Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho nhà máy sản xuất thực phẩm ACECOOK việt nam

LỜI CAM ĐOAN
Tên tác giả: Bùi Tiến Đạt
Học viên cao học lớp: 23CTN21
Mã số học viên: 1582580210002
Người hướng dẫn: PGS. TS Đoàn Thu Hà
Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu
cơ cao cho Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt Nam”.
Tác giả xin cam đoan đề tài Luận văn được làm dựa trên các số liệu, tư liệu được thu
thập từ các nguồn thực tế… để tính toán ra các kết quả, đánh giá và đưa ra một số đề
xuất giải pháp. Các số liệu, kết quả trong Luận văn là trung thực và chưa từng được
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017
Tác giả luận văn

Bùi Tiến Đạt

1

i


LỜI CÁM ƠN
Sau quá trình học tập, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS. TS Đoàn Thu
Hà, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực
phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật cơ
sở hạ tầng đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài “Nghiên cứu công nghệ xử lý nước
thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt
Nam”.
Trong quá trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lũy thêm được nhiều
kiến thức và kinh nghiệm quý báu phục vụ cho công việc của mình.
Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu

với khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là không thể tránh khỏi. Do đó tác
giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như
những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp.
Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. TS Đoàn Thu
Hà, người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, thông
tin cần thiết cho tác giả hoàn thành Luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Thủy Lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa
Kỹ thuật Tài nguyên nước, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức
chuyên môn trong suốt quá trình học tập.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các cơ quan, đơn vị đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả
trong quá trình điều tra thu thập tài liệu cho Luận văn này.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã
động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luậnvăn.
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, ngày……tháng….năm 2017
Tác giả

Bùi Tiến Đạt

2

i


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................i
LỜI CÁM ƠN................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH
MỤC

HÌNH
ẢNH
...............................................................................................v DANH MỤC BẢNG
BIỂU ............................................................................................vi DANH MỤC CÁC
TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ......................... vii CHƯƠNG MỞ
ĐẦU .......................................................................................................1
1.
Tính
cấp
thiết
của
Đề
tài...............................................................................................1
2.
Mục
tiêu
nghiên
cứu.....................................................................................................2
3.
Đối
tượng
và
phạm
vi
nghiên
cứu
................................................................................2
4.
Nội
dung

nghiên
cứu ....................................................................................................2
5.
Cách
tiếp
cận
và
phương
pháp
nghiên
cứu...................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ...........................................................................................4
1.1.Tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao............................................4
1.1.1. Nguồn gốc, thành phầnvà số lượng nước thải .......................................................4
1.1.2. Các tính chất của nước thải ...................................................................................5
1.1.3. Đặc trưng của nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
.....................................10
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm nước thải giàu chất hữu cơ ..................................................12
1.1.5. Một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ
cao………......................................................................................................................14
1.2. Tình hình chung của thế giới và Việt Nam về xử lý nước thải hiện nay ...............15
1.2.1. Trên thế giới ........................................................................................................15
1.2.2. Tại Việt Nam .......................................................................................................15
1.3. Tổng quan về Công ty Acecook Việt Nam và tình hình xử lý nước thải của Công
ty……. ...........................................................................................................................17
1.3.1. Lịch sử hình thành phát triển...............................................................................17
1.3.2. Loại hình và quy mô sản xuất..............................................................................18
1.3.3. Nước thải và tình hình xử lý nước thải tại các nhà máy thuộc Acecook hiện nay
.......................................................................................................................................18
1.4. Kết luận...................................................................................................................20

3

3


CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ ĐỀ
XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ
CAO.......21
2.1. Cơ sở lý thuyết các phương pháp, công nghệ xử lý nước thải phổ biến hiện nay .21
2.1.1. Phương pháp xử lý cơ học ...................................................................................21
2.1.2. Phương pháp xử lý hóa lý....................................................................................22
2.1.3. Phương pháp xử lý hóa học .................................................................................24
2.1.4. Phương pháp xử lý sinh học ................................................................................25

