Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (internal circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải sản ở các tải trọng hữu cơ 5, 10, 15kgCODm3 ngày
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.51 MB, 89 trang )
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ IC
(INTERNAL CIRCULATION) XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN Ở CÁC TẢI
TRỌNG HỮU CƠ 5, 10, 15KGCOD/M3 NGÀY
SVTH: NGUYỄN THÀNH LONG
MSSV: 0150020119
GVHD: ThS. TRẦN NGỌC BẢO LUÂN
TP.HCM, 01/2017
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ
MÔI TRƯỜNG TPHCM
--------------KHOA MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---------------
BẢN GIẢI TRÌNH NỘI DUNG CHỈNH SỬA
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN SV: Nguyễn Thành Long
NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật môi trường
MSSV: 0150020119
LỚP: DH01_KTMT01
Tên Đồ án: Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải
chế biến thủy hải sản ở các tải trọng hữu cơ 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Căn cứ vào bản đánh giá của giảng viên phản biện tại hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp
ngày 26 tháng 12 năm 2016 tại phòng A403, trường Đại học Tài nguyên và Môi trường
TP. Hồ Chí Minh, các chỉnh sửa về nội dung và hình thức trong đồ án tốt nghiệp đã được
thực hiện như sau:
STT Nội dung góp ý của GVPB và Hội Đồng Các chỉnh sửa đã thực hiện/trang
Bổ sung các nguồn tài liệu trong các trang Đã bổ sung nguồn tài liệu trong các
1
1, 15.
trang 1, 15.
2
Phần giới thiệu mô hình thí nghiệm của các Đã đưa phần giới thiệu mô hình của
tác giả khác (trang 25) nên đưa vào phần các tác giả khác vào phần tổng quan
tổng quan.
ở trang 19.
3
Nồng độ COD (bảng 2.2) nên bổ sung thêm Đã bổ sung thêm độ lệch chuẩn vào
độ lệch chuẩn.
bảng 2.1 (bảng 2.2 cũ)
4
Cần làm rỗ số lần phân tích lặp lại để tính Số lần phần tích lặp lại được ghi ở
độ lệch chuẩn của mô hình.
phía dưới bảng 3.1, 3.2 và 3.3.
5
Cần làm rõ hóa chất để nâng pH là hóa chất Hóa chất để nâng pH đã được thêm
gì, nồng độ bao nhiêu?
vào.
6
Phần kết quả thảo luận cần làm rõ hiệu suất
xử lý N,P, SS của mô hình để kết luận hiệu
suất xử lý thấp và phần này cũng cần đưa
vào Phần kết luận.
Đã tính hiệu suất xử lý SS, TN, TP
được thêm trong bảng 3.1, 3.2 và
3.3, phần kết quả thảo luận và phần
kết luận đã được thêm vào.
Cần tính toán tốc độ dòng lên của mô hình Đã tính toán tốc độ dòng lên và thời
và thời gian lưu nước trong mô hình vì đây gian lưu nước trong mô hình được
7
cũng là 2 thông số quan trọng khi chạy mô thêm vào ở bảng 2.1
hình.
Sinh viên cam kết những nội dung đã báo cáo ở trên là hoàn toàn chính xác.
TP. Hồ Chí Minh, ngày …tháng… năm…
Xác nhận kiểm tra của GVPB
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
LỜI CẢM ƠN
Ông cha ta có câu ca dao:
“Mấy ai là kẻ không thầy
Thế gian thường nói đố mày làm nên”
Thật vậy, được sự chỉ dẫn tận tình của thầy Th.s Trần Ngọc Bảo Luân, em đã hoàn thành
đúng thời hạn khóa luận tốt nghiệp. Em chân thành cảm ơn thầy.
“Học thầy không tày học bạn”
Trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp, em đã được sự giúp đỡ của các nhóm đề tài
nghiên cứu khác. Cảm ơn các bạn rất nhiều.
Ngoài ra, với những kiến thức em đã học được từ các quý thầy (cô) Khoa Môi trường – Đại
học Tài nguyên và Môi trường Tp. Hồ Chí Minh truyền đạt lại trong suốt quá trình học tập
góp phần không nhỏ để em hiểu và hoàn thành tốt hơn khóa luận tốt nghiệp của mình.
