THIẾT kế hệ THỐNG xử lý nước THẢI CHO cơ sở CHẾ BIẾN THUỶ sản CÔNG SUẤT 5 tấn sản PHẨMNGÀY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
______________________________________________________________

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠ SỞ
CHẾ BIẾN THUỶ SẢN CÔNG SUẤT
5 TẤN SẢN PHẨM/NGÀY
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Nhung

MSSV

: 20103769

Lớp

: Kỹ thuật môi trường 1

Khóa

: 55

Giáo viên hướng dẫn

: TS Trần Lệ Minh

HÀ NỘI - 2014

ĐỒ ÁN III

EV5114

Họ và tên: Nguyễn Thị Nhung

Số hiệu sinh viên: 20103769

Lớp: Kỹ thuật môi trường 1

Khoá: 55

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
Ngành: Kỹ thuật môi trường
1.Đầu đề thiết kế:
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở chế biến thủy sản công suất 5 tấn
sản phẩm/ngày.
2. Các số liệu ban đầu:
Thông số Q

BOD5

COD

Tổng N

Tổng P

Dầu mỡ SS

Đơn vị

m3/ngày mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

Giá trị

300

500 ÷
1400

25 ÷110

4÷ 25

1,5 ÷ 26 200÷
400

200 ÷
900

3. Yêu cầu dòng ra:
Đạt loại B theo tiêu chuẩn ngành: QCVN 11-2008/BTNMT
(Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản)

mg/l


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIÊP CHẾ BIẾN
THỦY SẢN
1.1 Tình hình phát triển ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam.............................2
1.1.1 Quá trình phát triển của ngành chế biến thủy sản.................................2
1.1.2 Dự báo cung – cầu thủy sản..................................................................4
1.2 Công nghệ chế biến thủy sản..........................................................................4

1.2.1 Nguyên liệu..........................................................................................4
Công nghệ sản xuất..............................................................................4

1.2.2

1.2.2.1

Công nghệ chế biến thuỷ sản đông lạnh..................................5

1.2.2.2

Công nghệ sản xuất đồ hộp......................................................6

1.2.2.3

Công nghệ chế biến thuỷ sản cá khô và bột cá........................7

1.3 Các chất thải phát sinh trong quá trình chế biến............................................8
1.3.1
1.3.2
1.3.3

Khí thải................................................................................................8
Chất thải rắn........................................................................................8
Nước thải..............................................................................................9

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
2.1
Một số công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản ứng dụng Việt Nam.............11
2.1.1 Phương án 1: Bể điều hoà – aeroten – bể lắng..........................................11
2.1.2 Phương án 2: Bể UASB – anoxic – bể MBBR – bể lắng..........................12
2.1.3 Phương án 3: Bể điều hoà – bể lắng sơ cấp – bể UASB – bể bùn hoạt
tính.............................................................................................................14
2.2
Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý..........................................................16
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1. Xác định thành phần, tính chất của dòng thải và hiệu suất xử lý.................21
3.2. Tính toán thiết kế các thông số của thiết bị chính........................................27
3.3. Tính toán thiết kế các thông số của thiết bị phụ...........................................32
CHƯƠNG 4: BẢN VẼ
4.1. Bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ
4.2. Bản vẽ chi tiết bể SBR

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CBTS
CBTSĐL
COD
BOD5

Chế biến thuỷ sản
Chế biến thuỷ sản đông lạnh
Nhu cầu oxy hoá hoá học (Chemical oxygen demand)
Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen demand)

SS
CFC
TCVN
QCVN
XNK
SCR
BTNMT
UASB
AAO
MBBR
SBR
TSP

Chất rắn lơ lửng (Suspended solid)
Chlorofluorocarbon
Tiêu chuẩn Việt Nam
Quy chuẩn Việt Nam

Xuất nhập khẩu
Song chắn rác
Bộ tài nguyên Môi trường
Upflow anaerobic sludge blanket – Bể yếm khí
Anaerobic – Anoxic – Oxic (Yếm khí – Thiếu khí – Hiếu khí)
Moving Bed Biofilm Reactor
Sequence Batch Reactor
Tấn sản phẩm


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng

Tên các bảng

Trang

1.1

Hiện trạng sản lượng khai thác thuỷ sản ở Việt Nam

3

1.2

Hiện trạng cơ cấu sản lượng khai thác hải sản theo vùng
biển

3

1.3

Dự báo nhu cầu nguyên liệu chế biến thuỷ sản đến năm
2020

4

1.4

Nồng độ ô nhiễm trung bình trong nước thải của một số
loại hình CBTS (mg/l)