4

4


2.2. Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ trong nước thải ........................30
2.2.1. Cơ chế chuyển hóa sinh học các chất bẩn hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong
công trình XLNT ...........................................................................................................30
2.2.2. Cơ chế XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí .................32
2.2.3. Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện yếm khí ...35
2.3. Phân tích, đề xuất công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao cho
Công ty Acecook Việt Nam ..........................................................................................38
2.3.1. Tiêu chí lựa chọn công nghệ ...............................................................................38
2.3.2. Phân tích cơ sở lý thuyết một số công nghệ xử lý ..............................................39
2.3.3. Đề xuất lựa chọn công nghệ XLNT có hàm lượng chất hữu cơ cao cho Công ty

Acecook
Việt
Nam
........................................................................................................51
2.4. Kết luận ..................................................................................................................54
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CÓ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO CHO NHÀ MÁY ACECOOK VIỆT
NAM – CHI NHÁNH HƯNG YÊN ..............................................................................55
3.1. Giới thiệu về Nhà máy Acecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên .....................55
3.1.1. Sản phẩm và công nghệ sản xuất ........................................................................56
3.1.2. Nước thải và tình hình xử lý nước thải của Nhà máy Acecook Hưng Yên ........58
3.2. Nghiên cứu, tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy Aecook Việt
Nam – Chi nhánh Hưng Yên.........................................................................................62
3.2.1. Yêu cầu chung .....................................................................................................62
3.2.2. Chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu chất lượng nước thải đầu ra ..............62
3.2.3. Công suất trạm xử lý ...........................................................................................63
3.2.4.
Thuyết
minh
dây
chuyền
công
nghệ
xử
lý
..........................................................64
3.2.5. Tính toán, thiết kế một số hạng mục công trình chính........................................70
3.2.6.
Đánh
giá

kinh
tế
kỹ
thuật
..................................................................................80
3.3. Kết luận ..................................................................................................................84
KẾT
LUẬN
&
KIẾN
NGHỊ
..........................................................................................85
Kết luận .........................................................................................................................85
Kiến nghị .......................................................................................................................86
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................87

5

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Các loại chất rắn trong nước thải.....................................................................6
Hình 1.2. Mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ trong nước.........8
Hình 2.1. Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp cơ học..22
Hình 2.3. Sơ đồ tổng hợp hệ thống các công trình XLNT bằng phương pháp hoá học24
Hình 2.4.Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều
kiện tự nhiên. .................................................................................................................26
Hình 2.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học trong điều
kiện nhân tạo..................................................................................................................28

Hình 2.6. Sơ đồ cân bằng BOD trong công trình XLNT bằng PP sinh học hiếu khí...31
Hình 2.7.Sơ đồ tổng quát quá trình chuyển hoá chất bẩn trong công trình XLNT bằng
phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí ............................................................33
Hình 2.9.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sử dụng công nghệ bùn hoạt tính gián đoạn
theo mẻ SBR..................................................................................................................40
Hình 2.10.Các giai đoạn hoạt động trong một chu kỳ của bể SBR...............................41
Hình 2.11. Mô phỏng hoạt động của bể SBR để xử lý Cacbon, Nito và Photpho........42
Hình 2.12. Mô hình hoạt động quá trình AAO truyền thống ........................................44
Hình 2.13. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải AA/O ....................................................45
Hình 2.14. Mặt cắt lớp màng vi sinh vật trên giá thể mang K1 ....................................48
Hình 2.15. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải AA/O & MBBR .....................................49
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mì ăn liền .............................................57
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân xưởng bột nêm ............................58
Hình 3.3. Sơ đồ quy trình sản xuất phân xưởng dầu sa tế.............................................58
Hình 3.4.Sơ đồ công nghệ XLNT công nghệ AAO&MBBR........................................66
Hình 3.5. Mặt đứng Modul xử lý bậc 1 – Bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược UAFB .......72

6

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần nước thải một ngành sản xuất công nghiệp ................................5
Bảng 1.2. Một vài đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp........................11
Bảng 1.3. Hệ số ô nhiễm nước thải cho một tấn sản phẩm mì ăn liền..........................13
Bảng 1.4. Chất lượng nước thải các nhà máy sản xuất Acecook Việt Nam .................19
Bảng 2.1. Các tiêu chí về công nghệ xử lý nước thải....................................................38
Bảng 2.2. Đánh giá lựa chọn công nghệ XLNT giàu chất hữu cơ ................................51
Bảng 3.1. Tổng hợp nguồn gốc và thành phần nước thải Nhà máy Acecook Chi nhánh

