN 5945:2005 ................................................................12
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn xây dựng (TCXD 51-84) lượng bùn của bể Aeroten
tương ứng với hàm lượng BOD20 của nước thải.............................................15
Bảng 2.4: Ảnh hưởng của nước thải chưa xử lý đến môi trường ...................27
Bảng 4.1: Kết quả đo COD đầu vào và COD đầu ra của bình 10g/l trong thời
gian thích nghi từ ngày 19/3/2011 đến ngày 14/4/2011 ..................................35
Bảng 4.2: Kết quả đo COD đầu vào và COD đầu ra của bình 20g/l trong thời
gian thích nghi từ ngày 19/3/2011 đến ngày 14/4/2011 ..................................35
Bảng 4.3: Kết quả đo COD đầu vào và COD đầu ra của bình 30g/l trong thời
gian thích nghi từ ngày 19/3/2011 đến ngày 14/4/2011 ..................................36
Bảng 4.4: Kết quả đo COD đầu vào và COD đầu ra của bình 40g/l trong thời
gian thích nghi từ ngày 19/3/2011 đến ngày 14/4/2011 ..................................36
Bảng 4.5: So sánh hiệu suất xử lý COD giữa các bình trong thời gian thích

nghi từ ngày 19/3/2011 đến ngày 14/4/2011 ..................................................36
Bảng 4.6: Kết quả đo nồng độ COD (mg/l) và hiếu suất xử lý (%) của bình 30
g/l sau 72 giờ.................................................................................................38
Bảng 4.7: Kết quả của mơ hình lọc sinh học với nồng độ COD khơng pha
lỗng (tương ứng 3000mg/l) .........................................................................40
Bảng 4.8: Kết quả của mơ hình lọc sinh học với nồng độ COD pha loãng theo
tỷ lệ 3:1(tương ứng 2250mg/l) .......................................................................40
Bảng 4.9: Kết quả của mơ hình lọc sinh học với nồng độ COD pha loãng theo
tỷ lệ 1:1(tương ứng 1500mg/l) .......................................................................41
Bảng 4.10: Kết quả xác định hiệu suất tải trọng xử lý của mơ hình lọc sinh
học hiếu khí với giá thể bã mía ......................................................................42

SVTH: Lê Quốc Ân

iv


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành
DANH SÁCH HÌNH VÀ SƠ ĐỒ

Hình 3.1: Cấu tạo màng vi sinh vật ...............................................................19
Hình 3.2: Hoạt động của màng vi sinh vật ....................................................20
Hình 3.1: Mơ hình lọc sinh học hiếu khí tĩnh.................................................32
Hình 3.2: Mơ hình lọc sinh học hiếu khí tĩnh.................................................33
Hình 4.1: Đồ thị so sánh hiệu suất xử lý COD giữa các mô hình ..................37
Hình 4.2: Đồ thị thể hiện hiệu quả xử lý COD của mơ hình lọc sinh học hiếu
khí với giá thể bã mía sau 72 giờ ...................................................................39
Hình 4.3: Đồ thị thể hiện hiệu quả xư lý COD của mô hình lọc sinh học hiếu

khí với giá thể bã mía trên các nồn độ khác nhau .........................................41
Hình 4.4: Đồ thị thể hiện sự thay đổi tải trọng xử lý (kgCOD/m3ngđ) của mơ
hình lọc sinh học hiếu khí theo thời gian........................................................43
Hình 4.5: Đồ thị thể hiện sự thay đổi tải trọng xử lý (kgCOD/kg bã mía ngđ)
của mơ hình lọc sinh học hiếu khí theo thời gian ...........................................44
Hình 4.6 và 4.7: bùn dính bám và phát triển trên bã mía sau 1 tháng ...........45
Hình 4.8: Mẫu nước sau khi qua mơ hình có màu trong và ít cặn lơ lửng hơn
so với mẫu nước ở cuối bể Aeroten của Thuận An .........................................46
Sơ đồ 2.1: Phân loại các phương pháp xử lý hiếu khí ......................................7
Sơ đồ 2.2: Q trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.........................8
Sơ đồ 2.3: Phân loại các phương pháp xử lý kỵ khí .........................................8
Sơ đồ 2.4: Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản ................................13
Sơ đồ 3.1: Mơ hình lọc sinh học hiếu khí tĩnh ................................................32
Sơ đồ 3.2: Mơ hình lọc sinh học hiếu khí động ..............................................33

SVTH: Lê Quốc Ân

v


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

Nƣớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá đối với con ngƣời và sinh vật.
Vì nó đóng vai trị rất quan trọng đối với sự tồn tại và duy trì sự sống của
chúng ta. Với tốc độ phát triển nhanh chóng của q trình cơng nghiệp hóa và
hiện đại hóa nhƣ hiện nay thì nguồn nƣớc ngày càng suy giảm cả về số lƣợng

lẫn chất lƣợng do ảnh hƣởng từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông
nghiệp và sinh hoạt của ngƣời dân. Các dịng sơng ngày càng ơ nhiễm gây ảnh
hƣởng đến hệ thủy sinh cũng nhƣ sức khỏe của ngƣời dân trực tiếp sử dụng
nguồn ngƣớc này.
Nói đến An Giang ngƣời ta sẽ nghĩ đến “cây lúa” và “con cá”, vì đây là
một trong những ngành thế mạnh của tỉnh. Bên cạnh việc phát triển nơng
nghiệp thì An Giang cũng chú trọng đầu tƣ cho ngành công nghiệp chế biến và
đặc biệt là mặt hàng thủy sản. Hiện nay có rất nhiều nhà máy chế biến thủy
sản trên địa bàn tỉnh An Giang và tập trung chủ yếu nằm dọc theo sơng Hậu.
Lợi ích về mặt kinh tế của ngành chế biến thủy sản là không nhỏ, nó góp phần
tăng kim ngạch xuất khẩu cho tỉnh An Giang nói riêng và Việt Nam nói
chung, đồng thời cũng giúp giải quyết vấn đề việc làm cho lao động địa
phƣơng. Tuy nhiên, các nhà máy chế biến thủy sản này cũng thải một lƣợng
lớn nƣớc thải sản xuất chƣa qua xử lý xuống sông, kênh – rạch gây ảnh hƣởng
xấu đến chất lƣợng môi trƣờng nƣớc cũng nhƣ đời sống của ngƣời dân xung
quanh.
Trên thực tế thì mỗi cơng nghệ đều có ƣu và khuyết điểm nhƣng để xử lý
nƣớc thải thủy sản đạt tiêu chuẩn xả thải là cả một vấn đề khó khăn. Với mục
tiêu là đa dạng các phƣơng pháp xử lý và để có nhiều lựa chọn hơn cho việc
xử lý nƣớc thải thủy sản. Ở đề tài này tôi xin tập trung nghiên cứu xử lý nước
thải chế biến thủy sản bằng công nghệ lọc sinh học hiếu khí với giá thể bã
mía, với mong muốn là có thể áp dụng vào thực tế để thay thế cho bể Aeroten
trong các hệ thống xử lý nƣớc thải thủy sản nhƣ hiện nay.