10

1.5

Tải lượng ô nhiễm nước thải tại một số nhà máy

10

2.1

Thành phần các chất trong nước thải của nhà máy chế
biến thuỷ sản

11

3.1

Nồng độ các chất thải vào bể tuyển nổi

22

3.2

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ hoà tan không khí vào
nước

26

3.3

Nồng độ các chất ô nhiễm khi đi vào bể SBR

29

3.4

Kích thước bể aeroten xáo trộn hoàn toàn

31

3.5

Đĩa phân phối khí

39

3.6

Sơ đồ bố trí đĩa phân phối khí

39


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Tên các hình

Trang

1.1

Thống kê sản lượng thuỷ sản đánh bắt theo năm

2

1.2

Thống kê sản lượng thuỷ sản đánh bắt theo năm

3

1.3

Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSDL dạng tươi

5

1.4

Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSDL dạng chín

6

1.5

Sơ đồ dây chuyền công nghệ chế biến đồ hộp cá

7

1.6

Sơ đồ công nghệ chế biến thuỷ sản khô

7

1.7

Sơ đồ công nghệ chế biến bột cá theo phương thức công
nghiệp

8

2.1

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến thuỷ sản 11

2.2

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản bằng công nghệ
AAO và MBBR

12

2.3

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản sử dụng bể yếm
khí UASB

14

2.4

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản bằng công nghệ
SBR

17

3.1

Khái quát chung bể SBR

28

3.2

Hình biểu diễn quá trình hoạt động bể SBR

28


trang |7

ĐẶT VẤN ĐỀ
Xã hội luôn luôn phát triển, ngày một văn minh hơn, ngày một hiện đại
hơn. Đi cùng với nó là sự phát triển các ngành công nghiệp, một trong các ngành
đóng vai trò quan trọng phải rủ đến là ngành chế biển thuỷ sản. Ngành chế biến
thuỷ sản đã đóng vai trì đáng kể vào sự phát triển kinh tế đất nước. Đến nay vị
trí chế biến thuỷ hải sản đã được xếp vào hạng thứ 5 trong các ngành mũi nhọn
của đất nước. Theo thống kê của Bộ thuỷ sản, tháng 9/2013 tổng lượng thuỷ sản
ước đạt 4,5 triệu tấn (tăng 2,7% so với cùng kỳ năm 2012), trong đó sản lượng
khai thác ước đạt 2,1 triệu tấn (tăng 3,3%), sản lượng nuôi trồng đạt gần 2,4
triệu tấn (tăng 2,1%). Về giá trị, ước tính 9 tháng đầu năm 2013 đạt 131.350 tỷ
đồng, tăng 3,4% so với cùng kỳ năm 2012. Trong đó, giá trị nuôi trồng thủy sản
ước đạt 80.068 tỷ đồng và giá trị khai thác thủy sản ước đạt 51.282 tỷ đồng [1].
Tuy nhiên, bên cạnh những giá trị to lớn mà ngành chế biến thuỷ sản
mang lại thì hoạt động CBTS cũng gây ra không ít vấn đề môi trường, chủ yếu
liên quan đến quá trình phát sinh chất thải rắn, lỏng, khí. Trong đó, các chất thải
rắn, lỏng phát sinh sau chế biến, dễ phân huỷ sinh học là nguyên nhân gây ô
nhiễm và tác động chủ yếu đến môi trường.
Đặc tính của nước thải CBTS là có độ ô nhiễm chất hữu cơ cao do những
vụn cá, máu, các chất hoà tan từ nôi tạng..Hàm lượng ô nhiễm các chất trong
nước thải thường không ổn định và phụ thuộc nhiều vào chủng loại nguyên liệu,
mặt hành và cách chế biến. Tuỳ theo công nghệ chế biến mà hàm lượng COD
trong nước thải có thể dao động từ 300 – 5000 mg/l, BOD 5 từ 150 – 3500mg/l,
SS từ 80 – 600mg/l, tổng N từ 20 – 250mg/l, tổng P từ 10 – 50mg/l. Ngoài ra
nước thải CBTS còn chứa các hoá chất như chất tẩy rửa, các tác nhân bảo quản,

chất khử trùng và các chất chống oxy hoá...
Hiện nay, trên thế giới công nghệ sinh học đã được áp dụng rộng rãi để xử lý
nước thải, chất thải rắn. Đặc biệt với những chất có khả năng phân huỷ sinh học
cao.
Xuất phát từ mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm, giảm tác động đến môi trường
và sức khoẻ cộng đồng từ các hoạt động sản xuất cũng như đáp ứng được những
yêu cầu nghiêm ngặt của Luật Bảo vệ Môi Trường về việc thu phí nước thải.
Trước những tác động trên cũng như yêu cầu về công nghệ hợp lý và giá đầu tư
phù hợp, tôi đã nhận được đề tài: “thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở
chế biển thuỷ sản công suất 5 tấn/ngày”, lưu lượng Q = 300m3/ngày.


