nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ swim bed quy mô phòng thí nghiệm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.29 MB, 53 trang )
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD
Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh hóa
Bộ tài nguyên môi trường
BTNMT
BF
BioFringe
Giá thể bơi
COD
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
DO
Dissolved Oxygen
Oxy hòa tan
HRT
Hydraulic retention time
Thời gian lưu nước
MBBR
Moving Bed Biofilm Reactor
Sinh học với giá thể lơ lửng
MLSS
Mixed Liquid Suspended Solid
Cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn
hoạt tính
MLVSS
Mixed Liquid Volatile Suspended Cặn lơ lửng bay hơi của hỗn
hợp bùn hoạt tính
OLR
Organic Loading Rate
QCVN
Tải trọng hữu cơ
Quy chuẩn Việt Nam
SD
Standard Deviation
Độ lệch chuẩn
SRT
Sludge Retention Time
Thời gian lưu bùn
SS
Suspended Solid
Chất rắn lơ lửng
SVI
Sludge Volume Index
Chỉ số bùn lắng
TN
Total Nitrogen
Tổng Nitơ
TP
Total phosphorus
Tổng phốt pho
VS
Volatile Suspended Solid
Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
iii
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Công thức làm nước mắm ở một số nước châu Á ...........................................3
Bảng 1.2 Đặc tính nguồn nước thải sản xuất nước mắm.................................................5
Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước thải nước mắm đầu vào mô hình thí nghiệm .....18
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật sợi giá thể biofringe ..........................................................18
Bảng 2.3 Kích thước các ngăn của mô hình Swim-bed ................................................21
Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật các thiết bị sử dụng trong mô hình thí nghiệm .................22
Bảng 2.5 Thành phần nước thải đầu vào mô hình thí nghiệm ......................................24
Bảng 2.6 Các thông số vận hành mô hình thí nghiệm sử dụng công nghệ Swim-bed
quy mô phòng thí nghiệm ..............................................................................................24
Bảng 2.7 Vị trí và tầng suất lấy mẫu .............................................................................25
Bảng 2.8 Phương pháp phân thích mẫu .........................................................................26
Bảng 2.9 Các chỉ tiêu QCVN 11-MT:2015/BTNMT....................................................27
Bảng 3.1 So sánh hiệu quả xử lý COD mô hình MBBR và Swim-bed.........................32
Bảng 3.2 So sánh hiệu quả xử lý BOD5 mô hình MBBR và Swim-bed .......................34
Bảng 3.3 So sánh hiệu quả xử lý TN mô hình MBBR và Swim-bed ............................35
Bảng 3.4 So sánh hiệu quả xử lý TP mô hình MBBR và Swim-bed ............................37
Bảng 3.5 So sánh hiệu quả xử lý Clorua mô hình MBBR và Swim-bed ......................38
Bảng 3.6 Kết quả phân tích sinh khối tại cuối tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày ................38
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
iv
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Quy trình sản xuất nước mắm của Công ty Cổ Phần Chế Biến Thủy hải sản
Liên Thành. ......................................................................................................................4
Hình 1.2 Mặt cắt của sợi sinh học. ................................................................................15
Hình 2.1 Cấu trúc của giá thể Biofringe. .......................................................................19
Hình 2.2 Sơ đồ nội dung nghiên cứu .............................................................................20
Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết mô hình Swim-bed. ...............................................................21
Hình 2.4 Sơ đồ bố trí mô hình thí nghiệm .....................................................................25
Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn sự dao động pH ở tải thích nghi ........................................28
Hình 3.2 Biểu đồ biểu diễn nồng độ COD vào và sau xử lý ở tải thích nghi . ..............28
Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn nồng độ đầu vào, ra của Cl- ở tải thích nghi......................29
Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn sự dao động pH ở các tải vận hành ...................................30
Hình 3.5 Nồng độ COD đầu vào, ra và hiệu suất xử lý COD qua các tải trọng............31
Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn BOD5 qua các tải vận hành. ..............................................33
Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn TN qua các tải trọng. .........................................................34
Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn TP qua các tải vận hành. ...................................................36
Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn độ muối qua các tải trọng. .................................................37
Hình 3.10 Sinh khối tạo thành sau khi vận hành tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày. ............39
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
v
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, nước ta đang ngày càng
đổi mới và phát triển. Đời sống nhân dân được cải thiện và nâng cao, qua đó nhu cầu
về lương thực thực phẩm ngày càng tăng. Ăn uống là một trong những nhu cầu tất yếu
của con người, mà nước mắm chính là một gia vị không thể thiếu trong các bữa ăn. Vì
thế ngành sản xuất nước mắm ra đời và phát triển để đáp ứng nhu cầu trên.Với đặc
điểm của việc sản xuất nước mắm, thì ngoài nước thải bị nhiễm bẫn trong nước thải
còn có nồng độ muối khá sao nếu không được xử lí tốt thì sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng
đến các sinh vật, các loại thủy sinh sống trong nước và môi trường xả thải. Các công
nghệ xử lí nước thải truyển thống có các nhược điểm như tốn diện tích, giá thành xây
dựng và vận hành cao, khả năng xử lí các loại chất dinh dưỡng (Nito, Photpho) thấp,
tải lượng ô nhiễm thấp và lượng bùn thải tạo ra lớn… Để hạn chế các nhược điểm trên,
nhiều công nghệ xử lí nước thải sản xuất nước mắm mới được nghiên cứu và ứng dụng
trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng. Kenji Furukawa và cộng sự
thuộc trường Đại học Tổng hợp Kumamoto đã nghiên cứu công nghệ mới xử lý nước
thải bằng phương pháp sinh học Swim-bed. Theo nghiên cứu của Kenji Furukawa và
cộng sự công nghệ swim-bed có hiệu quả xử lý có thể đạt 80%COD ở tải trọng thể tích
cao đến 12 kg/m3ngày với thời gian lưu nước ngắn, do đó sẽ có tính khả thi khi áp
dụng để xử lý nước thải sản xuất nước mắm. Trên cơ sở đó đề tài này sẽ nghiên cứu xử
lý nước thải sản xuất nước mắm theo công nghệ swim-bed với mô hình thử nghiệm đặt
trong phòng thí nghiệm.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy
mô phòng thí nghiệm.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Mô hình bể sinh học hiếu khí với giá thể swim-bed quy mô phòng thí nghiệm.