SVTH: Lê Quốc Ân

1


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về nƣớc thải chế biến thủy sản
2.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải chế biến thuỷ sản
Nƣớc thải của một số xí nghiệp chế biến thủy sản gồm có: Nƣớc sản
xuất, nƣớc thải vệ sinh cơng nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt.
 Nƣớc thải sản xuất là loại nƣớc đƣợc dùng để rửa nguyên liệu trong
dây chuyền chế biến thuỷ sản.
 Nƣớc thải vệ sinh công nghiệp là loại nƣớc dùng để vệ sinh cho công
nhân trƣớc và sau khi vào ca làm việc, nƣớc dùng để rửa dụng cụ chế biến,
thiết bị, máy móc và sàn nhà phân xƣởng mỗi ngày,...
 Nƣớc thải sinh hoạt của cán bộ, cơng nhân viên trong các xí nghiệp.
Đây cũng là lƣợng nƣớc thải đáng kể vì trong xí nghiệp chế biến thủy sản có
số lƣợng cơng nhân khá đơng, do đó nhu cầu sử dụng nƣớc cho các hoạt động
sinh hoạt là rất cao (Bùi Thị Minh Nhựt, 2009).
2.1.2. Tính chất và thành phần của nước thải chế biến thủy sản
Thành phần và tính chất của nƣớc thải cơng nghiệp rất đa dạng, phụ
thuộc vào từng q trình sản xuất, vào trình độ và bản chất dây chuyền cơng
nghệ. Ví dụ nhƣ nƣớc thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm chứa nhiều
chất hữu cơ dễ phân hủy; từ các xí nghiệp thuộc da có chứa các chất hữu cơ,
tanin có màu nâu đen và đặc biệt là có mặt của kim loại nặng cùng với
sunfua,… Nƣớc thải cơng nghiệp thƣờng mang tính chất đặc trƣng của q
trình sản xuất. Tuy nhiên, nƣớc thải cịn phụ thuộc vào loại nhà máy – xí
nghiệp, quy mơ và trình độ công nghệ cũng nhƣ mức độ tái sử dụng nƣớc và
các biện pháp xử lý nƣớc thải của từng nhà máy (Lương Đức Phẩm, 2001).
Nƣớc thải từ các cơ sở chế biến thuỷ sản có chứa hàm lƣợng chất hữu cơ
rất cao gồm protein, dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, photphat, nitrat, phế phẩm của

nguyên liệu chế biến nhƣ máu cá, nội tạng, ruột cá, xƣơng cá,.. Nƣớc thải từ
các nhà máy chế biến thuỷ sản có mức độ ô nhiễm cao hơn nhiều lần so với
tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945:2005), ví dụ nhƣ BOD5 cao hơn 10 ÷ 20 lần
so với tiêu chuẩn cho phép, COD cao hơn 9 ÷ 15 lần, tổng lƣợng Nitơ cao hơn
khoảng 3 ÷ 7 lần, tổng lƣợng Photpho vƣợt chuẩn nhƣng không nhiều và
lƣợng dầu mỡ cao hơn 100 lần giới hạn B (Viện Công Nghệ Môi Trường,
2009).
SVTH: Lê Quốc Ân

2


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

Bảng 2.1: Các thơng số tiêu biểu của nước thải chế biến thuỷ sản
STT Thông số ô nhiễm

Đơn vị

Phạm vi giá trị

TCVN 5945:2005
(giới hạn B)

-

5,4 ÷ 6,5

5,5 ÷ 9

1

pH

2

COD

mg/l

550 ÷ 2000

80

3

BOD5 (200C)

mg/l

400 ÷ 1272

50

4

SS

mg/l

178 ÷ 400

100

5

Tổng Nitơ

mg/l

109 ÷ 200

30

6

Tổng Photpho

mg/l

7,1 ÷ 21,4

6

7

Dầu mỡ

mg/l

567 ÷ 1204

5

Nguồn: Viện Công Nghệ Môi Trường, 2009.

2.1.3. Các chỉ tiêu hóa học, sinh hóa và lý học
Chỉ tiêu pH
pH là chỉ tiêu đặc trƣng cho tính axit hoặc bazơ của nƣớc và tính bằng
nồng độ của ion hydro (pH = -lg[H+]). pH là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá
trình sinh hóa bởi tốc độ của q trình này phụ thuộc vào sự thay đổi của pH.
Các cơng trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học thƣờng hoạt động
tốt trong khoảng pH = 6,5 – 8,5. Đối với nƣớc thải thủy sản pH giao động
trong khoảng 5,5 – 9, do đó phải khống chế cho pH của nƣớc thải nằm trong
khoảng thích hợp với phƣơng pháp xử lý sinh học.
Nhu cầu oxy hóa học (COD)
Nhu cầu oxy hóa học hay COD (Chemical Oxygen Demand) là lƣợng
oxy cần thiết để oxy hóa tồn bộ các chất hữu cơ có trong nƣớc thải, kể cả các
chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học và đƣợc xác định bằng phƣơng pháp
Kali Dicromat (K2Cr2O7) trong mơi trƣờng axít sulfuric và chất xúc tác bạc
sulfat (Ag2SO4). Đơn vị đo của COD là mgO2/l hay đơn giản là mg/l (Lâm
Minh Triết, 2006).
SVTH: Lê Quốc Ân