Em xin cảm ơn!
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
i
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG VIỆT)
IC (Internal Circulation reactor) - sinh học kị khí nội tuần hoàn - là bể gồm 2 ngăn UASB,
các ngăn này kết nối với nhau bằng cách đặt ngăn này lên phía trên ngăn kia. Bể IC cũng
được xem là một phiên bản đặc biệt của bể EGSB, được vận hành theo chế độ dãn nở 30%
của bùn hạt PVA-Gel để khử các chất hữu cơ với tải trọng thể tích cao. Trong nghiên cứu
này, chúng tôi áp dụng công nghệ IC với giá thể PVA-Gel để khử COD và các chất hữu cơ
khác của nước thải chế biến thủy hải sản với các tải trọng hữu cơ là 5 (tải thích nghi), 10,
15kgCOD/m3.ngày với kết quả cho thấy hiệu quả khử COD đạt >80%, bể IC kị khí này
không có khả năng khử được SS, TN và TP.
Từ khóa: IC, UASB, EGSB, PVA-Gel.
TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG ANH)
ABSTRACT
The IC (Internal Circulation reactor) can be considered as two anaerobic treatment
compartments (like UASB) on top of each other, one highly loaded and one low loaded. IC
was especially considered as a modification of the EGSB reactor, in which the PVA-gels
are partially fluidized by effluent recycle at a liquid upflow volume of 30% to remove of
organic substances. In this study, we applied IC with PVA-gel to remove COD and organic
substances of wastewater of seafood with 5 organic loading rates of 5, 10,
15kgCOD/m3.day. The results shown that IC can be remove more than 80% COD reduction
and IC can not remove SS, TN and TP.
Keyword: IC, UASB, EGSB, PVA-Gel.
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
ii
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
iii
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
iv
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... i
TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG VIỆT) ......................................................................... ii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN (TIẾNG ANH) ......................................................................... ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................ iii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN................................................................ iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... x
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................... xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
1.Đặt vấn đề. .................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu. ................................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................. 2
5. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu................................................................................ 2
6. Đóng góp khoa học, kinh tế và xã hội của nghiên cứu. ............................................... 2
7. Tính mới của nghiên cứu. ............................................................................................ 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ................................................................................................ 4
1.1. Tổng quan về ngành thủy sản và công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản. ...... 4
1.1.1. Tổng quan về ngành thủy sản. ............................................................................. 4
1.1.2 Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản....................................................... 6
1.2. Tổng quan chung quá trình sinh học kỵ khí ............................................................ 11
1.2.1. Quá trình sinh học kỵ khí................................................................................... 11
1.2.2. Phân loại các công nghệ kỵ khí ......................................................................... 13
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
v
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
a. Công trình xử lý kị khí tải trọng thấp (Tải trọng hữu cơ thể tích < 8,0 kg
COD/m3.ngày) ....................................................................................................... 14
a1.Bể phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn ............................................................ 14
a2.Bể tiếp xúc kị khí ............................................................................................. 15
b. Công trình xử lý kỵ khí tải trọng cao (Tải trọng hữu cơ thể tích 3-20
kgCOD/m3.ngày) ................................................................................................... 15
b1.Lọc kị khí giá thể cố định dòng chảy ngược dòng ........................................... 15
b2.Bể lọc sinh học kị khí bám dính xuôi dòng ..................................................... 16
b3.Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor) ....................................... 16
c. Công trình xử lý kỵ khí tải trọng rất cao (Tải trọng hữu cơ thể tích 10 – 40 kg
COD/m3.ngày) ....................................................................................................... 17
c1.Bể sinh học kị khí tầng giá thể lơ lửng dãn nở hay tầng sôi (Anaerobic
Expanded and Fluidized Bed Reactors) ................................................................ 17
c2.Bể EGSB (Expanded Granular Sludge Bed Reactor) ...................................... 17
c3.Công nghệ IC (Internal Circulation Reactor) .................................................. 18