Hưng Yên ......................................................................................................................59
Bảng 3.2. Kết quả phân tích chất lượng nước thải của Nhà máy Acecook (Chi nhánh
Hưng Yên) .....................................................................................................................60
Bảng 3.3. Kết quả phân tích chất lượng nước thải của Công ty Cổ phần Acecook......62
(Chi nhánh Hưng Yên) ..................................................................................................62
Bảng 3.4. Quy chuẩn nước thải đầu ra, mức A theo QCVN 40:2011/BTNMT ...........63
Bảng 3.5. Chất lượng nước thải trước và sau khi qua công trình xử lý bậc 1...............73
Bảng 3.6. Khái toán tổng mức đầu tư xây dựng công trình ..........................................80
Bảng 3.7. Bảng khái toán chi phí vận hành...................................................................84

7

7


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ
K
ý
A
A
B
O
B
O
B
T
C
O
D
O

D
O
M
B
B
S
B
S
S
T
O
U
A
X
L
K
C
T
C
Q
C

T
iế
A
n
B
io

C

h
D
is
D
is
M
o
vi
S
e
S
u
T
ot

U
p

Ti
ế
K
ỵ
N
h
N
h
B
ộ
N
h

L
ư
Ô
x
C
ô
n
A
er
C
ặ
T
ổ
B
ể
X
ử
K
h
Ti
ê
Q
u

vii



CHƯƠNG MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên cả nước đã và
đang làm thay đổi hàng ngày nền kinh tế xã hội cũng như mọi mặt của cuộc sống. Bên
cạnh sự phát triển đó cũng đã gây ra những vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô
nhiễm môi trường nước nói riêng mà trong đó ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước đang
có chiều hướng gia tăng mạnh mẽ. Nguồn nước thải có hàm lượng hữu cơ cao thường
xuất hiện trong nước thải công nghiệp liên quan chủ yếu tới chế biến thực phẩm và
một số ngành khác. Đây là ngành công nghiệp sử dụng lượng nước đầu vào lớn nên
lượng nước thải từ ngành công nghiệp này cũng rất cao. Tuy thành phần nước thải
công nghiệp chế biến thực phẩm khá giống với nước thải sinh hoạt nhưng thành phần
các chất trong nước thải như: C, N, P… lại cao hơn hẳn. Yêu cầu về xử lý nước thải có
hàm lượng hữu cơ cao trong ngành công nghiệp thực phẩm đang hết sức cấp bách, cần
phải giải quyết ngay.
Là công ty thực phẩm tổng hợp hàng đầu tại Việt Nam với hệ thống 10 nhà máy sản
xuất từ Bắc đến Nam, Acecook đóng góp phần quan trọng trong thị trường chế biến
thực phẩm Việt Nam. Bên cạnh những thành quả đạt được, Acecook đang phải đối mặt
với vấn đề xử lý nước thải trước khi đưa ra môi trường tiếp nhận sao cho hiệu quả và
kinh tế.
Xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao đạt yêu cầu xả thải luôn là vấn đề đặt ra
khi lựa chọn công nghệ xử lý. Nước thải sản xuất tại các cơ sở sản xuất của Acecook
có các chỉ tiêu cơ bản chỉ thị ô nhiễm hữu cơ như COD, BOD, N, P, dầu mỡ vượt chỉ
tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn nhiều lần. Cụ thể như BOD vượt 10 - 24 lần, tổng
Nito vượt từ 5- 11 lần, tổng Photpho vượt 3-7 lần.... Do có hàm lượng hữu cơ cao, cặn
lơ lửng lớn nếu không được xử lý triệt để khi vào nguồn tiếp nhận sẽ bị phân hủy vi
sinh và giải phóng ra các chất khí như CO 2 , CH 4 , H 2 S gây mùi hôi thối và giảm nồng
độ oxy hoà tan trong nước của nguồn nước tiếp nhận. Mặt khác các muối nitơ, phốt
pho... trong nước thải dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực, làm hạn chế
việc sử dụng tài nguyên nước. Mặt khác, các muối nito, phốt pho…trong nước thải dễ
1

