NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ AMMONIA TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ VÀ CHẾ BIẾN THỊT GIA SÚC BẰNG QUÁ TRÌNH NITRITE HÓA BÁN PHẦN KẾT HỢP CÔNG NGHỆ BÙN HẠT MỞ RỘNG (EGSB) SỬ DỤNG ANAMMOX

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ
AMMONIA TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ
VÀ CHẾ BIẾN THỊT GIA SÚC
BẰNG QUÁ TRÌNH NITRITE HÓA BÁN PHẦN
KẾT HỢP CÔNG NGHỆ BÙN HẠT MỞ RỘNG
(EGSB) SỬ DỤNG ANAMMOX
AMMONIUM REMOVAL OF SLAUGHTER WASTEWATER
BY PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS
COMBINED WITH ANAMMOX PROCESS IN AN
EXPANDED GRANULAR SLUDGE BED (EGSB) REACTOR

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong
SVTH: Trịnh Hoàng Phúc
Lâm Quốc Phong

Tp HCM, Tháng 06/2018

1412982
1412878


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ
AMMONIA TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ
VÀ CHẾ BIẾN THỊT GIA SÚC
BẰNG QUÁ TRÌNH NITRITE HÓA BÁN PHẦN
KẾT HỢP CÔNG NGHỆ BÙN HẠT MỞ RỘNG
(EGSB) SỬ DỤNG ANAMMOX
AMMONIUM REMOVAL OF SLAUGHTER WASTEWATER
BY PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS
COMBINED WITH ANAMMOX PROCESS IN AN
EXPANDED GRANULAR SLUDGE BED (EGSB) REACTOR

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong
SVTH: Trịnh Hoàng Phúc
Lâm Quốc Phong

Tp HCM, Tháng 06/2018

1412982
1412878


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

i

LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành luận văn tốt nghiệp đại học là một cột mốc quan trọng để đánh giá
quá trình học tập, nghiên cứu trong hơn 4 tháng qua cũng như trong khoảng thời gian 4
năm học tập tại Khoa Môi trường và Tài nguyên, trường Đại học Bách Khoa – Đại học
Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. Đê hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực, cố gắng
hết mình của bản thân, chúng tôi còn nhận được sự quan tâm, hỗ trợ nhiệt tình từ quý
Thầy, Cô, anh chi, bạn bè và gia đình.
Trên hết, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS. TS Nguyễn Tấn Phong,
giảng viên hướng dẫn cho luận văn tốt nghiệp của chúng tôi. Trong suốt thời gian thực
hiện luận văn, Thầy luôn hỗ trợ nhóm về mặt kiến thức chuyên môn, kỹ năng thực hiện
cũng như kinh phí để thực hiện luận văn này. Sự biết ơn chân thành và sâu sắc nhất xin
gửi đến thầy.
Bên cạnh đó, học viên cao học Nguyễn Tấn Thái Khoa đã hướng dẫn tận tình
chúng tôi về chuyên môn cũng như phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm. Xin chân thành
cảm ơn anh; chúc anh thật nhiều sức khỏe và thành công trong công việc.
Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô trong Khoa Môi trường và
Tài nguyên cũng như quý Thầy, Cô khác của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học
Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. Những kiến thức quý báu mà quý Thầy, Cô truyền
đạt là nền tảng vững chắc để chúng tôi hoàn thành luận văn này.
Về phía quý Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản
VISSAN, xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo, tập thể công, nhân viên quý công ty
đã tạo điều kiện tốt nhất để nhóm được thu thập mẫu nước thải cho mô hình nghiên cứu.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy, Cô, anh, chị, bạn bè, các em sinh
viên tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trường Nâng cao đã hỗ trợ nhiệt tình trong
suốt thời gian thực hiên luận văn này.
Chân thành cảm ơn đến tập thể bạn bè đã luôn bên cạnh hỗ trợ, giúp đỡ chúng tôi
trong thời gian học tập tại trường.
Và cuối cùng, xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, đã luôn bên cạnh