1.3.Các nghiên cứu trong và ngoài nước. ...................................................................... 23
1.3.1. Các nghiên cứu trong nước. ............................................................................... 23
1.3.2. Các nghiên cứu ngoài nước. .............................................................................. 24
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 25
2.1 Tổng quát phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 25
2.2 Mô hình và vật liệu nghiên cứu................................................................................ 26
2.2.1 Mô hình thí nghiệm. ........................................................................................... 26
2.2.2. Vật liệu nghiên cứu. ........................................................................................... 27
2.2.3.Phương pháp vận hành. ...................................................................................... 28
a.Các bước vận hành tải thích nghi. ........................................................................... 28
b.Các công việc sau khi kết thúc và tăng tải trọng. ................................................... 29
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
vi
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
c.Nguyên lý vận hành của mô hình. .......................................................................... 30
d.Kiểm soát các yếu tố trong quá trình vận hành. ..................................................... 31
2.2.4. Phương pháp phân tích. ..................................................................................... 32
a.Phân tích mẫu. ......................................................................................................... 32
b. Vị trí và tuần suất lấy mẫu. .................................................................................... 33
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 35
3.1. Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi (OLR=5kg COD/m3.ngày). .................... 35
3.1.1.pH........................................................................................................................ 37
3.1.2. COD. .................................................................................................................. 37
3.1.3. TN và TP. ........................................................................................................... 38
3.1.4. SS và TS trên hạt PVA-gel. ............................................................................... 39
3.1.5. Lượng khí biogas sinh ra. .................................................................................. 40
3.2. Kết quả vận hành thí nghiệm 10, 15kg COD/m3.ngày ........................................... 41
3.2.1. Kết quả thí nghiệm tải trọng hữu cơ 10kgCOD/m3.ngày đêm .......................... 41
3.2.2 Kết quả thí nghiệm tải trọng hữu cơ 15 kgCOD/m3.ngày đêm .......................... 43
3.3.So sánh và đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ giữa các thí nghiệm ............... 45
3.3.1 pH – Tải trọng hữu cơ 10, 15kgCOD/m3 ngày đêm. .......................................... 45
3.3.2 SS và gTS/PVS-gel - Tải trọng hữu cơ 10, 15 COD/m3.ngày đêm. ................... 46
3.3.3 Mối liên hệ giữa COD tổng hợp tế bào , TN, TP và lượng sinh khối gTS/gPVA-gel Tải trọng hữu cơ 10 và 15kgCOD/m3.ngày đêm. ........................................................ 47
3.3.4 Mối tương quan giữa COD (tạo ra khí Biogas) và lượng khí Biogas sinh ra - Tải
trọng hữu cơ 10, 15 kgCOD/m3.ngày đêm. ................................................................. 49
3.3.5 CODvào, CODra và hiệu suất khử COD ở tải trọng hữu cơ 10 và 15
kgCOD/m3.ngày đêm. ........................................................................................... 51
KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 53
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
vii
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
1.Kết luận ....................................................................................................................... 53
2.Kiến nghị ..................................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 54
PHỤ LỤC 1 Bảng phân tích số liệu nghiên cứu ............................................................... 58
PHỤ LỤC 2 Bảng tính toán tỉ lệ COD : N : P, lượng COD (tổng hợp tế bào) ................. 65
PHỤ LỤC 3 Hình ảnh mô hình thí nghiệm IC và hạt PVA- gel ở 5 tải trọng hữu cơ 5
(thích nghi), 10 và 15kgCOD/m3.ngày đêm. ..................................................................... 70
PHỤ LỤC 4 Bản vẽ mô hình kị khí IC ............................................................................. 72
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
viii
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD
Biochamical Oxygen Demand (Nhu cầu oxi hóa sinh học)
COD
Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxi hóa hóa học)
EGSB
Expanded Granular Sludge Bed Reactor (Bể phản ứng bùn hạt cao tải)
FBBR
Fluidized Bed Biological Reactor (Bể sinh học kỵ khí tầng dãn nở)
HRT
Hydrolic Retention Time (Thời gian lưu nước)
IC
Internal Circulation Reactor (Bể tuần hoàn nội bộ)
OLR
Organic Load Rate (Tải trọng chất hữu cơ)
PVA
Polyvinyl Alcohol
SBR
Sequencing Batch Reactors (Bể phản ứng sinh học theo mẻ)
SRT
Solid Residence Times (Thời gian lưu bùn)