trang |8

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP
CHẾ BIẾN THỦY SẢN
1.1 Tình hình phát triển ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam
1.1.1 Quá trình phát triển của ngành chế biến thủy sản
Việt Nam có đường bờ biển dài hơn 3200 km từ Móng Cái đến Hà Tiên, vùng
đặc quyền kinh tế trên biển rộng hơn 1 triệu km 2 và hệ thống sông ngòi dày đặc.
Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi giúp Việt Nam có nhiều thế mạnh để
phát triển ngành CBTS. Quá trình phát triển có thể khái quát qua 2 thời kỳ:
- Giai đoạn 1976-1989 : Thời kỳ hoạt động sản xuất của ngành CBTS ở trong
tình trạng sa sút kéo dài. Dạng công nghệ CBTS chủ yếu là sản xuất nước mắm
và sản phẩm khô với trình độ công nghệ thủ công, lạc hậu.
- Từ năm 1990 đến nay : Công nghiệp CBTS 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 và vệ sinh an toàn thực phẩm, đa dạng hóa sản phẩm.

Hình 1.1: Thống kê sản lượng thủy sản đánh bắt theo năm ( nghìn tấn) [2]


trang |9

Hình 1.2: Thống kê sản lượng thủy sản nuôi trồng theo năm (tấn) [2]
Theo Tổng Cục thống kê, năm 2010 cả nước đạt 2,42 triệu tấn thủy sản tăng
40,7 % so với năm 2001. Phân theo vùng khai thác, xa bờ chiếm 49,4%, sản
lượng ven bờ chiếm 50,6% tổng sản lượng khai thác toàn quốc. Sản lượng khai
thác nội địa giảm, bình quân 2,5%/năm(2001-2010), sản lượng khai thác hải sản
có xu hướng tăng chậm, ở vùng biển gần bờ là 1,1%/năm và xa bờ khoảng
10,3%/năm [2].
Bảng 1.1: Hiện trạng sản lượng khai thác thủy sản ở Việt Nam [2]

Bảng 1.2: Hiện trạng cơ cấu sản lượng khai thác hải sản theo vùng biển


t r a n g | 10

Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, giá trị kim ngạch xuất khẩu
thủy sản tháng 11 năm 2012 là 514 triệu USD nâng tổng giá trị xuất khẩu 11
tháng năm 2012 là 5,59 tỷ USD, tăng 1,2 % so với cùng kỳ năm 2011. So với
mọi năm, kim ngạch năm 2012 tăng khá chậm. Có thể nói năm 2012 là năm khó
khăn của thủy sản Việt Nam [2].
1.1.2. Dự báo cung-cầu thủy sản
Bảng 1.3: Dự báo nhu cầu nguyên liệu chế biến thủy sản đến năm 2020 [2]

1.2 Công nghệ chế biến thủy sản
1.2.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu ngành CNCBTS bao gồm các loại động vật thủy sản bao gồm cá,

tôm, cua, mực…và một số loài thực vật như rong, tảo…
1.2.2 Công nghệ sản xuất
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


t r a n g | 11

1.2.2.1. Công nghệ chế biển thủy sản đông lạnh

Hình 1.3 :Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng tươi [3]
Đối với công nghệ CBTSĐL, nhu cầu sử dụng nguyên liệu thường dao động từ
1,4-3 tấn/ tấn sản phẩm đối với các loại: cá, tôm, mực, bạch tuộc. Lượng nước
tiêu thụ trung bình khoảng 50m3/tấn sản phẩm với chế độ dùng nước gần như
liên tục trong suốt quá trình chế biến sản phẩm [2].


t r a n g | 12

Hình 1.4 : Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng chín [2]
1.2.2.2 Công nghệ sản xuất đồ hộp
Đặc điểm của công nghệ sản xuất đồ hộp thuỷ sản là yêu cầu rất khắt khe về
nguyên liệu: phải đảm bảo độ nguyên vẹn, thuộc loại “rất tươi”, kích thước
tương đối đồng đều, không được gầy và nhỏ.

t r a n g | 13

Hình 1.5 : Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến đồ hộp cá [2]
1.2.2.3 Công nghệ chế biến thủy sản cá khô và bột cá
Nguyên liệu là các loại cá, tôm, ruốc, mực… không được chứa nhiều mỡ và
không đòi hỏi quá cao về độ tươi. Quá trình phơi khô được thực hiện ngoài trời,
trong trường hợp có mưa hoặc không có nắng thì có thể dùng quạt gió, bếp
than,...