3


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

 Nhu cầu oxy sinh học (BOD)
Nhu cầu oxy sinh học hay BOD (Biologycal Oxygen Demand) là một
trong những thông số cơ bản đặc trƣng cho mức độ ô nhiễm của nƣớc thải bởi
các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa sinh hóa (các chất hữu cơ dễ bị phân hủy).
BOD đƣợc xác định bằng lƣợng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ dạng
hòa tan, dạng keo và một phần lơ lửng với sự tham gia của vi sinh vật trong
điều kiện hiếu khí. Đơn vị tính của BOD là mgO2/l hay đơn giản là mg/l (Lâm
Minh Triết, 2006).
 Chỉ tiêu Nitơ
Nitơ có trong nƣớc thải ở dạng liên kết hữu cơ và vô cơ. Trong nƣớc thải
thủy sản, phần lớn các liên kết hữu cơ là các chất có nguồn gốc protit, ngun
liệu thừa,… Cịn các liên kết vơ cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và dạng oxy
hóa NO2- , NO3-. Tuy nhiên, trong nƣớc thải chƣa xử lý về ngun tắc thì
khơng có NO2- , NO3- ( Lâm Minh Triết, 2006).
 Đặc tính sinh học của nước thải
Các nhóm vi sinh vật chủ yếu tìm thấy trong nƣớc thải là các vi khuẩn,
nấm, protozoa, vi thực vật, động vật và virút. Hầu hết các vi sinh vật (vi khuẩn
và protozoa) có lợi trong xử lý nƣớc thải. Tuy nhiên, một số vi khuẩn gây
bệnh, nấm, protozoa và virút tìm thấy trong nƣớc thải cũng đƣợc quan tâm đặc
biệt do tính độc hại của chúng.
Vi khuẩn chỉ thị : các vi sinh vật gây bệnh thƣờng đƣợc đào thải bởi con
ngƣời từ hệ thống tiêu hóa. Nguồn bệnh lan truyền trong nƣớc thƣờng là bệnh
tiêu chảy, thƣơng hàn, sốt thƣơng hàn, lỵ,.. Nói chung, nồng độ vi khuẩn gây
bệnh trong nƣớc thải có nồng độ rất thấp và rất khó nhận biết. Hiện nay, một
số loại vi khuẩn nhƣ tổng Coliforms (TC), Coliform của phân (FC) và khuẩn
nhiễm trùng phân (FC) đƣợc sử dụng làm vi sinh vật chỉ thị cho nguồn nƣớc
và nƣớc thải bị ô nhiễm nguồn bệnh.

 Chỉ tiêu lý học
Chất rắn tổng cộng trong nƣớc thải gồm chất rắn không tan hoặc lơ lững
và các hợp chất hữu cơ đã hòa tan trong nƣớc. Các chất rắn có thể nổi lên trên
mặt nƣớc hay lắng xuống đáy và có thể biến thành bùn trong các cơng trình xử
lý. Một số chất rắn có khả năng lắng rất nhanh tuy nhiên các chất rắn lơ lửng
có kích thƣớc hạt keo thì lắng rất chậm hoặc khơng lắng đƣợc. Các chất rắn có

SVTH: Lê Quốc Ân

4


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

thể lắng đƣợc sẽ bị loại bỏ bởi quá trình lắng và thƣờng đƣợc tính bằng đơn vị
mg/l (Lâm Minh Triết, 2006).
2.2. Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chế biến thủy sản
Nƣớc thải nói chung có chứa nhiều chất ơ nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải
kết hợp nhiều phƣơng pháp xử lý khác nhau. Chúng ta có thể chia các phƣơng
pháp xử lý nhƣ sau:
- Phƣơng pháp cơ học.
- Phƣơng pháp hoá học và hoá lý.
- Phƣơng pháp sinh học.
2.2.1. Phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học (tiền xử lý) thƣờng áp dụng ở các giai đoạn đầu
của cơng trình. Tùy vào tính chất, hàm lƣợng, lƣu lƣợng nƣớc thải, mức độ
làm sạch mà ta áp dụng các q trình:
 Chắn rác: Các chất hữu cơ có kích thƣớc lớn đƣợc loại bỏ bằng các

song/lƣới chắn rác.
 Điều hịa: Điều hịa lƣu lƣợng trên dịng thải và ngồi dịng thải.
 Lắng: Các chất lơ lững và bơng cặn đƣợc loại bỏ do trọng lực.
 Tuyển nổi: Tạo ra các bọt khí kết hợp các hạt nhỏ đƣa lên mặt nƣớc
và loại bỏ.
 Khử khí: Nƣớc và khơng khí tiếp xúc nhau trong các dòng nƣớc chảy
để đuổi amoiac và một số khí khác.
 Lọc: SS và độ đục đƣợc loại bỏ
 Quá trình màng: Bao gồm MF(Microfiltration), UF(Ultrafiltrition),
NF(Nanofiltrition), RO(Reverse Osmosis) loại bỏ các chất rắn hòa tan.
 Bay hơi và tách khí: Phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, gió…
2.2.2. Phương pháp hóa học và hóa lý
Các phƣơng pháp hóa học và hóa lý là các q trình hóa học và hóa lý
diễn ra giữa chất bẩn với tác chất đƣợc thêm vào. Các phản có thể diễn ra là:
phản ứng trung hòa, phản ứng kết tủa, keo tụ, phản ứng phân hủy chất độc
hại,…
Xử lý hóa học và hóa lý là giai đoạn cần thiết trƣớc khi tiến hành xử lý
sinh học. Tuy nhiên, trong một số trƣờng hợp, xử lý hóa học và hóa lý có thể
tiến hành sau xử lý sinh học nhằm mục đích xử lý triệt để (xử lý bậc cao).
SVTH: Lê Quốc Ân

5


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

 Trung hịa và kết tủa: Đƣa pH về mức thích hợp, tách photphat và
nâng cao hiệu quả tách cặn lơ lửng ở bể lắng đợt 1.

 Keo tụ tạo bông: Chất hữu cơ, SS, photphat và độ đục bị loại bỏ
khỏi nƣớc.
 Hấp phụ: Dùng để khử các chất độc nhƣ chlorine và các chất hữu cơ
khó phân hủy.
 Khử trùng: tiêu diệt chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh, các hoá chất
đƣợc sử dụng để khử trùng nhƣ Chlorine, Ozone, tia cực tím,...
2.2.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là sử dụng khả năng sống và
hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải. Các vi
sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng để tạo
ra năng lƣợng, xây dựng tế bào sinh trƣởng và sinh sản do đó khối lƣợng sinh
khối đƣợc tăng lên (Lương Đức Phẩm, 2001).
Phƣơng pháp sinh học thƣờng đƣợc sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ
hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ. Đối với các chất vơ cơ chứa trong nƣớc
thải thì phƣơng pháp này dùng để khử chất sulfit, muối amon, nitrat – tức là
các chất chƣa bị oxy hóa hồn tồn. Sản phẩm cuối cùng của q trình phân
hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, nitơ, nƣớc, ion sulfate, sinh khối…
Cho đến nay, ngƣời ta đã biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất
cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân
tạo. Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học có thể đƣợc xem là tốt nhất trong
các phƣơng pháp trên với các lý do sau:
- Chi phí thấp.
- Xử lý đƣợc N-NH3.
- Tính ổn định cao.
Phương pháp sinh học hiếu khí
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí là dựa trên nhu cầu oxy cần
cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nƣớc thải hoạt động và phát triển.
Quá trình này của vi sinh vật đƣợc gọi chung là hoạt động sống, gồm hai quá
trình: dinh dƣỡng sử dụng các chất hữu cơ có nguồn nitơ và photpho cùng
những ion kim loại khác với mức độ vi lƣợng để xây dựng tế bào mới, phát

triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; phân hủy các chất hữu cơ còn lại
thành CO2 và nƣớc. Quá trình sau là quá trình phân hủy ở dạng oxy hóa các
SVTH: Lê Quốc Ân