SS
Supended Solids (Chất rắn không hòa tan)
TN
Total Nitrogen (Tổng Nitơ)
TP
Total Phosphorus (Tổng Phốt Pho)
TS
Total Solid (Tổng chất rắn)
UASB
Upflow Anaerobic Sludge Bed Reactor (Bể kỵ khí sinh học dòng chảy ngược)
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
ix
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần nước thải từ các phân xưởng chế biến thuỷ sản ............................... 4
Bảng 1.2 Sản lượng khai thác thuỷ hải sản tháng 5/2015 ................................................... 5
Bảng 1.3 Thông số thiết kê mô hình IC............................................................................. 19
Bảng 1.4 Hiệu quả xử lý và các thông số vận hành của IC và UASB .............................. 22
Bảng 2.1 Các thông số tính toán để chạy mô hình nghiên cứu ......................................... 30
Bảng 2.2 Các phương pháp phân tích các thông số tại phòng thí nghiệm ........................ 32
Bảng 2.3 Tần suất lấy mẫu phân tích ................................................................................ 34
Bảng 3.1 Kết quả phân tích OLR = 5 kgCOD/m3.ngày (pH, COD, TN, TP, SS) ............. 36
Bảng 3.2 Kết quả phân tích tải trọng hữu cơ 10 kgCOD/m3.ngày đêm (COD, SS, TN, TP
và pH) ................................................................................................................................ 42
Bảng 3.3 Kết quả phân tích tải trọng hữu cơ 15 kgCOD/m3.ngày đêm (COD, SS, TN, TP
và pH) ................................................................................................................................ 44
Bảng 3.4 Thể tích khí Biogas sinh ra theo lý thuyết ......................................................... 50
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
x
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến cá. ............................................................................... 7
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình chung cho ngành chế biến thủy sản. ........................................... 8
Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ 1 xử lý nước thải thủy sản. ....................................................... 9
Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ 2 xử lý nước thải thủy sản. ..................................................... 10
Hình 1.5 Sơ đồ biểu diễn các dòng biến đổi chất trong quá trình phân hủy kị khí. .......... 12
Hình 1.6 Một số dạng xử lý sinh học kỵ khí. .................................................................... 13
Hình 1.7 Các dạng quá trình kỵ khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế........................... 14
Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo của bể UASB. .............................................................................. 16
Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của bể EGSB và bùn hạt. ............................................................. 18
Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của bể IC và bùn hạt PVA gel. .................................................. 20
Hình 2.1 Sơ đồ thực hiện nghiên cứu. ............................................................................... 25
Hình 2.2 Mô hình thí nghiệm công nghệ IC...................................................................... 26
Hình 2.3 Hố thu gom nước thải. ........................................................................................ 27
Hình 2.4. Hạt PVA-gel. ..................................................................................................... 28
Hình 2.5 Hệ thống đếm khí Gasometer. ............................................................................ 31
Hình 3.1. pH ở tải trong thích nghi.................................................................................... 37
Hình 3.2. COD ở tải trong thích nghi. ............................................................................... 37
Hình 3.3. TP ở tải trong thích nghi .................................................................................... 38
Hình 3.4. TN ở tải trọng thích nghi. .................................................................................. 38
Hình 3.5. SS và lượng gTS/gPV A-gel ............................................................................. 39
Hình 3.6. Lượng khí Biogas được sinh ra ở tải trọng thích nghi ...................................... 40
Hình 3.7 pH - Tải trọng hữu cơ 10, 15kgCOD/m3 ngày đêm............................................ 45
Hình 3.8 SS và gTS/PVS-gel - Tải trọng hữu cơ 10, 15 kgCOD/m3.ngày đêm. .............. 46
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
xi
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Hình 3.9 CODvào , CODra, COD tổng hợp tế bào của tải trọng hữu cơ 10 và 15kgCOD/m3.ngày
đêm. ................................................................................................................................... 48
Hình 3.10 TNvào, TNra, TPvào, TPra của tải trọng hữu cơ 10 và 15kgCOD/m3.ngày đêm. 48
Hình 3.11 Lượng khí Biogas sinh ra - Tải trọng hữu cơ 10 và 15kgCOD/m3.ngày đêm. 51
Hình 3.12 CODvào, CODra và hiệu suất khử COD ở tải trọng hữu cơ 10 và
15kgCOD/m3.ngày đêm..................................................................................................... 51
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
xii
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
MỞ ĐẦU
1.ĐẶT VẤN ĐỀ.