và động viên chúng tôi suốt cuộc đời học tập của mình.
Trân trọng!
TP HCM, ngày 15 tháng 06 năm 2018
Trịnh Hoàng Phúc
Lâm Quốc Phong
ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Giết mổ và chế biến thịt gia súc là một trong những ngành kinh tế quan trọng của
Việt Nam; song nước thải của ngành công nghiệp này có tính chất phức tạp, nồng độ
dinh dưỡng cao. Nhằm phát triển kỹ thuật xử lý nước thải có hiệu quả về kỹ thuật, kinh
tế, luận văn nghiên cứu về kiểm soát quá trình Nitrite hóa bán phần kết hợp quá trình
Anammox nhằm góp phần tạo tiền đề cho các nghiên cứu sau cũng như triển khai áp
dụng thực tế trong thời gian tới.
Mô hình nghiên cứu gồm bể UASB nối tiếp bể Nitrite hóa bán phần và bể EGSB
sử dụng bùn anammox. Cả hai bể UASB và EGSB đều là hình trụ và có thể tích phản
ứng là 6L; bể Nitrite hóa bán phần có thể tích 12L và được cấu tạo giống SNAP nhưng
thay lõi giá thể bằng ống trung tâm (nhựa PVC). Nước thải trong nghiên cứu này được
lấy từ bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên
Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản VISSAN.
Giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần được vận hành ở tải trọng 0,25
kgNH -N/m3.ngày tương ứng với 2,5 kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày. Giai đoạn khảo
sát chính với bùn anammox vận hành ở tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kgNH -N/m3.ngày
trong 60 ngày.
Quá trình nitrite hóa bán phần diễn ra tốt nhất ở tải 0,5 kgNH -N/m3.ngày, có tỷ
lệ NO /NH trung bình khoảng 1,28±0,06; ngày thứ 29 có tỷ lệ gần với tỷ lệ lý thuyết
nhất là 1,31 ở điều kiện: thời gian lưu nước 6h; DO khoảng 0,8 – 1,0 mg/L; pH khoảng
7,6 – 7,9; nồng độ NH -N: 100 – 130 mg/L. Ở tải 1,0 kgNH -N/m3.ngày, tỷ lệ
NO /NH không ổn định, ngày thứ 59 có tỷ lệ tốt nhất là 1,20 ở thời gian lưu nước 3h;

DO khoảng 1,2 - 1,4; pH khoảng 7,6 - 7,9. Ở tải 0,25 kgNH -N/m3.ngày, tỷ lệ này khá
cao, trung bình khoảng 1,55±0,17, DO khoảng 0,8 – 1,0 mg/L; pH khoảng 7,6 – 7,9.
Đối với quá trình anammox, hiệu suất loại bỏ NO -N ở các tải trọng 0,25; 0,5 và
1,0 kgNH -N/m3.ngày lần lượt là 36,1%, 67,9% và 79,6%. Hiệu suất loại bỏ NH -N ở
các tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kgNH -N/m3.ngày lần lượt là 53,1%, 90,1% và 60,0%.
Vào 5 ngày cuối của tải trọng 0,5 kgNH -N/m3.ngày, nồng độ nitơ ammonium đầu ra
là xấp xỉ 3,08±0,56 mg/L, đạt cột A của QCVN 40:2011/BTNMT. Lượng NO -N sinh
ra đạt khoảng 6% so với lượng NH -N được tiêu thụ, giá trị này là khá thấp so với lý
thuyết (26%) cho thấy trong bể EGSB đồng thời diễn ra quá trình khử nitrate bên cạnh
quá trình khử nitrite và ammonium.
Hiệu suất xử lý COD của mô hình trên 90% ở cả 3 tải trọng, cao nhất là 95,9% ở
tải trọng 0,25 kgNH -N/m3.ngày. COD trong dòng vào có nồng độ khoảng 1123±78
mg/L. COD đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A.
iii


MỤC LỤC
Đề mục

Trang

Nhiệm vụ luận văn ....................................................................................................i
Lời cảm ơn .............................................................................................................. ii
Tóm tắt luận văn ..................................................................................................... iii
Mục lục ................................................................................................................... iv
Danh sách hình ảnh ................................................................................................. vi
Danh sách bảng biểu ............................................................................................. viii
Danh sách từ viết tắt ................................................................................................ ix
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ...........................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.2 Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.4 Nội dung luận văn............................................................................................... 2
1.5 Các chỉ tiêu phân tích ......................................................................................... 2
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét ................................................................ 2
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................. 2
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ..........................................................................................4
2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc ...................... 4
2.1.1 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu ............................................................. 4
2.1.2 Công suất và quy trình giết mổ heo .............................................................. 4
2.1.3 Công suất và quy trình giết mổ trâu, bò ........................................................ 6
2.1.4 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng ........................................................... 6
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội ........................................................................ 7
2.1.6 Quy trình sản xuất đồ hộp............................................................................. 8
2.1.7 Đặc tính nước thải giết mổ và chế biến thịt ................................................... 9
2.2 Tổng quan các quá trình sinh học để xử lý nitơ trong nước thải ........................ 13
2.2.1 Quá trình nitrate hóa và khử nitrate ............................................................ 13
2.2.2 Quá trình nitrite hóa bán phần .................................................................... 17
2.2.3 Quá trình Anammox ................................................................................... 26
2.2.4 Tổng quan về quá trình sinh học kỵ khí, UASB và EGSB .......................... 33
2.2.5 Tổng quan về giá thể BioFix ...................................................................... 39
2.2.6 Các nghiên cứu liên quan ........................................................................... 39
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................42
3.1 Mô hình nghiên cứu .......................................................................................... 42
3.1.1 Mô hình kỵ khí UASB................................................................................ 43
3.1.2 Mô hình Nitrite hóa bán phần ..................................................................... 44
iv