Hình 1.6 : Sơ đồ công nghệ chế biến thuỷ sản khô [2]


t r a n g | 14

Hình 1.7 : Sơ đồ công nghệ chế biến bột các theo phương thức công nghiệp [2]
1.3. Các chất thải phát sinh trong quá trình chế biến
1.3.1. Khí thải
- Mùi hôi tanh: Được tạo ra từ quá trình phân giải, phân hủy các thành
phần hữu cơ của nguyên liệu, phế liệu thủy sản. Mùi tanh của nguyên liệu tồn tại
trong suốt quá trình chế biến, tập trung ở các bộ phận tiếp nhận và xử lý sơ chế
sản phẩm, khu vực chứa phế liệu, các phương tiện thu gom chất thải…
- Hơi Clorine: Tạo thành trong quá trình sử dụng nước sạch có pha hóa chất
Clorine để khử trùng nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ chế biến, nhà xưởng [2]
- Tác nhân lạnh rò rỉ: Có thể có vì trong nhà máy chế biến thủy sản sử dụng
nhiều thiết bị lạnh để cấp đông, bảo quản, sản xuất nước đá. Khi đó có các hơi
độc chủ yếu là NH3, CFC. Khả năng rò rỉ ở mức cao đối với các thiết bị cũ, sử
dụng lâu ngày, ít được bảo dưỡng [2].
- Khói thải: Phát sinh trong quá trình đốt cháy nhiên liệu của thiết bị cấp
nhiệt như: lò hơi, sấy…Yếu tố ô nhiễm chủ yếu là bụi, các loại hơi khí độc như
COx, NOx,…

- Tiếng ồn: phát sinh chủ yếu từ các thiết bị động lực được sử dụng tại các
cơ sở CBTS như: bơm, quạt, máy phát điện,…
1.3.2. Chất thải rắn
Đặc điểm chung cho hầu hết các dạng công nghệ CBTS là tổn hao nguyên liệu
khá lớn do tỷ lệ phần không sử dụng được (đầu, xương, vây, vẩy, nội tạng…)
cho chế biến lớn. Vì vậy đã tạo ra một lượng lớn các phế liệu thủy sản từ quá
trình sản xuất.
- Nguồn phát sinh: tập trung chủ yếu ở công đoạn xử lý nguyên liệu và chế
biến sản phẩm. Tùy thuộc vào chủng loại, giá trị sử dụng nguyên liệu và mục
đích chế biến mà các phế liệu thủy sản có thể là các loại: đầu, vỏ, xương, da, nội
tạng…Ngoài phế liệu thủy sản, còn có thể có các thành phần chất thải rắn khác
như: giấy bao gói, túi PE, vỏ hộp cacton…từ đóng gói sản phẩm,…
- Đặc điểm chung của chất thải rắn:


t r a n g | 15

Phế thải từ các nguyên liệu thủy sản có thành phần chủ yếu là các hợp chất
hữu cơ như protein, lipit, hydratcacbon… Ngoài ra còn chứa các thành phần
khoáng vô cơ, vi lượng như Ca, K, Na, Mg, P, S, Fe, Zn, Cu… và nước. Các vụn
phế liệu thủy sản dễ bị phân hủy bởi nhiều loại vi sinh vật làm phát sinh các hơi
khí có mùi khó chịu, độc hại như Metan, Amoniac, Indol, Scatol,Mecaptan,...
gây ô nhiễm môi trường không khí và bất lợi cho sức khỏe con người [2].
- Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại các xí nghiệp CBTS:
Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở CBTS quy mô công nghiệp đều đã thực hiện các
giải pháp phân loại thu gom theo đặc tính thành phần và nguồn phát sinh chất
thải rắn cho các mục đích: tận thu, tái sử dụng, đảm bảo yêu cầu an toàn vệ sinh
thực phẩm hoặc điều kiện thải bỏ. Phế liệu thủy sản được thu gom và định kỳ
đưa ra khỏi khu vực sản xuất, phân loại và đưa vào tái sử dụng hoặc đưa ra
ngoài tránh tồn lưu gây mất vệ sinh, ô nhiễm môi trường.

1.3.3. Nước thải
- Nguồn phát sinh
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 [2]:
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 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.
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.
- Đặc điểm của nước thải CBTS
Nước thải CBTS thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở
dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải.
Hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Nước thải thường có mùi khó chịu, độc hại do
quá trình phân hủy sinh học. Thành phần không tan và dễ lắng chủ yếu là các
mảnh vụn xương thịt, vây, vẩy… và còn có các tạp chất vô cơ như cát, sạn…
Ngoài ra đối với phần lớn các nhóm sản phẩm thủy sản, trong nước thải thường
chứa các loại hóa chất khử trùng, chất tẩy rửa từ vệ sinh nhà xưởng, thiết bị.


t r a n g | 16

Bảng 1.4: Nồng độ ô nhiễm trung bình trong nước thải một số loại hình
CBTS(mg/l) [3]
Loại hình chế biến
Chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm
SS
BOD COD
TN
TP
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
Đông lạnh
Đồ hộp
Surimi
Nước mắm
Mực khô,tôm khô các loại
QCVN
11:2008/BTNMT(B)

350
100
586
75
250
100

800
478,8

3120
20
100
50

1100
775,6
4890
40
150
80

90
24,84
125
20
60

20
11,82
11,32
6
5

Bảng 1.5: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải tại một số nhà máy [4]
TT
Tên cơ sở công nghiệp
Công suất Nồng độ các chất ô nhiễm
(TSP/ngày) SS
BOD5 COD N