1

gây hiện tượng phú dưỡng cho các thủy vực, làm hạn chế việc sử dụng tài nguyên
nước.
Xuất phát từ thực tiễn đó, cần có một nghiên cứu về công nghệ phù hợp với điều kiện
Việt Nam để XLNT có hàm lượng chất hữu cơ cao trong ngành công nghiệp thực
phẩm nước ta nói chung và Công ty Acecook nói riêng đã được đặt ra. Đây là yêu cầu
rất cấp thiết góp phần đưa ngành công nghiệp thực phẩm nước ta phát triển bền vững
gắn với bảo vệ môi trường.

2. Mục tiêu nghiên cứu
-

Xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao.

- Đề xuất được công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao thích hợp, áp
dụng cho đối tượng điển hình là Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook Việt
Nam (Chi nhánh Hưng Yên).
-

Xác định được quy mô, công suất và thiết kế hệ thống xử lý cho Nhà máy
Acecook Việt Nam, chi nhánh Hưng Yên.

3.
Đối tượng và phạm vi nghiên
cứu
a. Đối tượng của đề tài
Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao.
b. Phạm vi của đề tài
-

Các Nhà máy sản xuất thực phẩm Acecook tại Việt Nam;

-

Địa điểm nghiên cứu điển hình: Nhà máy Acecook chi nhánh Hưng Yên (thị trấn
Như Quỳnh, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên).

4. Nội dung nghiên cứu
-

Đánh giá tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và tình hình xử
lý của Công ty Acecook Việt Nam;

-

Cơ sở khoa học các công nghệ xử lý nước thải có hàm lượng hữu cơ cao;

2

2


-

Đánh giá lựa chọn công nghệ xử lý, tính toán hệ thống xử lý nước thải cho Nhà
máy Acecook Việt Nam – Chi nhánh Hưng Yên.

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp kế thừa có chọn lọc: Kế thừa các số liệu, nghiên cứu đã có để đánh
giá, phân tích…

-

Phương pháp thống kê, phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập những tài liệu,
số liệu có sẵn từ Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam; Nhà máy Acecook chi
nhánh Hưng Yên, các nghiên cứu tại Việt Nam cũng như trên thế giới về nước
thải nói chung và nước thải giàu hữu cơ nói riêng.

-

Phương pháp so sánh: Phân tích về những ưu, nhược điểm của từng công nghệ
xử lý nước hiện nay, từ đó đưa ra công nghệ xử lý phù hợp với điều kiện đối
tượng nghiên cứu điển hình.

3

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

1.1.1. Nguồn gốc, thành phần và số lượng nước thải
Nước thải có nguồn gốc là nước cấp, nước thiên nhiên sau khi phục vụ đời sống con
người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh, giải trí, sản xuất hàng hóa, chăn nuôi v.v…và

nước mưa bị nhiễm bẩn các chất hữu cơ và vô cơ và vi trùng gây bệnh thải ra nguồn
tiếp nhận.
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là
cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý sau này. Có thể phân loại
nước thải một cách chung nhất là: Nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước mưa
và nước thấm chảy vào hệ thống cống.
Nước thải sinh hoạt: Là nước thải được bỏ đi sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện,
trường học, nhà ăn cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự
như nước thải sinh hoạt. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ
lớn (từ 55 ÷ 65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật
gây bệnh[1]. Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ
cần thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bẩn trong nước. Thành phần nước thải sinh
hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm hệ thống thoát nước, điều kiện trang
thiết bị vệ sinh,…
Nước thải công nghiệp: Là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công
nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như khi tiến
hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sản xuất của người dân.Khác với nước thải
sinh hoạt có những đặc tính và chỉ tiêu chất lượng chung, nước thải công nghiệp có
đặc tính và chất lượng rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại hình công nghiệp, mức độ
trang bị công nghệ. Đối với nước thải phát sinh từ các ngành công nghiệp như công
nghiệp thực phẩm chế biến, ngành công nghiệp giấy, công nghiệp sản xuất bia rượu
4