3.1.3 Mô hình EGSB ........................................................................................... 45

3.1.4 Thiết bị ....................................................................................................... 46
3.1.5 Nước thải và vị trí lấy mẫu ......................................................................... 46
3.1.6 Bùn nuôi cấy .............................................................................................. 48
3.2 Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 48
3.2.1 Phương pháp lấy mẫu ................................................................................. 48
3.2.2 Phương pháp phân tích ............................................................................... 48
3.2.3 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu ....................................................... 49
3.3 Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 52
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..................................................................53
4.1 Giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần ........................................... 53
4.2 Giai đoạn khảo sát chính ................................................................................... 55
4.2.1 Đánh giá khả năng chuyển hóa nitơ quá trình nitrite hóa bán phần ............. 56
4.2.2 Kiểm soát và ức chế nhóm vi khuần Nitrite – Oxidizing Bacteria (NOB) ... 57
4.2.3 Hiệu quả loại bỏ nitơ của bể EGSB sử dụng bùn anammox ........................ 60
4.2.4 Tỷ lệ nitơ tổng loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với ammoni tiêu
thụ ....................................................................................................................... 62
4.2.5 Đánh giá sự thay đổi pH ............................................................................. 62
4.2.6 Đánh giá sự thay đổi Nitơ hữu cơ ............................................................... 64
4.2.7 Đánh giá khả năng xử lý COD.................................................................... 65
4.2.8. Sinh khối trong quá trình khảo sát ............................................................. 68
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................71
5.1 Kết luận ............................................................................................................ 71
5.2 Kiến nghị .......................................................................................................... 72
Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 73
Phụ lục A: Số liệu phân tích ................................................................................... 76
Phụ lục B: Hình ảnh mô hình và dụng cụ thí nghiệm .............................................. 89

v

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo.................................................................................... 5
Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò ............................................................................. 6
Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng ............................................................ 7
Hình 2.4 Quy trình sản xuất thịt nguội ......................................................................... 8
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp ............................................................................. 9
Hình 2.6 Chu trình chuyển hóa nitơ ........................................................................... 16
Hình 2.7 Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon bên ngoài ............................... 17
Hình 2.8 Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon từ dòng tuần hoàn .................. 17
Hình 2.9 Cơ chế sinh hóa của quá trình và sơ đồ phân khoang tế bào Anammox ....... 29
Hình 2.10 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí.............................. 34
Hình 2.11 Mô hình UASB ........................................................................................ .37
Hình 2.12 Mô hình EGSB .......................................................................................... 38
Hình 2.13 Cấu tạo giá thể BioFix ............................................................................... 39
Hình 3.1 Phối cảnh mô hình nghiên cứu .................................................................... 42
Hình 3.2 Chi tiết mô hình nghiên cứu ........................................................................ 42
Hình 3.3 Mô hình UASB trong nghiên cứu ................................................................ 43
Hình 3.4 Mô hình Nitrite hóa bán phần (PN) trong nghiên cứu .................................. 44
Hình 3.5 Mô hình EGSB trong nghiên cứu ................................................................ 45
Hình 3.6 Bể điều hòa hệ thống xử lý nước thải công ty Vissan .................................. 47
Hình 3.7 Bùn được sử dụng trong khảo sát ................................................................ 48
Hình 4.1 Khả năng xử lý COD giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần .... 53
Hình 4.2 Hiệu suất xử lý COD giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần .... 54
Hình 4.3 Khả năng chuyển hóa nitơ giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần
.................................................................................................................................. 54
Hình 4.4 Sự chuyển hóa nitơ ở bể UASB và PN ........................................................ 56
Hình 4.5 Tỉ lệ NO2-/NH4+ trong quá trình khảo sát ..................................................... 57
Hình 4.6 Sự thay đổi pH, HRT và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-) ........................................ 58
Hình 4.7 Sự thay đổi nhiệt độ và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bể PN ...................... 59
vi