P
mg/l mg/l
mg/l mg/ mg/l
l
1
Công ty XNK thủy sản VN
12-15
484
3300 3960 198
21
(SEAPRODEX)
2 Công ty chế biến hàng xuất
25-30
396
2700 3240 162
19
khẩu Q3 (EPCO)
3 XNXK thủy hải sản
6-9
380
1100 1425 110
23
Seaspimex
4 XN đông lạnh Nhà Bè
3,5-5
53
360
423
22
5

5 XN CBTSXK Cần Thơ
3-6
200
682
900
30
8
6 Cty XNKTS An Giang
8-12
1028
900
40
10
7 Công ty CBTSXK Nha
4-6
420
533
810
54
1
Trang
8 Cty Animex Đà Nẵng
1-2
351
460
630
9 XN đông lạnh Huế
2-3
428
717

10 Công ty XNKTS Quảng
4-6
1347 189
47
Ninh
QCVN 11-2008/BTNMT
100
50
100
60
6


t r a n g | 17

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ
2.1 Một số công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản ứng dụng ở Việt Nam
2.1.1 Phương án 1: Bể điều hoà – bể aeroten – bể lắng
Nước thải nhà máy chế biến thủy sản được đặc trưng bởi hàm lượng ô
nhiễm chất hữu cơ và nitơ cao. Nồng độ BOD ³ 1000mg/l và tổng
nitơ ³ 150mg/l. Tỉ lệ COD/BOD5 nằm trong khoảng 1,1 - 1,3, cho phép xử lý
nước thải theo phương pháp sinh học đạt hiệu quả cao. Trong quá trình tính toán
hệ thống xử lý cần phải tính đến tính không ổn định của lưu lượng và thành
phần dòng thải theo thời gian. Số liệu khảo sát tại một số nhà máy chế biến thủy
sản tại Việt Nam về thành phần các chất ô nhiễm thể hiện ở bảng 1.
Bảng 2.1: Thành phần các chất trong nước thải của nhà máy chế biến thủy sản
Thành phần
Đơn vị đo
Hàm lượng
Chất rắn lơ lửng

mg/l
800 – 2000
COD
mg/l
700 – 1500
BOD
mg/l
600 – 1300
Tổng nitơ
mg/l
100 – 350
Phốt pho
mg/l
30 – 70
• Phương án công nghệ
Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm, sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của nhà
máy chế biến thủy sản bằng phương pháp bùn hoạt tính được biểu diễn qua hình
2.1
Nước thải vào
Song chắn rác
Bể điều hòa
Bể lắng I
Thổi khí

Bể aerotank

Bùn
tuần
hoàn

Bể lắng II

Sân phơi bùn

Bể tiếp xúc
Nước sau xử lý

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản [5]


t r a n g | 18

Ưu điểm: Xử lý sinh học bằng hệ thống aeroten khá đơn giản, chi
phí đầu tư không cao, quản lý và vận hành đơn giản.
Xử lý được nước thải thuỷ sản có COD,BOD, hàm lượng N không cao.
• Nhược điểm: Nhìn chung hầu hết hệ thống xử lý thuỷ sản không
đạt được mức B theo TCVN, nhiều hệ thống chỉ đạt mức C và thậm chí không
đạt mức C theo TCVN.
• Ứng dụng:
- Nước thải các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và các
chất dinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện cho
các vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nề.
- Khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên là một trong những khu vực phát triển
mạnh về nuôi trồng và chế biến thủy sản, việc áp dụng công nghệ xử lý nước đạt
hiệu quả cao sẽ góp phần ổn định môi trường, tạo đà phát triển kinh tế và phát
triển bền vững trong khu vực.
- Hệ thống này đã được ứng dụng ở nhà máy chế biến thuỷ sản ở Nha Trang,
công ty cổ phần XNK Thuỷ Sản An Giang...
2.1.2 Phương án 2: Bể lắng – bể điều hoà – AAO – Bể lắng
• Sơ đồ công nghệ:

•

Nước thải vào
Song chắn rác
Bể lắng
Bể điều hoà

Bể anaerobic
Bùn
tuần
hoàn

Bể Anoxic

Bể Oxic

Bể lắng II

Thổi khí
Sân phơi bùn

Bể khử trùng

Nước sau xử lý

Hình 2.2 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản bằng công nghệ AAO [2]


t r a n g | 19

• Thuyết minh công nghệ AAO:

Nước thải sinh hoạt đầu vào từ các hố thu qua song chắn rác để tách
rác thô. Nước thải tự chả vào bể lắng sơ cấp để lắng các cặn lơ lửng sau đó đi
vào trạm bơm và được bơm lên bể điều hòa. Sau đó, nước thải tự chảy qua phần
xử lý sinh học bằng công nghệ AAO với 3 vùng anaerobic, anoxic và oxic liên
kết nhau. Phần xử lý sinh học là công nghệ lõi có nhiệm vụ xử lý chất hữu cơ và
đặc biệt là N và P. Tiếp tục nước thải sinh hoạt tự chảy qua bể lắng thứ cấp, qua
khử trùng bằng clo trước khi thải ra sông.
Rác thô tách được chứa tạm thời ở thùng chứa rồi chuyển đi bãi chôn lấp.
Bùn từ bể lắng sơ cấp được đưa đến bể lên men yếm khí rồi tới bể chứa. Bùn
hoạt tính từ bể lắng thứ cấp được trạm bơm bùn hoạt tính bơm một phần tuần
hoàn vào bể anaerobic, còn lại được bơm đến bể lắng trọng lực rồi tới hệ thống
xử lý bùn. Một phần bùn và nước thải được tuần hoàn từ bể Oxic về bể Anoxic.
• Ưu điểm:
-

Công nghệ xử lý có thể xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ đặc biệt
có thể xử lý hiệu quả đồng thời các chất hữu cơ và các chất dinh
dưỡng Nito và Photpho.

-

Hiệu suất xử lý cao hơn các công nghệ khác như công nghệ aroten
truyền thống, mương oxy hóa…

-

Hệ thống sinh ra ít bùn hơn.

• Nhược điểm:
-

2.1.2

Yêu cầu diện tích lớn do sử dụng nhiều bể.

Phương án 3: Bể điều hoà – bể lắng sơ cấp – bể UASB – bể bùn hoạt
tính


t r a n g | 20
•

Sơ đồ công nghệ:

Hình 2.3 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải thuỷ sản sử dụng bể yếm khí UASB
[11]
•

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các nguồn của nhà máy được dẫn vào mương tách mỡ, có đặc
thiết bị lược rác thô, nhằm giữ lại các chất thải rắn có trong nước thải như:
xương, da, cá vụn. Các chất thải rắn bị giữ lại tại thiết bị lược rác được lấy định
kỳ để tái sử dụng (bán cho các nhà máy chế biến bột cá) hoặc đổ bỏ.
Sau đó nước thải tự chảy vào bể tiếp nhận. Từ đây nước thải được bơm chìm
nước thải bơm lên thiết bị lược rác tinh tách các chất thải rắn có kích thước nhỏ
trước khi tự chảy xuống bể điều hòa. Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu
lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải trước khi đưa vào các công

trình đơn vị phía sau. Thiết bị thổi khí được cấp vào bể nhằm xáo trộn để tránh
hiện tượng kỵ khí và giải phóng một lượng lớn chlorin dư phát sinh từ công tác
vệ sinh nhà xưởng.
Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên bể keo tụ tạo bông, Đồng thời tiến
hành châm PAC và polyme nhằm thực hiện quá trìh keo thụ tạo bông. Sau đó
nước thải tự chảy qua hệ thống tuyể nổi, tại đây hỗn hợp khí và nước thải được
hòa trộn tạo thành các bọt mịn dưới áp suất khí quyển, các bọt khí tách ra khỏi
nước đồng thời kéo theo các váng dầu nổi và một số cặn lơ lửng.


t r a n g | 21

Lượng dầu mỡ được tách khỏi nước thải nhờ thiết bị gạt tự động được dẫn về
bể chứa bùn. Bể tuyển nổi kết hợp quá trình tuyển nổi và keo tụ đạt hiệu quả loại
bỏ SS và dầu mỡ rất cao ( có thể đạt > 90% ) hiệu quả loại bỏ photpho của toàn
hệ thống cũng được cải thiện nhờ công trình này.
Tiếp theo, nước thải được dẫn qua bể xử lý kỵ khí đây là công trình xử lý với
ưu điểm không sử dụng oxy, bể kị khí có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng
độ rất cao. Nước thải có nồng độ ô nhiễm cao sẽ tiếp xúc với lớp bùn kị khí và
toàn bộ các quá trình sinh hóa sẽ diễn ra trong lớp bùn này, bao gồm quá trình
thủy phân, acid hóa, acetate hóa và tạo thành khí methane, và các sản phẩm cuối
cùng khác.
Tuy nhiên, sau khi qua bể kị khí, nồng độ các chất hữu cơ và các chất khác
vẫn còn cao hơn tiêu chuẩn nguồn tiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp
luật nên nước thải sẽ tiếp tục được xử lý sinh học ở cấp bậc cao hơn. bể sinh học
thiếu khí, bể này có chức năng xử lý hoàn thiện các hợp chất nitơ, photpho có
trong nước thải, trong bể được lắp đặt vật liệu lọc bằng nhựa PVC đặt ngập
trong nước, lớp vật liệu này có độ rỗng và diện tích tiếp xúc lớn giữ vai trò làm
giá thể cho vi sinh vật dính bám.
Nước thải được phân phối từ dưới lên tiếp xúc với màng sinh vật, tại đây các