6


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

hợp chất hữu cơ, giống nhƣ trong q trình hơ hấp ở động vật bậc cao. Cả hai
q trình dinh dƣỡng và oxy hóa của vi sinh vật ở trong nƣớc thải đều cần oxy.

Phương pháp hiếu khí

Sinh trưởng
lơ lửng

Bùn hoạt
tính

Hiếu khí
tiếp xúc

Sinh trưởng
dính bám

Xử lý theo
mẻ (SBR)

Lọc hiếu
khí

Lọc SH
nhỏ giọt

Đĩa quay
sinh học

Sơ đồ 2.1: Phân loại các phương pháp xử lý hiếu khí
Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2001.

Sự tăng trƣởng của vi khuẩn về số lƣợng có thể đƣợc chia thành 4 giai
đoạn khác biệt nhƣ sau (thể hiện ở hiện ở sơ đồ 2.2):
 Giai đoạn phát triển chậm (1): giai đoạn phát triển chậm thể hiện
khoảng thời gian cần thiết để vi khuẩn làm quen với môi trƣờng và bắt đầu
phân đôi.
 Giai đoạn tăng trưởng về số lượng theo Logarit (2): trong suốt thời
kỳ này, các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản và khả
năng thu nhận và đồng hóa thức ăn (tốc độ tăng trƣởng theo phần trăm là
không đổi).
 Giai đoạn phát triển ổn định (3): Ở giai đoạn này, số lƣợng vi khuẩn
quan sát trong mẻ ổn định là do: vi khẩn đã ăn hết chất nền và chất dinh
dƣỡng, số vi khuẩn mới sinh ra vừa đủ bù cho số vi khuẩn đã chết đi.
 Giai đoạn vi khuẩn tự chết (4): Trong suốt giai đoạn này, tốc độ tự
chết của vi khuẩn vƣợt xa tốc độ sinh sản ra tế bào mới.

SVTH: Lê Quốc Ân

7


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

Vi sinh vật
3

4

2
1

Thời gian

Sơ đồ 2.2: Quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật
Nguồn: Trần Văn Nhân, 2006.

Phương pháp sinh học kỵ khí
Q trình sinh trƣởng kỵ khí là q trình phân hủy sinh học chất hữu cơ
thành những sản phẩm CH4, CO2,… nhờ vi sinh vật trong điều kiện không có
oxy. Từ những năm 1970 q trình này đƣợc ứng dụng rộng rãi vì những ƣu
điểm của nó nhƣ: Khả năng chịu tải trọng cao, thời gian lƣu bùn không phụ
thuộc vào thời gian lƣu nƣớc, nên tạo đƣợc sinh khối lớn trong bể, chi phí xử
lý thấp, hệ thống đa dạng: UASB, lọc kỵ khí, kỵ khí xáo trộn hồn tồn, kỵ khí
tiếp xúc, … Tạo ra năng lƣợng (khí sinh học).

Phương pháp kỵ khí

Sinh trưởng
lơ lững

Xáo trộn
hồn
tồn

Tiếp xúc
kỵ khí

Sinh trưởng
dính bám

Bể UASB

Lọc kỵ
khí

Tầng lơ
lửng

Vách
ngăn

Sơ đồ 2.3: Phân loại các phương pháp xử lý kỵ khí
Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2001.

SVTH: Lê Quốc Ân

8


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng có một số khuyết điểm:
- Nhạy cảm với môi trƣờng: nhiệt độ, pH, ánh sáng,…
- Kém bền vững trong xử lý.
- Khả năng thích nghi chậm.
- Thời gian tạo sinh khối dài.
- Phát sinh mùi hôi.
Để đảm bảo cho một cơng trình xử lý kỵ khí đạt hiệu quả cao nhất, cần
lƣu ý hai yếu tố quan trọng:
- Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt.
- Tạo tiếp xúc đủ giữa nƣớc thải với vi khuẩn.
Quá trình phân hủy kỵ khí vật chất hữu cơ là một q trình diễn biến sinh
hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản
ứng đƣợc xúc tác bởi những enzym đặc biệt hay cịn gọi là chất xúc tác. Có thể
biểu diễn tổng qt q trình phân hủy kỵ khí theo phản ứng sau:
Vật chất hữu cơ

Phân hủy
kỵ khí

CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S.

 Giai đoạn thủy phân
Nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ chứa nhiều polymer hữu cơ phức tạp không

tan nhƣ protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose, lignin… Trong giai đoạn
này, những polymer hữu cơ sẽ bị bẽ gãy mạch bởi các enzym ngoại bào
(extracellular enzymes) do vi sinh vật thuỷ phân (hydeolytic bacteria) sinh ra
để tạo thành những hợp chất đơn giản hơn hay dễ hoà tan.
Ở giai đoạn này, phản ứng thuỷ phân sẽ chuyển hoá protein thành các
acid amin, carbon hydrat thành các đƣờng đơn và chất béo thành các acid hữu
cơ mạch dài. Tuy nhiên, phản ứng thuỷ phân cenllulose và các hợp chất phức
tạp khác thành các monomer đơn giản có thể là bƣớc giới hạn tốc độ trong q
trình phân huỷ kị khí, khi phản ứng này xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai
đoạn 1 cũng nhƣ ở các giai đoạn sau. Tốc độ thuỷ phân phụ thuộc vào nồng độ
chất nền, lƣợng vi khuẩn và các yếu tố môi trƣờng nhƣ pH, nhiệt độ.
 Giai đoạn acid hoá
Những hợp chất đơn giản đƣợc giải phóng từ phản ứng thuỷ phân ở
giai đoạn 1 sẽ đƣợc chuyển hoá xa hơn thành acid acetic (acetate), H2 và CO2
SVTH: Lê Quốc Ân