Hình 4.8 Nồng độ các hợp chất nitơ đầu vào và đầu ra bể EGSB ............................... 60
Hình 4.9 Sự thay đổi pH trong quá trình nghiên cứu .................................................. 63
Hình 4.10 Sự thay đổi độ kiềm trong quá trình nghiên cứu ........................................ 63
Hình 4.11 Sự thay đổi nồng độ trung bình của Nitơ ................................................... 64
Hình 4.12 Sự thay đổi nồng độ và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ .................................... 65
Hình 4.13 Khả năng xử lý COD của mô hình............................................................. 66
Hình 4.14 Mẫu nước thải chứa bùn sinh học .............................................................. 66
Hình 4.15 Hiệu suất xử lý COD của mô hình ............................................................. 67
Hình 4.16 Bùn anammox ngày đầu và sau 60 ngày vận hành ..................................... 69
Hình 4.17 Bùn anammox dưới đáy bể EGSB ............................................................. 69

vii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tải lượng BOD thải ra trong quá trình giết mổ............................................ 11
Bảng 2.2 Tính chất nước thải của công ty VISSAN ................................................... 13
Bảng 2.3 So sánh các quá trình xử lý nitơ .................................................................. 15
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của nồng độ DO đến quá trình nitrate hóa bán phần ................. 24
Bảng 2.5 Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình anammox ...................................... 30
Bảng 3.1 Các thiết bị của mô hình nghiên cứu ........................................................... 46
Bảng 3.2 Thành phần nước thải trong qua trình nghiên cứu ....................................... 47
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích........................................................ 49
Bảng 4.1 Các thông số trong quá trình khảo sát chính ................................................ 55
Bảng 4.2 Tỷ lệ tổng nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với ammonium tiêu
thụ ............................................................................................................................. 62
Bảng 4.3 Giá trị MLSS trong quá trình khảo sát......................................................... 70

viii


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Anammox

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

Anaerobic Ammonium
Oxidation

Oxy hóa kỵ khí ammonium

AOB

Ammonium Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa ammonium
thành nitrite

BOD5

Biological Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày

Consume Rate

Tốc độ tiêu thụ

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

Dissolve Oxygen

Oxy hòa tan

Expanded Granular Sludge Bed
Reactor

Quá trình bùn hạt mở rộng (cải
tiến UASB)

FA

Free Ammonium

Khí NH3

FNA

Free Nitrous Acid

Axít HNO2

F/M

Food to Microorganism

Lượng thức ăn cung cấp cho vi
sinh

HRT

Hydraulic Retention Time

Thời gian lưu nước

CR
COD
DO
EGSB

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids Nồng độ chất rắn lơ lửng

MLVSS

Mixed Liquor Volatile
Suspended Solids

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi

MCRT

Mean Cell Residence Time

Thời gian lưu tế bào trung gian

NLR

Nitrogen Loading Rate

Tải trọng Nitơ

NOB

Nitrite Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa nitrite thành
nitrate

N-org

Organic Nitrogen

Nitơ hữu cơ

PN

Partial Nitriteation

Nitrite hóa bán phần

RR

Removal Rate

Tốc độ loại bỏ

SHARONAnammox

Single reactor system for High
Quá trình Nitrite hóa bán phần
activity Ammonium Removal O kết hợp Anammox
ver Nitrite

ix


SNAP

Single Stage Nitrogen Removal
using Anammox and Partial
Nitriteation

Quá trình loại bỏ nitơ kết hợp
nitrite hóa bán phần - Anmmox
trong một bể

SNAD

Simultaneous partial
Nitrification Anammox and
Denitrification

Kết hợp 3 quá trình: nitrite hóa
bán phần, oxy hóa kỵ khí
ammonium và khử nitrate xảy ra
trong cùng một bể phản ứng

Sludge Retention Time

Thời gian lưu bùn

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

Total Kjeldahl Nitrogen

Tổng nitơ Kjeldahl

Total Nitrogen

Tổng nitơ

Total Nitrogen Removal Rate

Tốc độ loải bỏ nitơ tổng

Total suspended solid

Tổng chất rắn lơ lửng

Up-flow Anaerobic Sludge
Blanket

Bể dòng chảy ngược qua tầng
bùn kỵ khí

SRT
SS
TKN
TN
TNRR
TSS
UASB

x


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Theo FAO (1993), thịt gia súc và gia cầm chiếm gần 93% tổng sản lượng thịt thế
giới. Ở các nước đang phát triển, một lượng lớn các lò mổ tồn tại. Các lò này có quy mô
từ đơn giản đến hiện đại. Các nhà máy với quy trình giết mổ công nghiệp quy mô lớn
thường được nhập khẩu từ các nước phát triển, thường không cần xây dựng hoặc không
có hệ thống xử lý nước thải. Nhiều cơ sở hoạt động thiếu vệ sinh và có nguy cơ cho sức
khỏe cộng động dân cư xung quanh.
Tại Việt Nam, Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, tính
đến thời điểm này có 53/63 tỉnh, thành phố thực hiện việc thống kê, kiểm tra, đánh giá,
phân loại điều kiện vệ sinh thú y cơ sở giết mổ (CSGM) gia sức, gia cầm, với 851 CSGM
đã được kiểm tra, đánh giá. Hiện nay, cả nước vẫn còn 28.285 điểm giết mổ nhỏ lẻ,
trong đó phía bắc còn tới 11.485 điểm và chỉ có 929 CSGM được cơ quan thú y thực