Nước thải sử dụng cho nghiên cứu là nước thải thực được lấy từ Công ty Cổ
Phần Chế Biến Thủy hải sản Liên Thành-Phân xưởng 5 địa chỉ 84 đường số 36 Khu
phố phường Linh Đông, Quận Thủ Đức, TPHCM.
Giá thể: bio-fringe được sản xuất tại Nhật
Bùn hoạt tính : Nồng độ bùn hoạt tính ban đầu 3000 mg/L.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
1
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Nghiên cứu được thực hiện trên quy mô phòng thí nghiệm gồm có 4 tải trọng hữu
cơ: 0,3 kgCOD/m3.ngày; 0,6 kgCOD/m3.ngày; 0,8 kgCOD/m3.ngày; 1kgCOD/m3.ngày
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Lắp đặt mô hình Swim-bed và vận hành thích nghi ở các tải trọng hữu cơ
0,3kgCOD/m3.ngày.
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lí pH, COD, BOD5, TN, TP, Clorua của nước
thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed với các tải trọng hữu cơ 0,6; 0,8; 1
kgCOD/m3.ngày.
- So sánh kết quả với QCVN 11-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia
về nước thải công nghiệp chế biến thủy sản.
- Đề xuất tải trọng tối ưu cho quá trình vận hành mô hình xử lý nước thải sản
xuất nước mắm.
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tham khảo tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước.
- Thiết kế và vận hành nghiên cứu mô hình với quy mô phòng thí nghiệm.
- Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu.
- Phương pháp phân tích, xử lý số liệu, vẽ đồ thị và viết báo cáo.
6. Ý NGHĨA CỦA NGHIÊN CỨU
- Có ý nghĩa thực tế sử dụng công nghệ vào xử lý nước thải nước mắm.
- Nâng cao hiệu quả xử lý nước thải nước mắm.
- Giảm chi phí thiệt hại, sự cố môi trường.
- Hạn chế ảnh hưởng gây ô nhiễm môi trường.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
2
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT NƯỚC MẮM
1.1.1. Tổng quan về ngành sản xuất nước mắm
Nước mắm là một sản phẩm của thịt cá ngâm dầm trong nước muối mặn, phân
giải dần từ protein phức tạp đến protein đơn giản và dừng lại ở giai đoạn tạo thành
amino axit nhờ tác dụng của enzim có sẵn trong thịt cá và ruột cá làm cho nước mắm
có mùi và vị đặc trưng.
Đây là sản phẩm của nhiều quá trình phức tạp gồm quá trình đạm hóa, quá trình
phân giải đường trong cá thành axit, quá trình phân hủy một phần amino axit dưới tác
dụng của vi khuẩn có hại, tiếp tục bị phân hủy thành những hợp chất đơn giản như
amin, amoniac, cacbonic hydrosunfua…
Nước mắm được sản xuất từ cá và muối không chỉ được sử dụng rộng rãi ở
Việt Nam mà còn được ưa chuộng ở nhiều nước khác trên thế giới. Đặc biệt nước mắm
được sản xuất ở hầu hết các nước Châu Á. Mỗi nước có kiểu sản xuất khác nhau tạo ra
sản phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan khác nhau.
Bảng 1.1 Công thức làm nước mắm ở một số nước châu Á
Nước mắm
Nhật Bản
Điều kiện và thời gian lên men
Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối + gạo lên men
Thời gian lên men: 6 tháng
Hàn Quốc
Tỷ lệ 4 : 1 = Cá : Muối ( 6 tháng )
Việt Nam
Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 4-12 tháng )
Thái Lan
Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối ( 5-12 tháng )
Malaysia
Tỷ lệ 5 : 1 – 3 : 1 = Cá : Muối + đường + me ( 3-12
tháng)
Philippin
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 3-12 tháng )
3
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.1.2. Quy trình sản xuất nước mắm
Cá muối
Chượp chín
Cá chượp
Nước bổi
Nước
Gài nén
Mùi hôi
Ngâm ủ, tháo đảo
Mùi hôi
Kéo rút
Pha đấu
Mùi hôi
Mùi hôi
Nước mắm thành
Phẩm
Hình 1.1 Quy trình sản xuất nước mắm của Công ty Cổ Phần Chế Biến Thủy hải
sản Liên Thành.
Qui trình sản xuất nước mắm được thuyết minh như sau:
Nguyên liệu cá tươi được mua tại Phú Quốc và được đem ướp muối theo tỷ lệ 3
cá 1 muối ở trên tàu và vận chuyển vào Phân xưởng.