4


luôn có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn các ngành công nghiệp khác.
Bảng 1.1. Thành phần nước thải một ngành sản xuất công nghiệp
T Lo

Đặc
T
ạ thải
i
1 G C
iấ O
y D
2 T p
h H,
ị B
3 C p
hế H,
4 Tr B
ại O
ch D,
5 Đ p
ư H,
6 C B
hế O
bi D
7 D B
ệt O
8 Xi p
m H,
9 M K
ạ i
đi m
1.1.2. Các tính chất của nước thải
Để quản lý chất lượng môi trường nước được tốt, cũng như trong việc thiết kế, lựa
chọn công nghệ và thiết bị xử lý hợp lý, cần hiểu rõ bản chất của nước thải. Dưới đây

là một số tính chất chính của nước thải.
1.1.2.1. Tính chất vật lý
Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: Các chất rắn, độ
đục, màu sắc, mùi vị, nhiệt độ, lưu lượng.
a. Các chất rắn trong nước thải
Nước thải là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn. Theo Stroganov X.N., các
nguyên tố chủ yếu tham gia trong thành phần nước thải là cacbon, hydro, ôxy và nitơ
ứng với công thức trung bình C 12 H 26 O 6 N. Các chất bẩn trong nước thải có các thành

5

5


phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các
chất hoà tan và dạng keo.

6

6


Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng nhất của nước thải. Các chất rắn không
hoà tan có hai dạng: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng. Chất rắn lơ lửng (SS) được giữ
lại trên giấy lọc kích thước lỗ 1,2 m, bao gồm chất rắn lơ lửng lắng được và chất rắn
lơ lửng không lắng được. Phân loại chất rắn trong nước thải nêu trên hình sau:
Chất rắn hoà tan

Chất rắn keo

Chất rắn lơ lửng

TS
TSS

TDS
Kích thước hạt, mm
-8

10

-7

10

10

-6

10

-5

10

-4

-3

-2

10

10

-1

10

1

Khử bằng keo tụ

Lắngđược

Hình 1.1. Các loại chất rắn trong nước thải
b. Màu sắc
Đây là một trong những thông số để xác định chất lượng nước. màu của nước thường
được phân thành 2 dạng: màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt keo; màu biểu
kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước sau khi lọc bỏ các chất không tan.
c. Mùi vị
Nước sạch là nước không mùi vị. Khi bắt đầu có mùi thì đó là biểu hiện của hiện
tượng ô nhiễm. Trong nước thải mùi rất đa dạng tùy thuộc vào lượng và đặc điểm của
chất gây ô nhiễm.
d. Độ đục
Một trong những đặc điểm dễ nhận biết về sự ô nhiễm của nước, đó chính là độ trong
của nước, được xác định thông qua độ đục. Độ đục của nước có được là do sự tồn tại
các chất lơ lửng trong nước như tảo, vi sinh vật, đất sét, bọt xà phòng, các chất tẩy rửa,
…
e. Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nhiệt độ của nguồn nước sạch ban đầu,
bởi vì có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc thiết bị
công nghiệp. Khi nhiệt độ của nước tăng lên sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoà tan ôxy

7

7


trong nước, tốc độ hoạt động của các vi khuẩn trong nước thải.
f. Lưu lượng
Lưu lượng nước thải cũng được xem là một trong những đặc tính vật lý của nước thải,
3

có đơn vị là m /ngày.
1.1.2.2. Tính chất hóa học
Tính chất hoá học của nước thải thường bao gồm tính chất của các hợp chất hữu cơ và
hợp chất vô cơ.
a. Các hợp chất hữu cơ trong nước thải
Trong nước thải tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo:
polysacarit, protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, axit humic, lipit (dầu, mỡ), phụ gia
thực phẩm, chất hoạt động bề mặt, phenol và các chất thuộc họ của chúng (chất thải
của người, động vật, thực vật, chất bảo vệ thực vật, dược phẩm, thuốc màu, nhiên liệu,
…), chất hữu cơ tạo phức, hydro cacbon và dẫn xuất của chúng.
Các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới dạng hoà tan, keo, không hoà tan, bay hơi
hoặc không bay hơi, dễ phân huỷ hoặc khó phân huỷ,… Phần lớn chất hữu cơ trong
nước đóng vai trò cơ chất đối với vi sinh vật. Nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và
tạo năng lượng cho vi sinh vật.
Người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ. Các thông số thường được chọn là
tổng hàm lượng cacbon hữu cơ (TOC), một phần hoà tan của nó là lượng cacbon hữu