hiện kiểm soát (chiểm 8,05%). Các vấn đề môi trường chính liên quan đến việc giết mổ
và chế biến thịt gia súc là việc tiêu thụ nước nhiều, nước thải phát sinh khoảng 12,5 m3
cho 1 tấn thịt hơi [1].
Hầu hết chất lượng nước thải sau hệ thống xử lý tồn tại hàm lượng nitơ khá cao.
Bên cạnh đó, chi phí vận hành cho các công nghệ xử lý nitơ trong nước thải hiện tại khá
tốn kém, chủ yếu liên quan đến nhu cầu cung cấp các thành phần hữu cơ. Không những
vậy, đa số các công nghệ xử lý hiện nay đều tạo ra lượng bùn khá lớn khi vận hành và
không lưu giữ bùn tốt. Vì vậy, việc tìm kiếm một giải pháp thích hợp để xử lý hiệu quả
nitơ trong nước thải cũng như khả năng lưu giữ bùn tốt là việc đáng quan tâm.
Năm 1995, một phản ứng chuyển hóa nitơ mới chưa từng được biết đến trước đó,
về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm, đã được công bố, đó là phản ứng oxy hóa kỵ khí
Ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viết tắt là Anammox). Trong đó,
ammonium được oxy hóa bởi nitrite trong điều kiện kỵ khí, không cần cung cấp chất
hữu cơ để tạo thành nitơ phân tử. Sự phát triển quá trình anammox đã mở ra hướng phát
triển kỹ thuật xử lý nitơ mới đối với nước thải hàm lượng nitơ cao.
Để cho quá trình Anammox diễn ra hoàn toàn cần một bước nitrite hóa bán phần
(PN) trước để tạo tỷ lệ thích hợp giữa NO và NH là (1,0 – 1,4) : 1 (theo lý thuyết là
1,32 : 1). Có thể nói sự kết hợp của quá trình nitrite hóa bán phần và Anammox được
xem như là một phương pháp hiệu quả để xử lý nitơ trong nước thải. Hệ thống xử lý kết
hợp PN – ANAMMOX ở quy mô pilot đã được Fux và cộng sự (2002) và Van Dongen
và cộng sự (2001) nghiên cứu thành công với hiệu quả xử lý nitơ đạt trên 80%.

1


Để khai thác tối đa hiệu quả kinh tế, nghiên cứu kết hợp quá trình kỵ khí với bể
UASB ở trước bể PN nhằm xem xét khả năng thay thế cho cụm hóa lý và kiểm soát quá
trình Nitrite hóa bán phần tốt hơn.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ
và chế biến thịt gia súc bằng quá trình nitrite hóa bán phần kết hợp công nghệ bùn hạt

mở rộng (EGSB) sử dụng anammox” được tiến hành với mục đích đánh giá hiệu quả xử
lý của bể UASB, kiểm soát quá trình nitrite hóa bán phần và công nghệ EGSB sử dụng
bùn anammox góp phần tạo tiền đề cho việc triển khai áp dụng thực tế trong thời gian
tới.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đánh giá hiệu quả xử lý COD và quá trình chuyển hóa nitơ của mô hình UASB
nối tiếp mô hình nitrite hóa bán phần.
Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ ammonium của mô hình EGSB sử dụng bùn
Anammox.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là nước thải lấy từ bể điều hòa của hệ thống xử lý nước
thải thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản VISSAN.
1.4 Nội dung luận văn


Xác định thành phần, tính chất nước thải.



Thích nghi, vận hành vi sinh trong mô hình.


Nghiên cứu khả năng xử lý COD và chuyển hóa nitơ của quá trình UASB kết
hợp PN.


Nghiên cứu khả năng xử lý nitơ của quá trình EGSB sử dụng bùn Anammox.

1.5 Các chỉ tiêu phân tích
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được nghiên cứu trong suốt quá trình

xử lý: pH, độ kiềm, COD, NH4+, NO2-, NO3-, MLSS.
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét
Từ số liệu thô tính toán hiệu suất xử lý, hiệu suất chuyển hóa của các quá trình
vẽ đồ thị, đưa ra những phân tích, nhận xét đánh giá và kết luận.
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài khảo sát hiệu quả xử lý của mô hình UASB, cung cấp dữ liệu về việc kiểm
soát và chuyển hóa trong mô hình PN, đồng thời đánh giá khả năng xử lý nitơ của mô
hình EGSB sử dụng bùn Anammox cũng như hiệu quả xử lý của toàn bộ mô hình, góp
2


phần tạo tiền đề cho các nghiên cứu về sau cũng như việc áp dụng thực tế mô hình này
cho việc xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao.