Cá sau khi ướp sẽ cho ra một hỗn hợp gọi là cá chượp. Khi vận chuyển về
xưởng sản xuất sẽ tách ra 2 phần, phần nước gọi là nước bổi và phần cá gọi là cá
chượp. Cá chượp về đến các phân xưởng của Công ty sẽ được đưa vào nhà lều sản
xuất và tiến hành các công đoạn sau:
- Gài nén: Cá chượp được đổ vào các thùng, hồ chứa, bổ sung muối cho đủ và
đều, khi đầy thùng phủ lên một lớp muối mặt, sau đó lấy lấy vĩ tre gài chắn nhiều lớp
để khối cá không bị nổi lên khi bơm nước bổi vào thùng.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
4
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
- Ngâm ủ và tháo đảo: Sau khi gài nén, nước bổi của cá chượp (hoặc mua thêm)
được bơm vào cho đầy, để thùng cá ủ qua một thời gian khoảng - 12 tháng, trong
thời gian ủ chượp nước bổi được bơm tháo đảo cho đến khi nước đủ ngấu chín.
- Kéo rút: nước mắm đã ngấu chín được bơm vào thùng chứa.
- Pha đấu: các lô nước mắm đươc rút ra từ thùng cá chượp có độ đạm tự nhiên
theo chủng loại cá sẽ được pha đấu lại ra nước mắm thành phẩm với phẩm cấp (độ
đạm) theo nhu cầu của thị trường.
- Nước mắm thành phẩm được lọc và chiết rót vào can, bồn và bảo quản tại kho
chứa thành phẩm.
1.1.3. Đặc tính nguồn nước thải sản xuất nước mắm
Nước thải của các phân xưởng sản xuất mắm bắt nguồn từ những hoạt động sơ
chế, làm sạch nguồn nguyên liệu, vệ sinh dụng cụ lao động, bể, ang chượp.…Ngoài ra
còn có lượng mắm tồn dư trong các bể lên men hoặc trong các nồi nấu bã chượp, nồi
cô. Thành phần chủ yếu là các hợp chất vô cơ, hữu cơ dễ phân hủy, cặn lắng của nước
mắm. Do đó đặc trưng của nguồn thải này là hàm lượng BOD, COD, độ muối cao.
Nếu không xây dựng hệ thống xử lý nước thải và xả thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận
thì đây sẽ là nguyên nhân gây ra nhiều tác động xấu ảnh hưởng đến môi trường như:
giảm lượng oxy hòa tan, lan truyền nhiều mầm mống gây bệnh, ô nhiễm môi trường
sống của con người và các loài sinh vật khác. Để biết rõ độ ô nhiễm của nước thải phát
sinh trong các công đoạn sản xuất mắm thì ta cần phải thực hiện các phương pháp
phân tích những thông số đầu vào của nước thải VD: BOD; COD; SS; PH;…Từ đó
nắm được các đặc điểm chính và nổi bật trong nước thải rồi đưa ra các biện pháp xử lý
phù hợp thu được hiệu quả cao tránh gây lãng phí.
Bảng 1.2 Đặc tính nguồn nước thải sản xuất nước mắm
STT
Thông số
Đơn vị
Nồng độ
QCVN 11MT:2015/BTN
MT, cột B
1
pH
mg/l
5,74
5,5 – 9
2
BOD5
mg/l
2920
50
3
COD
mg/l
7680
150
-
5
Cl
mg/l
KPH
-
6
Tổng N
mg/l
1042
60
8
Tổng P
mg/l
26,1
20
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
5
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.1.4. Vấn đề ô nhiễm môi trường của nước thải sản xuất mắm
Nước thải từ quá trình ủ lên men: là nước vệ sinh các thiết bị lên men, thùng
chứa đường ống, sàn nhà xưởng… Có chứa bã men và các chất hữu cơ
Nước thải từ quá trình chượp: là nước vệ sinh thiết bị chứa bã, hàm lượng chất
hữu cơ cao.
Nước thải rửa dụng cụ sau quá trình nấu: chủ yếu là nước vệ sinh thùng, chứa
bể chứa, sàn nhà…
Nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân:
Trong công nghệ sản xuất nước mắm, nguyên liệu chủ yếu là cá và muối vì vậy
nước thải sản xuất có đặc điểm nổi bật là có độ mặn cao. Trong nước thải chứa nhiều
chất hữu cơ, COD, BOD. Các chất hữu cơ trong nước thải dễ bị phân hủy sinh học, khi
xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, gây ảnh hưởng
tới sự phát triển của tôm, cá, giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến
giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.
1.1.4.1. Ô nhiễm không khí
Khí thải của các nhà máy sản xuất nước mắm phát ra từ mùi hôi tanh của các
nguyên liệu thủy sản, từ nấu mắm, ủ…
Môi trường không khí tại các cơ sở chế biến nước mắm đang bị ô nhiễm nặng
bởi các mùi hôi của các phế liệu và chất thải thủy sản bị thối rữa, các chất gây mùi hôi
như: H2S, NH3, CH4, mecaptan… Khi ngửi phải các mùi này làm kích thích đường hô
hấp, gây đau đầu, viêm kết mạc mất ngủ… Với nồng độ cao chúng làm cản trở sự vận
chuyển oxi, làm hại các mô thần kinh, có thể gây tử vong.
Ngoài ra các hoạt động chế biến nước mắm còn gây ra tiếng ồn và khói bụi lơ
lửng do máy nghiền, máy phát điện, máy bơm và bụi than lò nấu song ở mức độ không
đáng kể.
1.1.4.2. Chất thải rắn
Chất thải rắn chủ yếu là lượng bã chượp sau quá trình ủ chượp.Tuy nhiên hiện
nay bã chượp thường được xử lý và bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh hoặc thức
ăn gia súc, gia cầm.