Hiện nay, rất nhiều công ty nhà máy chế biến thủy sản được thành lập, đặc biệt ở vùng đồng
bằng duyên hải miền trung và miền tây nam bộ Việt Nam. Lượng nước dùng cho việc chế
biến thủy sản càng tăng cao nhưng vấn đề xử lý nước thải chưa được quan tâm và đồng thời
công nghệ xử lý nước thải ngành này đã lạc hậu, sử dụng các công nghệ truyền thống như
bể kị khí, hiếu khí để khử các chất ô nhiễm hữu cơ... Mặt khác hệ thống công nghệ xử lý
nước thải này chưa được cải tiến nên vấn đề tiêu tốn chí đầu tư và chi phí vận hành cao,
khiến cho nhà đầu tư thường ít cải tiến hệ thống xử lý nước thải và hiện nay rất ít đơn vị
ngành này có các hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản cải tiến.
Quá trình kị khí là quá trình dùng các vi sinh vật kị khí để khử các chất ô nhiễm hữu cơ, nó
có ưu điểm là sinh ra bùn ít, tiêu thụ năng lượng ít, diện tích xây dựng và chi phí xây dựng
thấp, tạo ra khí CH4 chiếm 60 - 75% trong khí biogas, tiêu thụ ít dinh dưỡng. Nhưng đối
với quá trình kị khí thông thường nó có nhiều khuyết điểm đáng quan tâm: thời gian khởi
động quá chậm, dễ bị sốc tải, xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ tải trọng thấp và đặc biệt là
bùn hạt sinh ra ít.
Trong khi đó công nghệ IC đã được cải tiến có dùng giá thể lơ lửng và đang được tiến hành
nghiên cứu và ứng dụng cho nhiều loại nước thải khác nhau xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ
với nồng độ ngày càng cao như nồng độ COD >30.000mg/L, hiệu quả xử lý COD cao >65%
(Vellinga et al., 1986). Ngoài ra công nghệ IC giải quyết được 1 số khuyết điểm của quá
trình kị khí thông thường như: chịu tải trọng hữu cơ cao >40kgCOD/m3.ngày đêm, thời
gian khởi động, vận hành nhanh và không bị sốc tải.
Ngoài ra công trình áp dụng IC vận hành đơn giản dễ thực hiện và quản lý. Mặc dù công
trình IC đã được sử dụng nhiều trên thế giới nhưng hiện nay ở Việt Nam chỉ có 1 số ít công
ty đã thực hiện và vận hành công nghệ IC trong xử lý nước thải như: công ty bia ở Tiềng
Giang, công ty bia Sapporo Nhật Bản ở Long An.
Dựa trên các bất cập trên nhóm nghiên cứu đặt ra vấn đề nghiên cứu và triển khai áp dụng
công trình IC xử lý nước thải chế biến thủy sản và công trình IC này ít nhóm nghiên cứu
nào trong nước thực hiện sâu để xử lý nước thải chế biến thủy sản. Vì vậy đề tài “Nghiên
cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải sản
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
1
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý
và hiệu quả khử COD của nước thải thủy sản ở các tải trọng hữu cơ cao.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.
Đánh giá được khả năng xử lý và hiệu quả khử COD của nước thải thủy sản ở các tải trọng
hữu cơ cao bằng công nghệ IC sinh học kỵ khí tuần hoàn với các tải trọng 5 (tải thích nghi),
10, 15kg COD/m3.ngày.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
Tổng quan về nước thải thủy sản, các công nghệ kỵ khí thông thường và công nghệ kỵ khí
IC xử lý nước thải thủy sản.
Vận hành mô hình hệ thống bể IC ở tải trọng hữu cơ 5, 10, 15kgCOD/m3.ngày.
Đánh giá khả năng và hiệu quả khử COD và các chất ô nhiễm hữu cơ khác trong nước thải
thủy sản của công nghệ kỵ khí IC.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Phương pháp thu thập tài liệu: Thu thập các tài liệu về tính chất, thành phần nước thải thủy
sản, các phương pháp xử lý nước thải thủy sản.