9


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

nhờ vi khuẩn acetogenic (acetogenic bacterial). Các axit hữu cơ dễ bay hơi
sinh ra nhƣ là những sản phẩm cuối cùng của sự trao đổi chất của vi khuẩn với
protein, chất béo, carbon hydrat, trong đó acid acetic, acid propionic, acid
lactic là những sản phẩm chính.
Chất nền  CO2 + H2 + acetate (phản ứng Acetogenic dehydrogenation).
Chất nền  propionate + butyrate + ethanol.
Sau đó, các propionate, butyrate sẽ đƣợc các vi khuẩn acetogenic

chuyển hoá xa hơn thành acetate. CO2 và H2 cũng đƣợc giải phóng trong suốt
q trình dị hố cacbon hydrat. Ngồi ra, q trình dị hố carbon hydrat có thể
sinh ra methanol và các rƣợu đơn chức khác. Một số loài vi khuẩn acetogenic
cịn chuyển hố H2 và CO2 thành acetate. Các sản phẩm ở giai đoạn này phụ
thuộc và sự hiện diện của hệ vi sinh và các yếu tố mơi trƣờng.
 Giai đoạn methane hố
Những sản phẩm của giai đoạn 2 cuối cùng đƣợc chuyển hố thành
khí methane và những sản phẩm cuối khác bởi các vi khuẩn methane
(methanogenic bacteria). Nhìn chung tốc độ phát triển của vi khuẩn methane
chậm hơn các loài vi khuẩn ở giai đoạn thuỷ phân và acid hoá.
Vi khuẩn mêtan sử dụng acid actic, methanol hay CO2 và H2 để sản
xuất ra CH4. Trong đó axit acetic là chất nền sản sinh CH4 quan trọng nhất,
khoảng 70% CH4 đƣợc sinh ra từ acid acetic. Lƣợng CH4 còn lại đƣợc tạo ra từ
CO2 và H2. Một vài chất nền khác cũng sử dụng cho việc tạo khí CH4 nhƣ
acid formic, methanol… nhƣng những chất này khơng quan trọng vì chúng
khơng thƣờng xuất hiện trong q trình lên men kỵ khí.
- Phản ứng tạo CH4 từ acetate:
CH3COO- + H2 O  CH4 + HCO3- + Năng lượng.
- Phản ứng tạo CH4 từ H2 và CO2:
4H2 + HCO3- + H+  CH4 + H2O + Năng lượng.
 Có rất nhiều phƣơng pháp đƣợc áp dụng xử lý nƣớc thải chế biến thủy
sản nhƣ: phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hóa học, phƣơng pháp hóa – lý,
phƣơng pháp sinh học,…mỗi phƣơng pháp đều có ƣu điểm và khuyết điểm
khác nhau nhƣng chúng bổ sung và hỗ trợ nhau rất hiệu quả khi kết hợp đúng
cách. Tuy nhiên, phƣơng pháp xử lý sinh học thì ít tốn kém và có tính ổn định
hơn so với các phƣơng pháp khác và đặc biệt thích hợp với nƣớc thải có nồng
SVTH: Lê Quốc Ân

10

Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

độ COD cao. Vì vậy trong các hệ thống xử lý nƣớc thải thủy sản hiện nay
thƣờng sử dụng các cơng trình xử lý sinh học là chủ yếu.
 Nhƣ đã nêu ở phần trên thì trong phƣơng pháp sinh học có 2 dạng chính
là hiếu khí và kỵ khí. Khi áp dụng vào thực tế phƣơng pháp sinh học hiếu khí
nổi bật hơn với các ƣu điểm nhƣ dễ vận hành, không sinh khí gây mùi hơi,…
Trên thực tế, ngƣời ta thƣờng áp dụng các bể sinh học hiếu khí và điển hình là
bể Aeroten trong các hệ thống xử lý nƣớc thải thủy sản.
 Bể Aeroten đƣợc sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống xử lý nƣớc thải
nƣớc thải thủy sản vì dễ vận hành, hiệu quả cao,… Tuy nhiên chi phí vận hành
khá cao do phải sục khí liên tục, tuổi bùn không cao và dễ xảy ra hiện tƣợng
nổi bùn do lƣợng vi sinh vật phát triển quá mức. Để khắc phục những khuyết
điểm trên tôi xin chọn cơng nghệ lọc sinh học hiếu khí với giá thể bã mía đối
với nƣớc thải thủy sản.
2.3. Tổng quan về tình hình xử lý nƣớc thải chế biến thủy sản
2.3.1. Hiện trạng xử lý nước chế biến thủy sản
Ở Cần Thơ, hàng chục nhà máy chế biến thuỷ sản ở các khu công nghiệp
cũng đổ trực tiếp nƣớc thải ra sông mà chƣa qua xử lý. Chỉ riêng ở khu cơng
nghiệp Bình Đức và Mỹ Tho (Tiền Giang) đã có hàng chục đơn vị hoạt động
thải ra sông Tiền hàng trăm m3 nƣớc thải mỗi ngày. Trong thời gian gần đây
hai nhà máy chế biến thuỷ sản công ty TNHH Đại Tây Dƣơng và Ấn Độ
Dƣơng (thuộc tập đoàn Nam Việt) đặt tại khu công nghiệp Thốt Nốt đã xả trực
tiếp nƣớc thải không qua xử lý xuống sông Hậu và kênh Rạp gây ô nhiễm trầm
trọng nguồn nƣớc cũng nhƣ ảnh hƣởng đến sức khoẻ của ngƣời dân xung
quanh nhà máy.
Tại Cà Mau, tuy có 7/34 nhà máy có hệ thống xử lý nƣớc thải, nhƣng

theo đánh giá của Sở Tài ngun và Mơi trƣờng tỉnh Cà Mau thì các nhà máy
này cũng chỉ xử lý để đối phó. Vì vậy, hằng ngày các dịng sơng ở đây phải
tiếp nhận lƣợng nƣớc thải từ các nhà máy này.
An Giang cũng khơng ngoại lệ, các nhà máy cịn xem nặng lợi ích kinh
tế nên khơng đầu tƣ hệ thống xử lý nƣớc thải thích hợp hoặc có xây dựng
nhƣng chỉ hoạt động cầm chừng để đối phó với các nhà quản lý môi trƣờng.
Đến nay qua kết quả kiểm tra đã có 13/16 nhà máy chế biến thủy sản trên địa
bàn tỉnh xây dựng xong hệ thống xử lý nƣớc thải. Đặc biệt là các đơn vị tại
cụm công nghiệp Mỹ Quý đã hoàn thành hệ thống xử lý nƣớc thải đúng theo
SVTH: Lê Quốc Ân