3


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc
2.1.1 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu
Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản (VISSAN) địa
chỉ 420 Nơ Trang Long, phường 13, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh, là một
doanh nghiệp thành viên của Tổng Công ty Thương Mại Sài Gòn, được thành lập từ
những ngày đầu giải phóng miền Nam thống nhất đất nước. Công ty TNHH Một Thành
Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản (VISSAN) hoạt động trong lĩnh vực công nghệ giết
mổ gia súc, đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh, cung cấp thịt tươi sống cho nhu cầu của
nhân dân Thành phố trong thời kỳ nền kinh tế cìn theo cơ chế bao cấp. Sau đó, công ty
đã tham gia xuất khẩu thịt đông lạnh sang thị trường Liên Xô và các nước Đông Âu chủ
yếu là dưới hình thức Nghị định thư.
2.1.2 Công suất và quy trình giết mổ heo (Nguồn: Công ty VISSAN)


-

Công suất giết mổ
Khu tồn trữ heo với sức chứa 10.000 con.
Dây chuyền giết mổ heo: 03 dây chuyền của Đức, công suất 2.400 con/ca (6 h/ca).



Quy trình giết mổ

Heo sau khi được đưa về chuồng trại sẽ được chăm sóc, nhịn ăn trong khoảng 24
giờ và thường xuyên theo dõi sức khỏe trước khi đem giết mổ. Sau đó, các gia súc sẽ
được chuyển từ khu tiếp nhận đến khu giết mổ. Tại đây, các gia súc sẽ bị ngây ngất bằng
điện trước khi mổ, sau khi giết mổ và được làm sạch, thịt sẽ được đưa vào phòng lạnh
để trữ, khi cần sẽ đem ra chế biến hoặc đưa ra thị trường nội địa tiêu thụ thịt tươi.

4


Heo

Gây choáng
Nước thải chứa
Thọc huyết

Rửa

huyết rơi vãi

Nước thải

Trụng nước nóng

Cạo lông

Lông, móng
Huyết dư

Cắt đầu
Nước thải
Rửa
Lông

Cạo
Nước thải,
phân,

Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

bao tử…

Khám nghiệm

Nước thải

Rửa

Tiêu thụ thịt tươi

Chế biến

Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo

5


2.1.3 Công suất và quy trình giết mổ trâu, bò
-

Công suất giết mổ: Khu tồn trữ trâu, bò với sức chứa 1000 con.
Dây chuyền giết mổ trâu, bò: 02 dây chuyền của Đức, sản xuất 1974, công suất
300 con/ca (6h/ca).

Trâu, bò

Giết mổ
Nước thải

Cắt đầu

Mỡ vụn

Lột da

Nước thải, phân,
bao tử, ruột…

Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

Xương vụn

Khám nghiệm

Rửa

Chế biến

Nước thải

Tiêu thụ thịt tươi

Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò

Trâu, bò sau khi quá trình gây choáng sẽ được đưa sang khâu chọc huyết, cắt đầu,
lột da, mổ bụng và cắt đôi. Sau đó chúng được đưa qua quá trình kiểm tra, rửa, chế biến
và tiêu thụ.
2.1.4 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng
-

Công suất thiết kế: 8000 tấn/ năm
Quy trình chế biến:

6


Nguyên liệu

Cắt thịt

Xay nhuyễn

Nhồi định hình

Thanh trùng

Đóng gói

Lưu kho
Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng

Nguyên liệu sau khi qua quá trình kiểm tra tiếp tục đến quá trình cắt, xay và nhồi
định hình theo kích thước nhất định. Sau khi sản phẩm được định hình sẽ được qua quá
trình thanh trùng, sau đó được đưa qua khâu đóng gói.
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội
-

Công suất thiết kế: 5000 tấn/năm.
Quy trình chế biến:

7


Nguyên liệu

Xâm muối

Massage

Xay nhuyễn

Định hình

Nấu hấp

Xắc lát

Đóng gói chân
không
Hình 2.4 Quy trình sản xuất thịt nguội

Nguyên liệu sau khi qua qua trình kiểm tra tiếp tục đến quá trình xâm muối,
massage, xay nhuyễn và định hình theo kích thước nhất định. Sau khi sản phẩm được
định hình sẽ qua quá trình nấu hấp, cắt lát, đóng gói và hút chân không.
2.1.6 Quy trình sản xuất đồ hộp
-

Công suất chế biến: 110 lon/phút.
Quy trình chế biến:

8


Nguyên liệu

Xay thô

Xay nhuyễn

Định hình

Nấu hấp

Xắc lát

Đóng lon

Thanh trùng

Đóng thùng

Lưu kho
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp

Nguyên liệu sau khi được kiểm tra tiếp tục đi đến quá trình xay và định hình theo
kích thước nhất định, sau đó sản phẩm tiếp tục đi qua quá trình nấu hấp, cắt lát, đóng
lon. Sau cùng là được đưa đi thanh trùng và đóng thùng.
2.1.7 Đặc tính nước thải giết mổ và chế biến thịt