Phương pháp thực nghiệm: Xử lý nước thải thủy sản bằng công nghệ IC với quy mô phòng
thí nghiệm, bảo quản mẫu và phân tích mẫu.
5. ĐỐI TƯỢNG VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU.
Đối tượng nghiên cứu: Xử lý nước thải thủy sản với nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ cao bằng
công nghệ IC.
Giới hạn đề tài: Đề tài nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản có nồng độ ô nhiễm hữu cơ có
tải trọng từ 5 kg COD/m3.ngày đến 15kg COD/m3 .ngày, được thực hiện trong phòng Cấp
thoát nước với nước thải thủy sản tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM.
6. ĐÓNG GÓP KHOA HỌC, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI CỦA NGHIÊN CỨU.
Đề tài này được đề xuất nhằm đáp ứng mục tiêu phát triển bền vững và góp phần đáp ứng
yêu cầu xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao nói chung và cho ngành chế biến
thủy sản có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao nói riêng với quy mô nhỏ và lớn, đồng thời giữ
gìn vệ sinh môi trường sinh thái.
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
2
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
7. TÍNH MỚI CỦA NGHIÊN CỨU.
So với 1 số công nghệ kị khí truyền thống, quá trình kị khí xử lý nước có nồng độ ô nhiễm
hữu cơ OLR <20kgCOD/m3.ngày thường xây dựng bể tốn nhiều diện tích hiệu quả khử
COD không cao, dễ sốc tải khởi động khó và chậm. Với công nghệ IC vận hành đơn giản
hơn dễ thực hiện và quản lý. Công nghệ IC có thể thực hiện để khử các chất hữu cơ có tải
trọng rất cao >40kgCOD/m3.ngày có thể khử các chất ô nhiễm nồng độ cao với nhiều loại
nước thải đa dạng khác nhau. Ở Việt Nam có rất ít các công trình IC kị khí dùng bùn hạt
PVA-gel để xử lý nước thải thủy sản, do đó đề tài này được nghiên cứu nhằm mục đích
đánh giá khử COD với nồng độ cao cho nước thải thủy sản. Đây là tính mới của đề tài, đó
là khía cạnh có dùng bùn hạt PVA-gel.
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
3
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN.
1.1.1. Tổng quan về ngành thủy sản.
Ngày nay, với nền kinh tế đang phát triển mạnh mẽ, kéo theo nền công nghiệp phát triển
nhanh, đời sống người dân trên toàn thế được cải thiện. Nhưng các vấn đề bảo vệ môi
trường, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nan giải của các lãnh đạo các quốc gia như vấn
đề ô nhiễm không khí, rác thải, bệnh dịch… và đặc biệt là vấn đề nước thải, dẫn tới thiếu
nguồn nước sạch. Mặt khác, để cung ứng nguồn thực phẩm cho người dân, các nhà sản xuất
đã không ngừng phát triển nguồn sản phẩm của mình như nguồn thực phẩm: gia cầm, tinh
bột, rau củ… trong đó có nguồn thực phẩm về thủy sản. Chất lượng, số lượng sản phẩm
ngày càng cao, kéo theo việc sử dụng nước sạch để sản xuất sản phẩm tăng theo. Tuy nhiên,
vấn đề xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản chưa được chú trọng vì nước thải ngành
này có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao như COD, BOD, TN, TP…
Bảng 1.1 Thành phần nước thải từ các phân xưởng chế biến thuỷ sản
STT
Giá trị
Chỉ tiêu
Sò
Cá
Cá philê
Mực
1
pH
6,35 – 6,41
6,01 – 6,38
6,32 – 6,5
6,43 – 6,5
2
SS (mg/L)
700 – 850
138 – 640
543 – 620
208 – 300
3
COD (mg/L)
4.500-5.096
895 –1.020
2.162 –2.305
1.687 – 1.760
4
BOD5 (mg/L)
3.760-4.200
68-830
1.757-1.850
1.333-1.450
5
PO43- (mg/L)
28 – 35