11


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

cơng suất hoạt động, khơng cịn tình trạng xả nƣớc thải trực tiếp ra sông, gây ô
nhiễm. Tuy nhiên, theo Sở Tài nguyên & mơi trƣờng tỉnh, một số doanh
nghiệp cịn xem nặng lợi ích kinh tế, sợ tăng chi phí sản xuất nên dù có hệ
thống xử lý nƣớc thải nhƣng khơng vận hành thƣờng xuyên.
2.3.2. Công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản
Căn cứ vào quy trình chế biến cho thấy nguồn gốc nƣớc thải sản xuất gây
ô nhiễm của nhà máy chủ yếu từ các công đoạn rửa nguyên liệu, sơ chế và rửa
máy móc thiết bị, nhà xƣởng sau mỗi ca sản xuất.
Khảo sát và phân tích mẫu nƣớc thải chƣa qua hệ thống xử lý tại một số
nhà máy chế biến thuỷ sản cho thấy hàm lƣợng ô nhiễm hữu cơ (BOD) cao
gấp 20 - 30 lần; hàm lƣợng vi sinh (Coliform) vƣợt gấp ngàn lần và hàm lƣợng
chất rắn lơ lửng trong nƣớc (SS) vƣợt hơn 100 lần tiêu chuẩn nƣớc thải công

nghiệp cho phép thải (TCVN 5945:2005 cột A). Kết quả phân tích nƣớc thải
đầu vào và TCVN 5945:2005 cột A đƣợc thể hiện qua bảng 2.2:

Bảng 2.2: Kết quả phân tích các chỉ tiêu đầu ra đặc trưng cho nước thải chế
biến thủy sản và TCVN 5945:2005
Đơn vị

Kết quả

TCVN 5945:2005 loại A

-

5,5 – 9

6–9

Chất rắn lơ lửng

mg/l

400 – 800

50

COD

mg/l

1.500 - 3500

50

BOD

mg/l

700 - 1.500

30

MPN/100 ml

105 - 106

3.000

Tên chỉ tiêu
pH

Coliform tổng

Nguồn: Nguyễn Văn Vinh, 2007.

Nhƣ vậy, yêu cầu đối với hệ thống xử lý nƣớc thải phải đạt đƣợc hiệu
suất loại bỏ tối thiểu 90% chất rắn lơ lửng, 97 – 98% đối với COD, 96-98%
BOD và hơn 99% vi sinh có hại.

SVTH: Lê Quốc Ân

12


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

Cơng nghệ xử lý: Quy trình xử lý nƣớc thải lựa chọn theo phƣơng án xử
lý 3 bậc nhằm hạn chế đến mức tối đa hàm lƣợng chất thải nhƣ sau
- Xử lý sơ bộ: tách rác, lắng cát, điều hoà, tách dầu mỡ.
- Xử lý bậc 1: Xử lý kỵ khí trong bể UASB.
- Xử lý Bậc 2: Xử lý hiếu khí trong bể Aeroten.
- Xử lý Bậc 3: keo tụ, lắng lọc, khử trùng.
Bùn lắng tụ đƣợc hút vào ngăn chứa bùn, bể phân huỷ bùn và cuối cùng
đƣợc hút thải vào bãi rác hoặc dùng để bón cây.

Song
chắn rác
Nước
thải

Bể
gom

BTN

Bể
UASB

BĐH

Rác
thải

Bể
Aeroten

Bùn hồn lưu
Ban cơng
trình đơ thị

Bể chứa
bùn

BL

Bùn thải

Nước sau xử lý
NKH
(đạt TCVN 5945:2005, loại A)
Chú thích: BTN: Bể tuyển nổi, BL: Bể lắng, BĐH: Bể điều hịa, NKH:Ngăn khử trùng.

Sơ đồ 2.4: Cơng nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản
Nguồn: Nguyễn Văn Vinh, 2007.

Mơ tả cơng nghệ
Nƣớc thải từ q trình sản xuất đƣợc đƣa về bể thu gom và cân bằng
nƣớc thải. Trƣớc khi vào bể này nƣớc thải sẽ qua lƣới chắn rác nhằm loại bỏ
các chất lơ lửng có kích thƣớc lớn hơn 2 mm nhƣ: giấy, gỗ, nilơng…Tại bể

thu gom và cân bằng, nhờ q trình khuấy trộn khí từ máy thổi khí, nƣớc thải
đƣợc điều hồ về lƣu lƣợng và thành phần các chất ô nhiễm nhƣ: COD, BOD,
SS, pH. Đồng thời máy thổi khí cung cấp oxy vào nƣớc thải nhằm tránh sinh

SVTH: Lê Quốc Ân

13


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

mùi hơi thối tại đây và làm giảm khoảng 20-30% hàm lƣợng COD, BOD có
trong nƣớc thải.
Từ bể cân bằng, nƣớc thải đƣợc bơm với một lƣu lƣợng cố định vào
bể phản ứng kỵ khí UASB. Tại bể UASB, các vi sinh vật ở dạng kỵ khí sẽ
phân huỷ các chất hữu cơ có trong nƣớc thải thành các chất vô cơ ở dạng đơn
giản và khí biogas (CO,CH4, H2S, NH3 …) theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh kỵ khí → CH4+ H2S + Sinh khối mới.
Trong bể phản ứng UASB có bộ phận tách 03 pha: khí biogas, nƣớc
thải và bùn kỵ khí. Khí biogas đƣợc thu gom và phát tán vào mơi trƣờng qua
ống khói. Bùn kỵ khí đƣợc tách ra và quay trở lại bể phản ứng, nƣớc thải sau
khi đƣợc tách bùn và khí đƣợc dẫn sang bể xử lý hiếu khí (Aeroten). Hiệu suất
xử lý của bể UASB tính theo COD, BOD đạt khoảng 60 - 72%.
Tại bể Aeroten diễn ra quá trình sinh học hiếu khí đƣợc duy trì nhờ
khơng khí cấp từ máy thổi khí. Tại đây, các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn
hoạt tính) sẽ phân huỷ các chất hữu cơ cịn lại trong nƣớc thải thành các chất
vơ cơ ở đơn giản nhƣ: CO2, H2O…theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh vật hiếu khí → H2O+CO2 + Sinh khối mới