hợp chất hữu cơ, nitơ (quá trình khử Nitrate) được loại bỏ bởi lớp màng vi sinh
này. Sau một thời gian, chiều dày lớp màng vi sinh vật dày lên ngăn cản oxy của
không khí không khuếch tán vào các lớp bên trong.
Do không có oxy, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo sản phẩm phân hủy yếm
khí cuối cùng là CH4 và CO2 làm tróc lớp màng ra khỏi vật cứng rồi bị nước
cuốn trôi. Trên bề mặt vật liệu lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này lặp
đi lặp lại tuần hoàn và nước thải được khử BOD 5 và các chất dinh dưỡng triệt
để.
Nước thải sau khi ra khỏi bể bùn hoạt tính dính bám chảy tràn qua bể lắng.
Tại đây, xãy ra quá trình lắng tách pha và giữ lại phần bùn (vi sinh vật ). Bùn
sau khi lắng được bơm tuần hoàn về bể thiếu khí nhằm duy trùy nồng độ vi sinh
vật trong bể. Phần bùn dư được bơm về bể chứa bùn.bùn được lưu trữ và đươc
định kỳ đơn vị có chức năng thu gom xử lý.
• Ưu điểm: dây chuyền sử dụng bể yếm khí UASB nên oxi hoá được
một lượng lớn BOD, COD. Thích hợp cho những khu xử lý thuỷ sản có hàm
lượng cao, trọng tải lớn.
• Nhược điểm: tuy oxi hoá được 1 lượng lớn chất hữu cơ nhưng không
xử lý được hàm lượng N, P trong nước thải nên không dùng trong trường hợp
hàm lượng N, P lớn
Ngoài ra, bể cũng dễ thay đổi pH trong quá trình vận hành ảnh hưởng đến vi
sinh vật nên cần lưu ý đặc biệt.


t r a n g | 22
2.2 Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý
 Phân tích các phương án
- Phương án 1: Còn nhiều hạn chế do hệ thống aerotank không triệt tiêu

hiệu quả nito và photpho có trong nước thải thuỷ sản.
- Phương án 2: Đây là phương án kết hợp AAO và MBBR, tuy sử lý hiệu

quả hàm lượng BOD, COD và các chất dinh dưỡng có trong nước nhưng
chi phí cao và chưa áp dụng nhiều đối với ngành thuỷ sản ở Việt Nam.
- Phương án 3: Sử dụng hệ thống UASB và bể bùn hoạt tính tuy có oxi hoá
được các chất hữu có nhưng không xử lý triệt để nio trong nước thải.
 Phân tích thông số đầu vào.
- Lưu lượng: Q = 300m3/ngày.
Bảng 2.2: Đặc trưng nước thải thuỷ sản
Đơn vị Dòng vào
Dòng ra
QCVN 11:2008/BTNMT(cột B)
1400
80
mg/l

STT

Thông số

1

COD

2

BOD5

mg/l

900

50

3

SS

mg/l

400

100

4

Tổng N

mg/l

110

60

5

Tổng P

mg/l

25

6

6

Dầu mỡ động vật

mg/l

26

20

Trong đó: Cột B quy định giá trị C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trị
tối đa cho phép trong nước thải công nghiệp chế biến thủy sản khi thải vào
các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất
lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).
[7]
Từ các thông số trên ta thấy:
- Hàm lượng SS đầu vào vượt QCVN 11:2008/BTNMT (cột B) gấp 4 lần.
- Hàm lượng BOD5, COD đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép, mặt khác tỷ lệ
BOD5/COD = 0,64 >0,5 nên ta có thể áp dụng các phương pháp xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học.
- Hàm lượng N, P cũng cao hơn tiêu chuẩn nên cần được xử lý trước khi
thải bỏ ra ngoài môi trường.
- Ngoài ra còn một số lượng nhỏ dầu mỡ động vật cần được xử lý.


t r a n g | 23

 Đề xuất phương án xử lý

Phương án : Xử lý nước thải chế biến thuỷ sản bằng công nghệ SBR
-

Sơ đồ công nghệ:

C
ấ
p
k Cấp khí
h
í

Nước thải

S
o
n

Bể điều hoà

Bể tuyển nổi

Bể SBR

Bể SBR

Bể
nén

bùn

Bể
SBR

Máy cấp khí

Máy ép bùn

Bể SBR
Bùn thải
Bùn thải

Clo

Bể khử trùng

Nguồn tiếp nhận
Hình 2.4 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chế biến thuỷ sản bằng
công nghệ SBR