29 – 42
16 – 25
39 – 45
6
Cl‾ (mg/L)
500 – 700
40 – 85
20 – 35
60 – 125
7
N tổng (mg/L)
80 – 150
35 – 75
60 – 75
24 – 36
Nguồn: Lê Thị Cẩm Chi (2011)
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
4
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Bảng 1.2 Sản lượng khai thác thuỷ hải sản tháng 5/2015
Đơn vị tính: 1.000 tấn
TT
1
2
Chính thức
năm 2014
Đơn
vị
tính
(tấn)
Kế
hoạch
Năm
Tổng
SL thủy
sản
1.000
Sản
lượng
khai thác
Ước thực hiện
2015
So sánh
2015/2014
Tháng
5
5
tháng
Tháng
5
5
tháng
Báo
cáo
Lũy
kế
từ
đầu
năm
6.650
608,4
2.352
624
2.423
102
103
1.000
2.700
249
1155
257
1.203
103
104
SL khai
thác hải
sản
1.000
2.500
234
1089
242
1.138
103
104
SL khai
thác nội
địa
1.000
200
15
66
15
65
100
98,5
Sản
lượng
nuôi
trồng
1.000
3.950
359,4
1.197
367
1.220
102
101
Cá tra
1.000
1.200
346,6
Tôm sú
1.000
190
29,2
Tôm thẻ
1.000
340
28,8
Chỉ tiêu
Tổng cục thống kê (2015)
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
5
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
1.1.2 Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản
Nước thải trong công ty, nhà máy chế biến thủy sản phần lớn là nước thải trong quá trình
sản xuất bao gồm:
Nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm.
Nước sử dụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến.
Nước vệ sinh cho công nhân.
Nguồn gây ô nhiễm chính là nước thải trong sản xuất chế biến thủy sản.
Trong quy trình công nghệ chế biến các loại thủy sản, nước thải chủ yếu sinh ra từ khâu rửa
sạch, sơ chế nguyên liệu. Dòng nước thải ra giàu chất hữu cơ (protein, lipit, axitamin, giàu
đạm N – amoni , axit hữu cơ...) thường chứa nhiều đầu tôm, vảy cá, râu tôm, râu mực vụn
, mảnh vụn thịt và ruột, nội tạng, máu … của các loài thủy sản, chúng thường dễ bị phân
hủy tạo mùi hôi tanh đặc trưng, gây ô nhiễm về mặt cảm quan, ảnh hưởng đến sức khỏe
công nhân. Ngoài ra, còn chứa mỡ cá, dầu chiên nổi mặt nước, tạo mùi .
Nhìn chung, nước thải chế biến thủy sản bị ô nhiễm hữu cơ khá nặng, COD dao động trong
khoảng 1.000 – 1.200 mg/l , BOD5 trong khoảng 600 – 950 mg/l, hàm lượng Nitơ hữu cơ
trong nước thải cũng rất cao đến 70 – 110 mg/l, hàm lượng Phốtpho 10 – 100 mg/l dễ gây
ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận. (Lâm Minh Triết, 2006).
Tuy nhiên, nồng độ và thành phần các chất hữu cơ có trong nước thải thay đổi theo mùa
thủy sản, theo định mức sử dụng nước, có xu hướng giảm dần ở những lần rửa sau cùng.
Do đặc tính nước thải ngành chế biến thủy sản chứa lượng chất hữu cơ lớn, tỉ số BOD/COD
dao động khoảng từ 0.5 đến 0.7 (Lâm Minh Triết, 2006; Nguyễn Văn Phước, 2005) nên
biện pháp xử lý thường được áp dụng là sử dụng các công trình xử lý sinh học.
Trong nước thải còn chứa lượng cặn khá lớn, các mảnh vụn nguyên liệu có đặc tính cơ học
tương đối bền vì thế trước khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học, nước thải cần được xử lý
bằng các công trình xử lý cơ học để loại bỏ cặn này (Trịnh Xuân Lai, 2000). Do lưu lượng
và chất lượng nước thải chế biến thủy sản thay đổi rất lớn theo thời gian, do đó trong công
nghệ thường phải sử dụng bể điều hòa có dung tích đủ lớn để ổn định dòng nước thải vào
công trình xử lý sinh học tiếp theo. Nước thải sau khi xử lý sinh học vẫn còn một số vi sinh
vật gây bệnh, do đó phải qua giai đoạn khử trùng trước khi xả ra ngoài môi trường.