Ngoài bã chượp còn có bao bì, chai lọ vỡ, hỏng và chất thải sinh hoạt của
công nhân tuy nhiên với lượng không nhiều.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
6
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.1.4.3. Nước thải
Nguồn phát sinh nước thải
Nước mưa chảy tràn:
Vào mùa mưa, nước mưa chảy tràn sẽ kéo theo đất, cát… Nếu lượng nước mưa
này không quản lí tốt sẽ gây tác động tiêu cực đến nguồn nước mặt và nước ngầm.
Nước thải sinh hoạt:
Nước thải từ nhà vệ sinh, từ khu vực vệ sinh cá nhân của công nhân viên làm
việc. Nước thải sinh hoạt chứa các cặn bã, các chất rắn lơ lửng (SS), các hợp chất hữu
cơ dễ phân hủy sinh học, các hợp chất dinh dưỡng ( N, P ), vi khuẩn gây bệnh nên có
thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm nếu không được xử lý. Ngoài ra, khi
tích tụ lâu ngày các chất hữu cơ này sẽ bị phân hủy, gây ra mùi hôi thối.
Nước thải sản xuất:
Phát sinh chủ yếu từ quá trình vệ sinh thiết bị sản xuất như thùng, hồ, chai lọ…
Nước thải sản xuất có hàm lượng chất dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, BOD, COD, muối
cao nên có thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm nếu không được xử lý.
Nước rửa dụng cụ lao động, mặt sàn nhà xưởng, sân (nguồn nước được sử dụng
chủ yếu là nước biển): được phát sinh trong các việc vệ sinh dụng cụ lao động như
xẻng, dụng cụ khuấy trộn trong bể chượp.…Bên cạnh đó việc rửa các bể trong nhà lọc,
bể chượp, bể lên men, ang, chum sau mỗi lần sản xuất, nước vệ sinh mặt sàn nhà
xưởng cũng làm gia tăng nguồn thải.
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỦ YẾU XỬ LÍ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT
NƯỚC MẮM
1.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình được xem
như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước
nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy thuộc
vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức
độ làm sạch mà có thể sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc
lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi.
Xử lý cơ học nhằm mục đích
-
Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như
nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
7
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
-
Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...
-
Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
-
Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
1.2.1.1. Song chắn rác
Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hoặc hình bầu dục.
Song chắn rác được chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định. Và được đặt nghiêng
một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có
kích thước lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác...
1.2.1.2. Lưới chắn rác
Để khử các chất lơ lửng có kích thứớc nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị,
thường sử dụng lưới lọc có kích thước lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi thanh trống quay thường
với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nước thải thường lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy
thuộc vào sự bố trí đường ống dẫn nước vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới
bằng hệ thống cào.
1.2.1.2. Bể điều hòa
Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lưu lượng và
nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao động lớn về lưu
lượng này sẽ ảnh hưởng không tốt đến các giai đoạn xử lý tiếp theo. Để duy trì dòng
thải vào công trình xử lý ổn định, khắc phục được những sự cố vận hành do sự dao
động về nồng độ và lưu lượng của nước thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình
xử lý sinh học người ta thiết kế bể điều hòa. Bể điều hòa được phân loại như sau:
-
Bể điều hòa lưu lượng.
-
Bể điều hòa nồng độ.
-
Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.
1.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học
Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và
khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền.
Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan trong các hệ thống
khép kín. Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học
hay công đoạn cuối để thải vào nguồn.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
8
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.2.2.1. Phương pháp trung hòa
Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về
khoảng 6,5 – 7,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý
tiếp theo.
Nguyên tắc chung là thực hiện một phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ. Tùy
vào hoàn cảnh cụ thể có thể dùng các tác nhân phản ứng thích hợp và thực hiện việc
trung hòa bằng các cách sau:
Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
Bổ sung các tác nhân phản ứng
Lọc nước axit đi qua lớp vật liệu có tác dụng trung hòa
Hấp thụ khí axit bằng dung dịch kiềm hoặc hấp thụ khí amoniac bằng axit
1.2.2.2. Phương pháp oxy hóa và khử
Phương pháp oxy hoá
Oxy hoá là một phương pháp hoá học rất cần thiết để xử lý các hợp chất độc
hại, khó phân huỷ. Đây là phương pháp có khả năng phân huỷ triệt để những chất hữu
cơ có cấu trúc bền, độc tính cao, chưa bị loại bỏ hoàn toàn bởi quá trình keo tụ và
không dễ bị oxy bởi các chất oxy hoá thông thường, cũng như không hoặc ít bị phân
huỷ bởi vi sinh vật.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên hoạt động của gốc tự do OH..
Gốc này có độ hoạt động cao, thế oxy hoá 2.80 V, chỉ đứng sau Flo (thế oxy hoá là
3.03 V), phản ứng không chọn lọc, tốc độ phản ứng rất nhanh. Một số tác nhân tạo
OH. bao gồm: Ozon – O3, hiđropeoxit – H2O2, tia UV, UV/TiO2, tác nhân Fentơn
(H2O2 + Fe2+)…
Cơ chế của phản ứng oxy hoá liên quan đến gốc hyđroxy là tác nhân oxy hoá
mạnh, nên hiệu quả và tốc độ xử lý rất cao. Hoạt tính cao và độ chọn lọc thấp của phản
ứng tạo điều kiện để phương pháp này có thể sử dụng xử lý nước thải có nồng độ chất
hữu cơ cao. Một ưu điểm khác của phương pháp oxy hoá là tạo ra ít sản phẩm phụ gây
độc hại cho môi trường.
Phương pháp khử
Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được áp dụng trong các
trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử. Phương pháp này được dùng rộng
rãi để tách các hợp chất thủy ngân, crom, asen...ra khỏi nước thải.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
9
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.2.2.3. Phương pháp hoá lý
Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải một chất phản ứng nào
đó, chất này phản ứng với các tập hợp chất bẩn trong nước thải và có khả năng loại
chúng ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại.