Các thành phần chính đóng góp vào tải lượng nước thải

Lượng máu trong nước thải: trong tất cả các loại nước thải, thì nước thải từ máu
có giá trị ô nhiễm cao nhất. Bản thân máu có nồng độ BOD cao từ 150 000 – 200 000
mg/l, có thể đạt 405 000 mg/l. Trong khi nước thải sinh hoạt có BOD khoảng 300 mg/l.
Trong các giai đoạn giết, chọc tiết và lột da, máu được sinh ra hoàn toàn, điều này dẫn
9


tới tổng tải lượng thải là 10kg BOD/tấn thịt gia súc. Một tải lượng chất thải lên tới 3.0
kgBOD/tấn trọng lượng hơi trong nước thải ra xung quanh khu vực giết mổ.
Để giảm tải lượng thải, các biện pháp đã được thực hiện để thu hồi và xử lý máu
(làm đông máu). Quá trình làm khô máu có thể được thực hiện trực tiếp bằng nhiệt áp
dụng cho lượng lớn nước chứa máu (tương ứng với tải lượng thải bằng 1,3 kg BOD/tấn
gia súc hơi, nhưng tốt nhất là nó được thực hiện bằng cách gia nhiệt gián tiếp (bên ngoài)
tương ứng xấp xỉ 0,3 kg BOD/tấn thịt hơi.
Dạ dày: phân trong dạ dày là nguồn thải quan trọng thứ hai. Nó có thể góp phần
đáng kể vào tổng tải lượng nếu không được xử lý đúng cách. Việc thải bỏ toàn bộ trong
dạ dày làm BOD đạt 2,5 kg/tấn thịt hơi.


Các yếu tố phụ đóng góp vào tải lượng nước thải

Chuồng trại: chất thải tạo ra từ phân và nước tiểu, thức ăn, phân gia súc, chất tẩy
rửa và làm sạch. Chất thải sẽ đi vào cống thải do nước chảy tràn từ máng ăn, do mưa và
nước rửa chuồng trại. Chất thải ở cống, giả sử trừ chất rắn, ước tính BOD lên khoảng
0,25 kg/tấn LWK.
Quá trình giết mổ: trong quá trình giết mổ, các chất thải sau được tạo ra:
+ Máu và mô được tạo ra trong quá trình lọc da rớt xuống sàn. Sự ô nhiễm do da

cùng với bụi và phân là nguồn ô nhiễm thứ hai. Tải lượng chất thải cũng tăng do việc
dọn vệ sinh khu vực này.
+ Nước thải được tạo ra do sự nước tràn từ bể nước sôi chứa máu, chất bẩn, phân
và long (BOD khoảng 0,15 kg/tấn LWK). Máng dẫn nước thải từ quá trình làm sạch
long chứa lông, máu và chất bẩn sau khi thu hồi lông (0,4 kg BOD/ tấn LWK). Lông dài
được thu hồi có thể được chôn như chất thải rắn, rửa sạch và đóng kiện để bán (0,7 kg
BOD/ tấn LWK) hay nó có thể thủy phân bằng nồi áp suất (1 kg BOD/ tấn LWK).
+ Chất nhầy và lớp vỏ ngoài ruột: quá trình làm sạch và rửa đóng góp 0,6 kg
BOD/ tấn LWK.
+ Các thành phần không ăn được như long, đầu, phổi, dạ dày cũng có mặt trong
nước thải.
Đóng gói: công đoạn cắt và lóc xương tạo ra các mảnh vụn, máu, xương và xương
vụn. Tổng tải lượng thải thô đối với nhà máy chế biến ước tính 5,7 – 6,7 kg BOD/tấn
sản phẩm. Quá trình chế biến thịt tạo ra chất thải từ:
+ Máu, mô và chất béo đi vào cống thải trong quá trình vệ sinh.
+ Gia vị để chế biến chứa đường, chất béo. Quá trình ngâm có thể tạo ra chất thải
clorua cao, chỉ 25% của dịch ngâm được giữ lại trong sản phẩm.
10


+ Khói và năng lượng tiêu thụ (góp phần vào ô nhiễm không khí).
Quá trình tách các phần ăn được: cả quá trình tách ước lẫn tách liên tục ở nhiệt
độ thấp cũng tạo ra nước thải chứa chất béo và protein còn sót lại (2 kg BOD/tấn LWK).
Bảng 2.1 Tải lượng BOD thải ra trong quá trình giết mổ

Vị trí

kg BOD/ tấn LWK

1. Chuồng trại

0,25

2. Máu

10

3. Làm sạch và lột da

3
0,15

4. Trụng nước sôi, cạo lông

0,4
0,7
2,5
1,5 – 2

5. Mổ bụng
0,2
0,6 - 1
6. Xử lý ruột

0,6

7. Tách

2

8. Vệ sinh chung

3

9. Khả năng thải ra

24,9 – 25,8

10. Đóng gói thịt

6


Thống kê, đánh giá các nguồn thải phát sinh trong quá trình hoạt động của
công ty VISSAN
Nước mưa chảy tràn
Các hạng mục công trình đã được xây dựng hoàn chỉnh. Cho nên, nước mưa sẽ
bị hạn chế thấm xuống đất, đồng thời làm hạn chế khả năng gây xói mòn mặt đất.