Trong đó: Đường nước
Đường khí
Đường bùn


t r a n g | 24
•

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được thu gom vào hệ thống cống
dẫn và đi vào trạm xử lý.
Từ cống nước thải qua song chắn rác thô để loại bỏ các rác có kích thước
lớn, rồi sau đó bơm vào bể điều hoà đề điều hòa lưu lượng và nồng độ, nước thải
sẽ được dẫn vào bể tuyển nổi để xử lý hàm lượng dầu mỡ có trong nước thải.
Tiếp đó nước thải cho qua bể SBR để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ, xử
lý hàm lượng nito, phốt pho có trong nước. Nước thải sẽ qua bể tiếp xúc khử
trùng và được hòa trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn.
Nước thải sau xử lý đạt QCVN 11:2008/BTNMT và được xả ra nguồn tiếp
nhận. Bùn được đưa vào bể nén bùn được xử lý nhằm giảm ẩm ở bể, tách nước
bằng máy ép bùn băng tải. Bùn sau khi tách nước được đem đi thải bỏ.
•

Công nghệ SBR (Sequence Batch Reactor)

Là một biến cải trong xử lý bằng bùn hoạt tính. Cũng như các hệ thống xử
lý bằng bùn hoạt tính khác, bể hoạt động trên nguyên tắc gián đoạn nên số bể tối
thiểu là 2. Công nghệ SBR hoạt động trên nguyên tắc dựa vào sự phát triển hỗn
hợp của vi sinh vật để xử lý nước thải. Các vi sinh vật này có hiệu quả làm sạch
nước thải, khử BOD, COD, hàm lượng nito trong nước thải thuỷ sản
Bể SBR thường làm việc trong một chu trình khép kín, các hoạt động trong
bể thường diễn ra theo công đoạn sau:
-

Bước 1: Làm đầy nước thải (React fill phase). Dòng nước thải chảy vào

bể SBR làm cho nước thải trong bể, cùng với lượng bùn hoạt tính ở trong bể
được khuấy trộn trên toàn thể tích bể mà không cần sục khí. tại giai đoạn này
thường xảy ra quá trình khử photpho hữu cơ và kiểm soát các thể sợi có trong

bể.
-

Bước 2: Thổi khí (React phase). Lúc này, dòng nước thải không chảy vào

bể nữa, nên lưu lượng nước có trong bể là ổn định. Tại đây các chất ô nhiễm
được phân huỷ bởi các vi sinh vật hiếu khí có trong bể, các chất hữu cơ được
chuyển hoá thành CO2, ngoài ra còn xảy ra quá trình nito/ khử nito hoá.
-

Bước 3: Để lắng tĩnh (Settle phase). Tại thời gian này, chất lỏng và chất

rắn được phân chia trong điều kiện thụ động lý tưởng.
-

Bước 4: Xả nước trong (Decant phase). Quá trình xả nước xảy ra trong


t r a n g | 25

một thời gian nhất định, việc lấy nước ra khỏi bể sẽ được tính toán để quá trình
này không làm xáo trộn bù đã lắng trong bể.
-

Bước 5: Xả bù dư (Sludge phase). Bùn sẽ được lấy ra khỏi bể thông

qua bơm hút bùn.
•

Các quá trình xảy ra trong bể SBR.

Gồm 3 giai đoạn:
-

Giai đoạn 1: Oxy hóa các chất hữu cơ:

CxHyOzN+() O2
-

→

xCO2+ H2O+ NH3+ Q

Giai đoạn 2: Tổng hợp để xây dựng tế bào:

CxHyOz+ NH3+() O2

→

(x-5)CO2+ H2O+ C5H7NO2+ Q

C5H7NO2 là công thức hóa học của tế bào vi sinh vật ở thời điểm có hô hấp nội
bào
-

Giai đoạn 3: Hô hấp nội bào

Nếu quá trình oxy hóa diễn ra đủ dài thì sau khi sử dụng hết các chất hữu cơ sẵn
có trong nước thải sẽ bắt đầu diễn ra quá trình chuyển hóa các chất ở tế bào bằng
việc oxy hóa các chất liệu của tế bào.

C5H7NO2 + 5O2
5CO2 + NH3 + 2H2O + H
NH3 + O2 nitrosomonas NO2NO2- + O2 nitrobacter NO3-

[6]

Ưu điểm công nghệ: Một số ưu điểm của công nghệ SBR:
- Kết cấu đơn giản và bền hơn.
- Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người.
- Thiết kế chắc chắn.
- Có thể lắp đặt từng phần và dễ dàng mở rộng thêm.
- Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao.
- Cạnh tranh giá cài đặt và vận hành.
- Khả năng khử được Nitơ va Photpho cao.
- Ổn định và linh hoạt bởi thay đổi tải trọng.
Chu trình SBR thông thường, không gây vướng cho các bọt khí mịn ra khỏi
màng đĩa phân phối được dùng cung cấp nhu cầu oxy từ máy thổi khí cho sự
sinh trưởng của vi khuẩn. Tốc độ quay chậm của quạt gió và của thiết bị trộn
chìm được xem như cách thay đổi luân phiên khác của thiết bị thổi khí cho quy
trình SBR.
•