Các phương pháp hóa lý thường sử dụng để khử nước thải là phương pháp
keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi...
Quá trình keo tụ tạo bông
Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù có kích
thước lớn ≥ 10-2 mm, còn các hạt nhỏ hơn dạng keo không thể lắng được. Ta có thể
làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các
tập hợp hạt để có thể lắng được. Muốn vậy trước hết cần trung hòa điện tích của
chúng, tiếp đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích của các hạt
được gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ là
quá trình keo tụ.
Chất keo tụ là chất được dùng để tách các hạt huyền phù kích thước nhỏ có
trong nước thải. Các hạt mang điện tích có thể được tách khỏi nước bằng cách keo tụ
chúng thành bông dễ sa lắng. Các chất keo tụ thường được chia làm hai loại chất keo
tụ có nguồn gốc vô cơ và các polime hữu cơ. Các chất keo tụ truyền thống thường
được dùng là muối nhôm, muối sắt, vôi sống hoặc hỗn hợp của chúng.
Quá trình này thường được áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và
vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nước thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng
được), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông
cặn này có thể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực. Trong quá trình keo tụ người
ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tốc độ keo tụ, tốc độ sa lắng, tốc độ nén ép các
bông keo và đặc biệt để giảm lượng chất keo tụ.
Các chất keo tụ thường dùng là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp
của chúng. Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, KAl(SO4)2.12H2O,
NH4Al(SO4)2.12H2O, NaAlO2. Trong số này phổ biến nhất là Al2(SO4)3 vì chất này
hòa tan tốt vào nước, giá rẻ và hiệu quả keo tụ cao ở pH = 5 – 7,5.
Muối sắt thường là Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 có khoảng pH tối ưu
rộng hơn muối nhôm (từ 6 – 10), tác dụng tốt ngay ở nhiệt độ thấp, có thể khử được
mùi vị khi có H2S nhưng có tính axit mạnh hơn muối nhôm nên tiêu thụ kiềm nhiều
hơn và có tính ăn mòn cao hơn. Ngoài ra, chúng có khả năng tạo phức tan có màu qua
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
10
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
phản ứng của cation sắt với một số hợp chất hữu cơ.
Poly Aluminium Chloride: ( PAC)
Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polime vô cơ là poli
nhôm clorua (polime aluminium chloride), thường viết tắt là PAC (hoặc PACl). Hiện
nay, ở các nước tiên tiến, người ta đã sản xuất PAC với lượng lớn và sử dụng rộng rãi
để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nước sinh hoạt và đặc biệt là xử lí nước thải.
Tính chất: PAC có công thức tổng quát là [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m ( trong đó m
≤ 10, n ≤ 5). PAC thương mại ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm, dễ tan
trong nước và kèm theo sự tỏa nhiệt, dung dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về
tính hút thấm.
Ưu điểm:
Hiệu quả keo tụ và lắng cao gấp 4 – 5 lần so với chất keo tụ khác. Tan trong
nước tốt và nhanh, ít làm biến động độ pH của nước lên không cần dùng NaOH để xử
lý và do đó ít ăn mòn thiết bị hơn.
Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu.
Không cần ( hoặc dùng rất ít ) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng
Nồng độ nhôm dư trong nước nhỏ hơn so với khi dùng phèn nhôm sunfat.
Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt
hơn.
Không làm phát sinh hàm lượng SO42- trong nước thải sau khi xử lý là loại có
độc tính đối với vi sinh vật.
Nhược điểm:
Do PAC có hiệu quả rất mạnh ở liều lượng thấp lên việc cho quá PAC sẽ gây
hiện tượng tái ổn định hệ keo.
Chất trợ keo tụ
Tác dụng: Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ nhằm tạo các bông lớn dễ lắng
người ta sử dụng thêm các chất trợ keo tụ. Đây là các chất cao phân tử tan trong nước
và dễ phân ly thành ion, tạo cầu nối giữa 2 hay nhiều hạt huyền phù, giúp hình thành
các bông cặn lớn và dễ lắng.
Phân loại:
Tùy thuộc vào các nhóm ion phân ly mà ta có thể sử dụng các chất trợ keo
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
11
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
khác nhau:
C – Cationic: Khi tan trong nước phân tử polime tích điện dương. A –
Anionic: Khi tan trong nước phân tử polime tích điện âm.
N – Nionic: khi tan trong nƣớc phân tử polime không tích điện.
Việc sử dụng chất trợ keo sẽ làm giảm hàm lượng chất keo tụ, giảm thời gian
của quá trình keo tụ và tăng vận tốc lắng của bông keo.Tùy thuộc vào đặc điểm của
dòng thải như pH, độ đục, độ kiềm mà chọn chất trợ keo cho phù hợp sao cho đạt hiệu
suất xử lý cao nhất.
Các chất trợ keo thường dùng là A101, C101, N508… Có tác dụng bổ sung
thêm vào nước thải các cation và anion nhằm tăng hiệu quả quá trình keo tụ.
1.2.3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có
trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, amoni, Nito… dựa trên
cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật
sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất để làm thức ăn. Một cách tổng quát,
phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại:
Phương pháp kị khí sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong
điều kiện không có oxy.
Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động
trong điều kiện cung cấp oxy liên tục.
Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa
sinh hóa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất
phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai
đoạn chính như sau:
-
Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật.
Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng
độ bên trong và bên ngoài tế bào.
Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và
tổng hợp tế bào mới.
Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm
lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở
mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
12
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
hoá là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và
các yếu tố vi lượng.