Hiệu suất xử lý của bể làm thống tính theo COD, BOD đạt khoảng 90
- 95%. Từ bể Aeroten, nƣớc thải đƣợc dẫn sang bể keo tụ và lắng, tại đây diễn
ra quá trình phân tách giữa nƣớc thải và bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính lắng
xuống đáy, nƣớc thải ở phía trên đƣợc dẫn qua bể khử trùng nhằm diệt các vi
khuẩn cịn lại. Bùn hoạt tính (bùn hiếu khí) ở đáy bể lắng đƣợc thu gom về bể
thu bùn và một phần đƣợc bơm tuần hoàn về bể Aeroten nhằm duy trì hàm
lƣợng vi sinh vật, một phần bùn dƣ đƣợc định kỳ bơm xả về bể chứa bùn. Bùn
đƣợc phơi và hút định kỳ đem vào bãi rác tập trung hoặc làm phân bón
(Nguyễn Văn Vinh, 2007).
2.4. Nguyên tắc hoạt động của bể Aeroten và bể lọc sinh học có vật liệu
ngập nƣớc (Bioten)
2.4.1. Bể Aeroten
Khi nƣớc thải vào bể Aerotank các bơng bùn hoạt tính đƣợc hình thành
mà hạt nhân của nó là các phân tử cặn lơ lửng. Các vi khuẩn hiếu khí đến cƣ
trú, phát triển cùng với các hoạt động nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn,… Tạo nên
các bơng màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, keo và
SVTH: Lê Quốc Ân

14


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

chất hữu xơ khơng hòa tan phân tử nhỏ. Vi khuẩn và vi sinh vật sống nhờ chất
nền (BOD), các chất dinh dƣỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng
thành các chất trơ khơng hịa tan và thành tế bào mới. Trong bể Aeroten lƣợng
bùn hoạt tính tăng dần lên, chúng đƣợc tách ra tại bể lắng 2 và sẽ đƣợc hoàn
lƣu một phần ở đầu bể Aeroten (Trần Đức Hạ, 2006).

Bảng 2.3: Tiêu chuẩn xây dựng (TCXD 51-84) lượng bùn của bể Aeroten
tương ứng với hàm lượng BOD20 của nước thải
Liều lƣợng bùn (g/l) ứng loại bể Aerotank
BOD20 của nƣớc
thải (mg/l)

Aerotank khơng
có tái sinh bùn

Aerotank - Bể
lắng đợt 2

Aerotank có tái
sinh bùn

100

1,2

3

-

101 – 150

1,5

3,4

-

151 – 200

1,8

3,7

-

>200

1,8 – 3

3–5

-

Nguồn: Lâm Minh Triết, 2006

Trong các bể xử lý sinh học thì các vi khuẩn đóng vai trị rất quan trọng
vì nó sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải. Trong các bể bùn hoạt tính
mọt phần chất hữu cơ sẽ bị các bi khuẩn hiếu khí sử dụng để lấy năng lƣợng
tổng hợp các chất hữu cơ còn lại. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các
giống nhƣ Pseudomnas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium,
Nocardia, … và 2 loại vi khuẩn Nitrat hóa là Nitrosomonas, Nitrobacter.
Tăng sinh khối bùn hoạt tính
Tổng hợp
Chất hữu cơ + Bùn hoạt tính +O2
Thủy phân

oxy hóa

SVTH: Lê Quốc Ân

CO2, H2O, NO3+, SO42-, PO43-

15


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

2.4.2. Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước
Bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nƣớc hoạt động theo nguyên lý
dính bám và cơng trình này thƣờng đƣợc gọi là Bioten có cấu tạo gần giống
nhƣ bể lọc sinh học và Aeroten. Vật liệu lọc thƣờng đƣợc đóng thành khối và
để ngập trong nƣớc. Khi đƣợc cấp với áp lực thấp và dẫn vào bể cùng chiều
hoặc ngƣợc chiều với nƣớc thải. Khi nƣớc qua khối vật liệu lọc thì BOD bị
khử và NH4+ chuyển thành NO3- trong lớp màng vi sinh. Vật liệu lọc thƣờng là
các tấm nhựa PVC hoạt động theo nguyên tắc Aeroten áp lực thấp kết hợp với
bể lắng đợt 2.
Ngồi ra, ngƣời ta cịn dùng các hạt polystyrene đƣờng kính 2 – 5 mm để
làm vật liệu lọc cho bể Bioten. Do tỷ trọng của hạt polystyrene nhỏ hơn nên
nguyên tắc vận hành của loại bể này giống nhƣ bể lọc vật liệu nổi để xử lý
nƣớc cấp, hàm lƣợng cặn lơ lửng sau bể nhỏ hơn 20 mg/l nên không cần xây
dựng bể lắng đợt 2 (Lâm Minh Triết, 2006).
Trong dòng nƣớc thải các vi sinh vật sẽ bám trên bề mặt các giá thể làm
bằng chất rắn và chúng tạo thành các màng (màng sinh học). Các màng này sẽ
dầy lên và tạo thành khối vi sinh vật dính bám và cố định trên vật liệu làm giá

thể. Màng này có khả năng oxy hóa các chất hữu cơ có trong nƣớc thải khi
tiếp xúc với chúng, ngồi ra chúng có thể hấp thụ các chất lơ lửng hoặc trứng
giun, sán,… Màng sinh học đƣợc tạo thành chủ yếu từ các vi khuẩn hiếu khí
và cịn có vi khuẩn tùy tiện.
Xử lý ƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học dựa trên khả năng phân hủy
chất hữu cơ nhiễm bẩn của hệ vi sinh trong nƣớc. Các vi sinh vật này là thể dị
dƣỡng hoại sinh và các thể tự dƣỡng (chủ yếu là thể dị dƣỡng). Chúng vừa
phân hủy oxy hóa cơ chất đến sản phẩm cuối cùng là nƣớc khí CO2 , cùng với
các khí khác hoặc khống hóa các hợp chất nitơ, phospho và đồng thời chúng
đồng hóa các chất hữu cơ nhƣ NH4+, PO43- để sinh trƣởng. Sinh khối của vi
sinh vật tăng sinh ra các enzim thủy phân và oxy hóa khử làm tăng hoạt tính
của quần thể vi sinh vật trong nƣớc thải (Lâm Minh Triết, 2006).
2.4.3. Tình hình nghiên cứu vật liệu lọc
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của
vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn. Chúng khống hóa cá chất hữu cơ nhiễm bẩn
thành những chất vô cơ, các khí đơn giản và nƣớc. Vi sinh vật trong một bể xử
lý nƣớc thải có 2 hình thức phát triển là sinh trƣởng lơ lững và sinh trƣởng
SVTH: Lê Quốc Ân