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
6
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Nguyên liệu thủy sản
Nước
Rửa sạch
Nước thải
Muối hồ
Nước thải
Nước
Rửa chế biến
Nước thải
Nước
Đánh vảy
Nước thải
Nước
Rửa sơ bộ
Nước thải
Bỏ đầu và ruột
Chất thải rắn
Nước
Rửa sơ bộ
Nước thải
Nước
Rửa sạch
Nước thải
Nước
Xẻ thịt
Nước thải
Nước
Fillete
Nước thải
Nước đá
Đóng gói
Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ chế biến cá (Lâm Minh Triết, 2006).
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
7
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Tôm, cá, mực, sò
Tiếp nhận nhiên liệu
Sơ chế: bỏ đầu tôm, mực, vảy cá
Rửa sạch, xử lý vi sinh
Muối đá
Chất thải rắn
Nước thải
Nước thải + muối thải
Lọc và phân cỡ
Xếp khuôn
Cấp đông
Xếp khuôn
Đóng gói bao bì
Bảo quản lạnh
Tiêu thụ
Hình 1.2 Sơ đồ quy trình chung cho ngành chế biến thủy sản (Lâm Minh Triết,
2006).
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
8
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Một số sơ đồ công nghệ được dùng để xử lý nước thải thủy hải sản.
Nước thải
Bể lắng cát
Song chắn rác thô
Rác
Bể thu gom
Bể tách mỡ
Khí
Mỡ cá
Bể điều hoà
Vi bọt
Tuyển nổi
Mỡ cá
Nước
tuần
hoàn
Khí
Bể sinh học hiếu khí
Bùn hoàn lưu
Bể lắng
Chlorine
Bể khử trùng
Bể chứa bùn
Thiết bị ép bùn
Nguồn tiếp nhận
Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ 1 xử lý nước thải thủy sản (Lâm Minh Triết, 2006).
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
9
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
Nước thải
Bể lắng cát
Song chắn rác
Rác
Bể thu gom
Bể điều hoà
Mỡ cá
Khí
Bể tuyển nổi
Vi bọt
Bể sinh học kị khí
Khí
Mỡ cá
Nước
tuần
hoàn
Bể sinh học hiếu khí
Bùn hoàn lưu
Bể lắng
Bể chứa bùn
Chlorine
Bể khử trùng
Nguồn tiếp nhận
Bể metan hoá
Thu khí
Sân phơi bùn
Chôn lấp
Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ 2 xử lý nước thải thủy sản (Lâm Minh Triết, 2006).
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
10
Đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu áp dụng công nghệ IC (Internal Circulation) xử lý nước thải chế biến thủy hải
sản ở các tải trọng 5, 10, 15kgCOD/m3 ngày.
1.2. TỔNG QUAN CHUNG QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỴ KHÍ
1.2.1. Quá trình sinh học kỵ khí
Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí được thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện
hoàn toàn không có oxi. Quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành CH4, CO2, NH3,
H2S được viết tổng quát qua quá trình sau (Nguyễn Văn Phước, 2005)
[Chất hữu cơ] + [Vi khuẩn] →CH4 + CO2 + NH3 + H2S + [Các chất khác] + Q
Quá trình phân hủy kị khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ trong điều kiện không
có oxy. Phân hủy kị khí có thể chia làm 6 quá trình:
Thủy phân polymer:
Thủy phân các protein;
Thủy phân polysaccharide;
Thủy phân chất béo;
Lên men các amino acid và đường;
Phân hủy kị khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols);
Phân hủy kị khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic);
Hình thành khí methane từ acid acetic;
Hình thành khí methane từ hydrogen và CO2.
Các quá trình này có thể họp thành 4 giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy
kị khí chất hữu cơ (Lê Văn Cát, 2007)
Thủy Phân: Trong giai đoạn này dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra các phức
chất và chất không tan (như polysaccharides proteins lipids) chuyển hóa thành các phức
đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường các amino acid acid béo). Quá trình này xảy ra
chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ
chất. Chất béo thủy phân rất chậm.
Acid hóa: Trong giai đoạn này vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất
đơn giản như acid béo dễ bay hơi alcohols acid lactic methanol CO2, H2, NH3, H2S và sinh
khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống 4,0.
SVTH: Nguyễn Thành Long.
GVHD: Trần Ngọc Bảo Luân.
11