1.2.3.1. Phương pháp sinh học kỵ khí
Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo
ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình
phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễu đơn giản như sau:
vi sinh vật
Chất hữu cơ——————> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới
Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử
Giai đoạn 2: axit hóa
Giai đoạn 3: axetat hóa
Giai doạn 4: metan hóa.
Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất
béo, cacbohydrat, cellulo, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo
thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ
chuyển hóa protein thành axit amin, cacbohydrat thành đường đơn, và chất béo thành
các axit béo. Trong giai đoạn axit hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục
chuyển hóa thành axit axetic, H2 và CO2. Các axit béo dễ bay hơi chủ yếu là axit
axetic, axit propionic và axit lactic. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn
giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch cacbohydrat. Vi sinh vật
chuyển hóa metan chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2,
format, axetat, methanol, methylamin, và CO.
Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:
Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình
tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với
dòng nước đi từ dưới lên.
Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá
trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process).
Ưu điểm:
Quá trình phân hủy yếm khí dùng CO2 có sẵn như một tác nhân nhận điện tử
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
13
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
làm nguồn oxy của nó.
Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra lượng bùn thấp hơn (từ 3 đến 20 lần so với
quá trình hiếu khí), vì năng lượng do vi khuẩn yếm khí tạo ra tương đối thấp. Hầu hết
năng lượng rút ra từ sự phân hủy chất nền là từ sản phẩm cuối cùng đó là CH4.
Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra một loại khí có ích đó là metan. Chất khí
này có chứa 0% năng lượng, có thể dùng để đốt tại chỗ cho các lò phân hủy chất thải,
hay dùng để sản xuất điện năng. Khoảng 3 - 5% bị thải bỏ dưới hình thức nhiệt. Việc
tạo ra metan góp phần làm giảm BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) trong bùn đã bị phân
hủy.
Năng lượng cần cho xử lý nước thải cũng giảm.
Sự phân hủy yếm khí thích hợp cho chất thải có nồng độ ô nhiễm cao.
Nhược điểm:
Quá trình này xảy ra chậm hơn quá trình hiếu khí.
Rất nhạy với chất độc.
Đòi hỏi một thời gian dài để khởi đầu quá trình này.
Vì được coi là phân hủy sinh học các hợp chất qua một quá trình đồng trao
đổi chất, quá trình phân hủy yếm khí đòi hỏi nồng độ chất nền ban đầu cao.
1.2.3.2. Phương pháp sinh học hiếu khí
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn:
Oxi hóa các chất hữu cơ
Tổng hợp tế bào mới
Phân hủy nội bào
Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều
kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều
kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất
cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học
hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được
sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng,
bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các
quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
14
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá
trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa quay sinh học, bể phản
ứng nitrat với màng cố định.
1.3. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SWIM-BED
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ Swim-bed
Hình 1.2 Mặt cắt của sợi sinh học.
Công nghệ Swim bed là công nghệ mới có liên quan tới vật liệu mới: sợi acryl
mang sinh khối- hay còn gọi là sợi sinh học-BF (biofringe) đã làm tăng hiệu quả xử lý
các chất hữu cơ trong nước thải. BF cho phép bám dính một lượng lớn sinh khối vào
một sợi linh động trên một vị trí cố định. Bằng cách tiếp cận này, sự linh động của sợi
được gây ra bởi dòng nước thải tạo ra một chuyển động “Swimming” để làm tăng sự
vận chuyển chất dinh dưỡng đến sinh vật dính bám (màng sinh học). Vì vậy, công
nghệ Swim-bed kết hợp những ưu điểm giữa giá thể cố định và giá thể tầng sôi, không
phụ thuộc vào điều kiện thủy lực để tránh đóng cặn hoặc nổi lên của giá thể trung gian
và không yêu cầu màng che hoặc vách ngăn để ngăn ngừa sự ra ngoài của giá thể.
Nó loại bỏ sự giảm áp do hiện tượng đóng cặn và hiện tượng chảy rảnh như
trong quá trình sinh trưởng dính bám giá thể cố định. Hình 1.2 đưa ra một mặt cắt tổng
thể của vật liệu sau khi sinh khối đã bám dính. Vùng kị khí và vùng hiếu khí tạo thành
bề dày màng, hai vùng này tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat xảy ra.
Một số lượng lớn bùn dính bám sẽ làm tăng thời gian lưu bùn và khuyến khích sự xuất
hiện của động vật nguyên sinh và động vật đa bào. Ngoài hiệu quả cao trong việc loại
bỏ chất ô nhiễm thì việc giảm lượng bùn dư cũng đạt được trong ứng dụng này. Đặc
tính của vật liệu BF là nhẹ, bền, bể phản ứng được thiết kế với không gian nhỏ và hoạt
động không phức tạp với giá thành chấp nhận được. Thêm vào đó hiệu quả xử lí và
việc giảm lượng bùn dư làm công nghệ Swim-bed trở thành một công nghệ đầy hứa
hẹn cho xử lí nước thải.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
15
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
1.3.2. Nguyên lý hoạt động
Bể phản ứng sợi BF được chia thành hai vùng: vùng nước đi lên và vùng nước
đi xuống. Cả hai vùng này thông với nhau, có hai khoảng trống tương ứng ở đáy và
đỉnh.
Dòng vào được đưa xuống sâu trong vùng khí đi lên, nhằm mục đích để khuấy
trộn và hòa tan oxy vào trong nước thải.