11


Nếu hạn chế tối đa các nguồn thải có thể gây ô nhiễm nước mưa (nước thải, rác
thải, dầu mỡ…) nước mưa tương đối sạch sẽ được thu gom tách riêng và thải ra môi
trường tiếp nhận.
Nước thải sinh hoạt
Nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt của công nhân, nhân viên trong
công ty. Nước thải này chứa chủ yếu các chất cặn bã, các chất dinh dưỡng (N, P), các
chất rắn lơ lửng (SS), các chất hữu cơ (BOD, COD và các vi khuẩn), khi thải ra ngoài
môi trường nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nặng với môi trường.

Dựa vào số lượng nhân viên trong công ty trung bình khoảng 1790 người/ ngày
và lượng nước sử dụng trung bình 143,2 m3/ngày.đêm có thể ước tính được tải lượng và
nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.
Vì vậy, công ty có biện pháp xử lý nước thải trước khi xả trực tiếp ra nguồn tiếp
nhận và hiện nay nước thải sinh hoạt tập trung vào hệ thống thu gom chung của nước
thải sản xuất đưa về hệ thống xử lý nước thải tập trung để đạt tiêu chuẩn trước khi thải
ra nguồn tiếp nhận.
Nước thải sản xuất
Chủ yếu là các chất hữu cơ phát sinh từ quá trình lưu giữ, giết mổ gia súc, từ các
thực phẩm hư hỏng… nên chỉ tiêu SS, BOD, COD cao nên cần phải được ưu tiên xử lý
trước khi đưa ra trực tiếp nguồn tiếp nhận.
Do hệ thống xử lý nước thải là hệ thống chung nên sẽ gom tất cả các loại nước
thải nêu trên và xử lý nên có sự pha loãng nồng độ giữa nước thải sinh hoạt, sản xuất
tính chất nước thải có phần thay đổi.


Tính chất nước thải giết mổ và chế biến thịt động vật VISSAN
Tính chất nước thải của công ty VISSAN có kết quả phân tích nẫu nước nghiên

cứu có kết quả như sau:

12


Bảng 2.2 Tính chất nước thải của công ty VISSAN

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ
6,6 – 7,9

pH
COD

mg/l

960 – 1400

SS

mg/l

50 – 400

TKN

mg/l

130 – 170

NH

mg/l

90 – 140

TN

mg/l

150 – 220

TP

mg/l

15 – 35

NO

mg/l

0 – 1,58

NO

mg/l

0 – 2,50

mgCaCO3/l

600 – 1200

Độ kiềm

o

C

Nhiệt độ

28 - 31
(Kết quả thực nghiệm)

2.2 Tổng quan các quá trình sinh học để xử lý nitơ trong nước thải
2.2.1 Quá trình nitrate hóa và khử nitrate
a/ Quá trình nitrate hóa
Nitrate hóa lần lượt bao gồm 2 bước, đầu tiên ammonium chuyển thành nitrite,
sau đó nitrite được oxy hoá thành nitrate. Quá trình diễn ra nhờ vào 2 chủng vi khuẩn tự
dưỡng: Vi khuẩn oxy hóa ammonium (AOB) và vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB). Trong
bước oxy hoá ammonium, Nitrosomonas là loại được tìm thấy nhiều nhất trong nhóm
AOB và các loại khác bao gồm: Nitrosococcus và Nitrosospira, Nitrosolobus và
Nitrosorobrio (Watson và cộng sự, 1981). Trong bước tiếp theo, oxy hoá nitrite thành
nitrate, Nitrobacter là loại được tìm thấy nhiều nhất trong nhóm NOB và các loại khác
bao gồm: Nitrospina, Nitrococcus và Nitrospira và Nitroeystis (Watson và cộng sự,
1981). Quá trình thông thường được chỉ ra trong các phản ứng năng lượng (phản ứng
2.1 và 2.2):
Bước oxy hóa ammonium (Van de Graaf và cộng sự, 1995):
NH + 1,5O

⎯ NO + 2H + H O

(2.1)

⎯ NO

(2.2)

Bước oxy hóa nitrite:
NO + 0,5O

13