cơ hoà tan (DOC), lượng chất hữu cơ có thể ôxy hoá hoá học ứng với thông số nhu cầu
ôxy hoá học (COD), lượng chất hữu cơ có thể bị ôxy hoá sinh hoá ứng với sự tiêu thụ
ôxy của vi khuẩn (BOD).Giữa đại lượng COD và BOD có mối quan hệ với nhau. Tuy
nhiên tỷ lệ này thay đổi đối với từng loại nước thải, nước nguồn và cả trong quá trình
xử lý. Mối quan hệ giữa ThOD, BOD 5 , COD theo K 2 Cr 2 O7 và theo KMnO 4 được thể
hiện tại Hình 1.2 dưới đây:


Hình 1.2. Mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng cho chất hữu cơ trong nước
0

Thông thường trong nước thải sinh hoạt ở điều kiện 20 C sau 5 ngày lượng ôxy tiêu
thụ chủ yếu cho ôxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ cacbon (BOD 5 ) và sau 20 ngày
lượng ôxy tiêu thụ cho quá trình sinh hoá là ổn định (BOD 20 ). Mối quan hệ giữa các
nhu cầu ôxy trong nước thải sinh hoạt có thể xác định gần đúng theo tỷ lệ:
ThOD : COD(K 2 Cr 2 O 7 ) : BOD 20 : COD(KMnO 4 ) : BOD 5 = 1: 0,95: 0,71: 0,65: 0,48.
b. Các hợp chất vô cơ trong nước thải
Độ pH: Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý, cho phép
ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá
trình xử lý nước.
Độ kiềm: Đặc trưng cho khả năng trung hoà axit, thường là độ kiềm bicacbonat,
cacbonat và hydroxit. Độ kiềm thực chất là môi trường đệm (để giữ pH trung tính) của
nước thải trong suốt quá trình xử lý sinh hoá.
Clo: Clo tồn tại trong nước thải chủ yếu ở dạng Cl-. Nồng độ clo trong nước thải
thường cao hơn trong nước nguyên chất.
Nitơ: Trong nước thải, các hợp chất chứa nitơ là sản phẩm của quá trình phân huỷ sinh
học của protein. Nitơ thường tồn tại ở các dạng: N hữu cơ, N-NH 3 , N-NO 2 , N-NO 3 . N
hữu cơ thường gồm các thành phần tự nhiên như: peptit, protein, urê, axit nucleic và
một lượng lớn các hợp chất hữu cơ tổng hợp. N-NH 3 là thành phần tự nhiên có trong
nước thải, nó là sản phẩm đầu tiên của quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ chứa N

8

8


và quá trình thuỷ phân của urê. N-NO 2 là sản phẩm trung gian của quá trình ôxy hoá
nitơ, có thể thâm nhập vào môi trường nước do việc sử dụng các chất ức chế sự ăn

9

9


mòn dùng trong công nghiệp. N-NO 3 là kết quả của quá trình ôxy hoá amôni. Sự hiện
diện của nitơ trong nước thải là cần thiết để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng
quá trình sinh học.
Photpho: Cũng giống như Nito, là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các tế bào sống
và là thành phần tự nhiên của nước thải. Tuy nhiên, nếu nồng độ Phốt pho trong nước
thỉa xả ra thủy vực tiếp nhận quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng. Phốt
pho thường ở dạng photphat vô cơ và bắt nguồn từ chất thải là phân, nước tiểu, ure,
phân bón dung trong nông nghiệp và chất tẩy rửa trong sinh hoạt.
Lưu huỳnh:Là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp các protein. Các ion SO 4

2-

thường hiện diện trong nước cấp và cả nước thải. Sunfat bị biến đổi sinh học thành
sunfit, sau đó có thể kết hợp với hydro tạo thành H 2 S.
Các kim loại nặng: Sắt, đồng, chì, kẽm, crom (đặc biệt là crom hóa trị 6), asen,
antimon, nhôm,…thường tồn tại trong nước ở dạng là những chất thuộc nhóm độc hại.