1.3.3. Ưu và nhược điểm của công nghệ Swim-bed
Công nghệ Swim-bed là sự kết hợp giữa quá trình sinh trưởng dính bám giá thể
cố định và quá trình sinh trưởng dính bám tầng sôi. Do đó, hiệu quả xử lí chất ô nhiễm
của công nghệ hiệu quả. Hiệu quả xử lí chất hữu cơ đạt trên 80% với thời gian lưu
ngắn.
Mặt khác, nồng độ sinh khối trong hệ thống có thể đạt 13.3g/l, hệ thống có thể
chống chịu được độc chất , chịu được sự sốc tải trong quá trình xử lý. Tuy nhiên, quá
trình này cần được kiểm soát tốc độ thổi khí 1-5 L/phút ( vận tốc từ 5-10cm/s) để tránh
hiện tượng đóng cặn đáy. Thêm nữa, hiện tượng bám dính của vi sinh vật vào đá bọt
phân phối khí dẫn đến lưu lượng khí thổi bị giảm xuống.
1.3.4. Một số nghiên cứu sử dụng công nghệ Swim-bed trong và ngoài nước
Trong nước
Đoàn Thu Hà, 2005 đã nghiên cứu công nghệ swim-bed sử dụng giá thể sinh
học acryl-fiber(bio-fringe) đã được tiến hành để khảo sát hiệu quả loại bỏ ammonium
của nó trong xử lý nước ngầm ở Hà Nội. Trong nghiên cứu này sử dụng hai bể phản
ứng với số lượng khác nhau của biofringe (sợi đơn và sợi đôi). Hiệu suất loại bỏ
ammonium là 95-100% ớ tải trọng thể tích lên tới 0,22 và 0,48 kg/m3ngày tương ứng
với thời gian lưu nước (HRT) ngắn là 3h và 1,3h tương ứng cho các bể sợi đơn và sợi
đôi.
Nguyễn Lễ, 2010 đã nghiên cứu công nghệ Swim-bed để khử COD và Nitrat
hóa nước thải cao su. Kết quả cho thấy khả năng loại bỏ COD và Nitrat hóa đạt được
hiệu quả cao. Ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngày ( tương ứng với 0.17 kgTKN/ m3.ngày)
thì hiệu quả loại bỏ COD đạt trên 0% và Nitrat hóa đạt trên 56%. Tại tải trọng
2kgCOD/m3.ngày ( tương ứng với 0.26 kgTKN/ m3.ngày) thì hiệu quả loại bỏ COD
vẫn đạt trên 0% nhưng hiệu quả Nitrat hóa vẫn không thay đổi. Nồng độ sinh khối
tăng khi tải trọng tăng, nồng độ MLSS đo được 6750mg/L tại tải trọng
2kgCOD/m3.ngày.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
16
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Nguyễn Lâm Phương, 2012 đã nghiên cứu công nghệ Swim-bed để xử lí nước
thải thủy sản ở mức tải trọng từ 0.5-3.0 kgCOD/m3.ngày. Thời gian lưu nước khoảng
6h ở tất cả các tải trọng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu quả loại bỏ COD cao nhất
đạt 94% ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngày và tải trọng nito 0.11 kgN/ m3.ngày. Ở tải trọng
lớn nhất 3.0 kgCOD/m3.ngày ứng với tải trọng nito 0.14 kgN/ m3.ngày thì hiệu quả
loại bỏ COD chỉ còn 88% và hiệu suất nitrat hóa cũng giảm chỉ còn 65%. Nồng độ
sinh khối tăng trong bể Swim-bed khi tải trọng 3kgCOD/m3.ngày, nồng độ sinh khối
trong bể đạt 6324 mg/L.
Ngoài nước
Joseph D.Rouse, 2004 đã nghiên cứu công nghệ Swim-bed sử dụng Bio-fringe
làm giá thể bám dính. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao với 80% COD được loại bỏ ở tải
trọng thể tích cao đến 12 kg/m3ngày với thời gian lưu nước là 3h, khả năng dính bám
là rất tốt với 133g sinh khối/m3giá thể.
Taichi Yamamoto, 2006 nghiên cứu về khả năng xử lý nitrat hóa bán phần của
bể phản ứng Swim-bed sử dụng Bio-fringe làm giá thể dính bám vi sinh vật trong quá
trình xử lý kỵ khí nước thải chăn nuôi heo. Thành phần nitrat hóa bán phần là tương
đối ổn định ở mức tải trọng nitơ 1, kg/m3ngày mà không có bất kì hoạt động kiểm
soát nào, chỉ có một phần nhỏ nitrat được sinh ra trong toàn bộ thời gian hoạt động và
tỉ lệ ( N-NO2/ (N-NO2+N-NO3) luôn luôn trên 95%.
Sen Qiao, Yuki 2008 nghiên cứu về quá trình nitrate hóa bán phần của bể
swim-bed có bùn kỵ khí thô (SB) và bể swim-bed và có bùn hoạt tính (SBAS), đồng
thời so sánh đặc tính bùn của từng bể. Khả năng chuyển đổi ammonium thành nitrate
của từng bể tương ứng là 52,3% và 40% đối với tải trọng nitơ là 3kgN/m3ngày, với
hiệu quả này chứng minh tiềm năng ứng dụng tốt quá trình annamox để loại bỏ nitơcủa
bể SB. Bùn trong bể SB có tính chất tốt hơn so với SBAS.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
17
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
2.1.1. Nước thải
Nước thải được lấy sau song chắn rác của hệ thống xử lý công ty Cổ Phần Chế
Biến Thủy hải sản Liên Thành-Phân xưởng 5.
Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước thải nước mắm đầu vào mô hình thí nghiệm
Chỉ tiêu
Đơn vị
pH
-
6,8
8,0
COD
mg/l
256
815
BOD
mg/l
145
330
TP
mg/l
1
TN
mg/l
68
Cl-
g/l
Giá trị
1
6
170
3
2.1.2. Giá thể
Mô hình nghiên cứu sử dụng giá thể sinh học là BF (Biofringe), giá thể được
thiết kế có bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofringe dính bám trên bề mặt của giá
thể, tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng
trong nước và tiếp xúc với chất dinh dưỡng, từ đó giúp chuyển hóa các chất ô nhiễm
có trong nước thải.
Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật sợi giá thể biofringe
Thông số
Vật liệu chế tạo:
Trục dọc
Trục ngang
Kích thước nhánh
Màu sắc
Đặc tính
Polyester
Sợi acrylic
3mm×105mm
Trắng
(Nguồn: Công ty Trách nhiệm hữu hạn công nghệ môi trường EAP)
Giá thể BF được làm từ sợi acrylic thấm nước tốt, diện tích bề mặt lớn. Các sợi
này được dệt thành các sợi nhỏ, sau đó kết lại theo dạng xương cá làm tăng khả năng
co giãn và chịu lực. Cấu trúc xương các của BF chia làm 2 loại:
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
18
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Sợi dọc được làm bằng sợi Polyester.
Sợi ngang được làm bằng Acrylic rất ưa nước.
Do đó bùn có thể dễ dàng và nhanh chón dính bám vào.
Hình 2.1 Cấu trúc của giá thể Biofringe.
Chủng loại vi sinh vật trong lớp màng biofringe tương tự như đối bới hệ thống
xử lý bùn hoạt tính lơ lửng. Phân tích chủng loại vi sinh vật, lớp màng này còn cơ thể
chia thành hai lớp: lớp màng kị khí ở bên trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài. Sụ
hình thành hai lớp màng này là do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường
kính của khối vi sinh vật, oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt màng
và làm cho lớp màng phía ngoài trở thành hiếu khí, còn lớp màng bên trong không tiếp
xúc được với oxy trở thành lớp màng kị khí.
2.1.3. Bùn sử dụng trong mô hình nghiên cứu
Bùn hoạt tính được lấy từ bể Aerotank của Nhà máy bia Heineken Việt Nam có
nồng độ SS trong khoảng 3000 mg/L.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
19
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Lắp đặt mô hình nghiên cứu
Tải 1: Thích nghi
Theo dõi
3
OLR= 0,3kgCOD/m .nđ
Phân tích pH, COD, CL-
Thời gian vận hành 19 ngày
Tải 2: OLR= 0,6kgCOD/m3.nđ
Thời gian vận hành 20 ngày
Theo dõi
Tải 3: OLR= 0,8kgCOD/m3.nđ
Thời gian vận hành 20 ngày
Phân tích pH, COD, BOD5, TN,
TP, CL-, TS, VS
Tải 4: OLR= 1kgCOD/m3.nđ
Thống kê đánh giá
Thời gian vận hành 21 ngày
kết quả xử lí
Đề xuất tải trọng tối ưu
Hình 2.2 Sơ đồ nội dung nghiên cứu
2.3. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU
2.3.1. Cấu tạo mô hình
Hệ thống mô hình nghiên cứu gồm: mô hình (chứa 3 ngăn: ngăn thiếu khí
Anoxic, ngăn hiếu khí và ngăn lắng), bơm định lượng ( nước thải dòng vào và tuần
hoàn bùn nước), máy thổi khí, các thùng chứa nước thải đầu vào và đầu ra.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
20
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Mô hình được thiết kế bằng mica, có 3 ngăn: ngăn thứ nhất ( ngăn có vùng
thiếu khí Anoxic) có kích thước 130×100×430mm, ngăn thứ hai ( ngăn phản ứng hiếu
khí) có kích thước 130×210×430mm, ngăn thứ ba (ngăn lắng) có kích thước
130×147×430mm. Các ngăn liên tiếp được thông với nhau bởi một cửa sổ hình tròn ở
phía trên ngang chiều cao cột nước, chiều cao cột nước là 390mm.
Bảng 2.3 Kích thước các ngăn của mô hình Swim-bed
Ngăn
Thể tích – Kích thước
Thông số
Đơn vị
Kích thước
Ngăn thiếu khí
(1)
Thể tích
L
5
Thể tích
L
10
Ngăn hiếu khí
(2)
Thể tích
L
4,5
Ngăn lắng (3)
5
473
210
5
147
140
130
5
390
390
40
100
40
5
(1)
5
(2)
100
5
473
210
(3)
5
147
5
22
22
22
140
130
Ø27
Hình 2.3 Cấu tạo chi tiết mô hình Swim-bed.
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
21
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất nước mắm bằng công nghệ Swim-bed quy mô phòng thí nghiệm
Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật các thiết bị sử dụng trong mô hình thí nghiệm
Thông số thiết bị
Bơm đầu vào: Bơm định
Pulsatron-LD54S2-VTC1-165
Hình ảnh
lượng
Điện áp: 230V
Lưu lượng max: 4,7l/h
Công suất: 5,6BA
50/60Hz
Máy thổi khí: Máy thổi khí Resun-ACO
001
Điện áp: 220V
Lưu lượng max: 38l/ph
Công suất: 18W
50Hz
Bơm tuần hoàn bùn: Máy bơm hồ cá
LifeTech AP1000
Điện áp: 220-240V
Lưu lượng: 400l/h
Công suất: 6,5W
50Hz
Đẩy cao: 0,65m
Thiết bị hẹn giờ: 24 Hours Timer
Điện áp: 220-240V
10A
Công suất: 2200W
SVTH: Võ Thị Thúy An
GVHD: Th.S Nguyễn Lễ
22