16


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

dính bám. Ở hình thức thứ nhất, vi sinh vật duy trì ở dạng phân tán sinh khối
đồng đều trong nƣớc thải đang xử lý. Cịn ở hình thức thứ hai, sinh khối kết
thành màng bám vào các vật chất gọi là giá thể.
Một trong những biện pháp chủ yếu trong việc nâng cao hiệu quả xử lý

nƣớc thải bằng công nghệ sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ
thống. Xử lý nƣớc thải bằng quá trình sinh trƣởng lơ lững có một nhƣợc điểm
là khó duy trì đƣợc mật độ vi sinh vật cao. Nguyên nhân là nƣớc thải sau khi
qua bể xử lý sinh học mang theo một lƣợng lớn vi sinh vật. Nhƣng sinh trƣởng
dính bám thì khắc phục đƣợc nhƣợc điểm trên vì phần lớn vi sinh vật bám trên
các giá thể nên bị cuốn trôi rất ít.
Những vật liệu đƣợc sử dụng làm giá thể thƣờng là các vật liệu trơ nhƣ
cát, sỏi, gốm hoặc chất dẻo. Tuy nhiên, các vật liệu hiện dùng phổ biến để làm
giá thể thƣờng có những nhƣợc điểm nhƣ đắt tiền, chiếm diện tích, dễ gây tắc
nghẽn dịng chảy. Nhằm khắc phục các nhƣợc điểm trên tôi xin chọn vật liệu
lọc là bã mái để nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải thủy sản của công ty
Thuận An.
Trên thực tế thì bã mía đã đƣợc ứng dụng để xử lý nƣớc thải chăn ni ở
tỉnh Sóc Trăng do một nhóm học sinh Lý Minh Trung, Nguyễn Hữu Tài, Lê
Thụy Quỳnh Nhƣ, trƣờng THPT An Lạc Thôn, huyện Kế Sách, tỉnh Sóc Trăng
đã nghiên cứu và sử dụng các vật liệu sẵn có ở địa phƣơng là xơ dừa và bã mía
để làm vật liệu xử lý nƣớc thải trong các hộ chăn ni.
Nhóm tác giả đã khảo sát 30 hộ gia đình chăn ni ở 2 xã An Lạc Thơn,
Xn Hịa và áp dụng thử nghiệm việc xử lý chất thải trƣớc khi chảy ra ao cá
và sông, rạch. Nhóm đã thu gom bã mía từ các xe bán nƣớc mía quanh trƣờng
và khu vực chợ, sau đó phơi thật khơ. Với các hộ ni cá, nhóm tạo một cái hố
ngay sau nơi thoát chất thải, dùng nilon trải bên dƣới tránh hiện tƣợng nƣớc
thải ngấm xuống đất gây ơ nhiễm. Với những hộ khơng ni cá, nhóm dùng
cây sậy hoặc tràm... đóng thành hàng rào chắn một đầu của ao, nơi mà nƣớc
thốt ra sơng, rạch với khoảng cách 1,5m. Sau đó, bã mía đƣợc thả xuống hố
rồi dùng nẹp tre hay gạch to dằn lại tránh để bã mía nổi lên trong giai đoạn
đầu. Sau 5 ngày, nƣớc sau khi lọc khơng cịn ơ nhiễm và có thể dùng để ni
cá rất tốt hoặc đƣa thẳng vào hệ thống các sông, rạch. Kết quả khảo nghiệm
cho thấy ƣu điểm của bã mía là có khả năng thu và lọc các chất thải tốt hơn xơ
dừa. Nƣớc qua xử lý đã đƣợc kiểm nghiệm, đạt yêu cầu tiêu chuẩn Việt Nam

về nƣớc mặt.
SVTH: Lê Quốc Ân

17


Khóa luận tốt nghiệp

Ths. Lê Minh Thành

Trên cơ sở tập quán hoạt động trong chăn nuôi của ngƣời dân, kết hợp
với khả năng lọc các chất thải của bã mía, nhóm đề xuất mơ hình Vƣờn - Ao Chuồng - Biogas nhằm tái sử dụng chất thải trong chăn nuôi. Vật liệu lọc sau
khi đã hết khả năng xử lý chất thải để cung cấp khí đốt và làm phân bón, cải
tạo đƣợc đất trồng thay vì sử dụng phân bón hóa học. Phân thải từ các chuồng,
trại chăn ni dùng ủ biogas cung cấp khí đốt cho gia đình. Sau một thời gian
(một lứa nuôi) các chất thải trong hầm ủ đem ủ oai để bón cho cây trồng. Bã
mía sau khi dùng làm hệ thống lọc cũng có thể ủ làm phân bón cho cây trồng.
Nƣớc trong các ao sau khi lọc có thể ni trồng thủy sản, tƣới cho cây trồng
(Hoàng Minh Nguyệt, 2009).
2.5. Màng vi sinh vật
Q trình màng vi sinh vật bám dính là một quá trình xử lý nƣớc thải bằng
phƣơng pháp sinh học. Trong quá trình này màng vi sinh vật cố định dính bám
và phát triển trên bề mặt vật liệu đệm dạng rắn và tạo thành các lớp màng sinh
học (biofilms). Trong quá trình hoạt động vi sinh vật tiếp xúc với nƣớc thải và
tiêu thụ cơ chất (chất hữu cơ, dinh dƣỡng, khống chất) có trong nƣớc thải và
làm sạch nƣớc.
2.5.1. Cấu tạo màng vi sinh vật
Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp, cả về cấu trúc vật lý và vi sinh.
Cấu trúc cơ bản của một hệ thống màng vi sinh vật bao gồm:
- Vật liệu đệm (đá sỏi, chất dẻo, than, xơ dừa… với nhiều loại kích

thƣớc và hình dạng khác nhau) có bề mặt rắn làm mơi trƣờng dính bám cho vi
sinh vật.
- Lớp màng vi sinh vật phát triển dính bám trên bề mặt vật liệu đệm.
Lớp màng vi sinh (microbial films) đƣợc chia thành hai lớp: lớp màng nền
(base film) và lớp màng bề mặt (surface film).
Cấu tạo của lớp màng vi sinh vật hiếu khí bao gồm những đám vi sinh
vật và một số vật chất khác liên kết trong ma trận cấu tạo bởi các polymer
ngoại tế bào (gelatin) do vi sinh vật (cả protozoa và vi khuẩn) sản sinh trong
quá trình trao đổi chất và quá trình tiêu huỷ tế bào có sẵn trong nƣớc thải.
Thành phần chủ yếu của các loại polymer ngoại tế bào này là polysaccharides,
proteins.

SVTH: Lê Quốc Ân

18