Chúng phát sinh từ những nguồn gốc khác nhau, chủ yếu là do các hoạt động công
nghiệp và có ảnh hưởng không tốt cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp
sinh học.
1.1.2.3. Tính chất sinh học
Nói đến tính chất sinh học của nước thải là đề cập đến các loài sinh vật có trong nước
thải, bởi vì chính sự có mặt, vắng mặt hay phát triển quá mức của chúng sẽ chỉ ra được
nguồn nước đang ở tình trạng như thế nào. Các thành phần sinh học chính bao gồm:
- Các động vật nước;
- Các thực vật nước;
- Động vật nguyên sinh, vi khuẩn, virut,…
Độ bẩn sinh học của nước thải: Nước thải chứa nhiều vi sinh vật trong đó có nhiều vi
trùng gây bệnh: thương hàn, kiết lỵ, sốt vàng da, bệnh đường ruột, các loại trứng giun
sán. Để xác định độ bẩn sinh học của nước thải người ta tiến hành phân tích sự tồn tại
của 1 loại vi khuẩn đặc biệt (trực khuẩn coli), mặc dù nó không phải là loại vi khuẩn

10

1
0


gây bệnh điển hình song sự tồn tại của nó chứng tỏ có sự tồn tại của các loại vi khuẩn
gây bệnh khác.
Mức độ nhiễm bẩn sinh học của nước thải xác định bằng các chỉ tiêu sau đây:
- Chuẩn số Coli (coli - titre): Thể tích nước thải ít nhất (ml) có 1 coli. Đối với
nước thải sinh hoạt chuẩn số này là 0,0000001.
- Tổng số Coliform: Số lượng vi khuẩn dạng coli trong 100ml nước (tính bằng
cách đếm trực tiếp số lượng coli hoặc xác định theo phương pháp MPN).
1.1.3. Nguồn gốc, đặc trưng của nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
1.1.3.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao

Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao có nguồn gốc phát sinh từ nhiều nguồn khác
nhau, trong công nghiệp nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao thường xuất hiện
trong nước thải công nghiệp ngành chế biến thực phẩm và một số ngành công nghiệp
khác (dệt nhuộm, giấy,…). Thành phần nước thải thải ra môi trường tùy thuộc vào
nguồn phát sinh ra chúng ứng với mỗi loại hình công nghiệp khác nhau. Ví dụ như:
- Ngành công nghiệp giấy: Thành phần chủ yếu là ligin hòa tan trong
kiềm, ngoài ra còn sản phẩm phân hủy của các hidrocacbon và các axit hữu cơ,
chất tẩy rửa độc hại như clo hữu cơ…
- Ngành công nghiệp dệt nhuộm: Thành phần chủ yếu là hợp chất chứa ni
tơ, dầu mỡ, các loại thuốc nhuộm, các chất phụ trợ, chất màu, chất cầm màu,
hóa chất tẩy giặt…
- Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm: Thành phần rất giàu các chất hữu cơ
như protein, lipit, các axitamin, N – amon, peptit, các axit hữu cơ, mercaptan,…)
- …

11

1
1


T
T
1
2
3
4
5

Bảng 1.2. Một vài đặc trưng của nước thải một số ngành công nghiệp

Chỉ
O O S
N
g
D D (
G
iấ
D
ệt
T
h
C
hế
…

Trong nội dung của Luận văn thạc sỹ kỹ thuật này, tác giả muốn tập trung nghiên cứu
hàm lượng chất hữu cơ cao đối với ngành công nghiệp chế biến thực phẩm làm tiền đề
để đưa ra các phương pháp xử lý hợp lý đạt hiệu quả trong kinh tế và kỹ thuật.
1.1.3.2. Đặc tính nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao
Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao là loại nước thải khó xử lý với các chỉ số ô
nhiễm điển hình như BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) > 300mg/l; COD (nhu cầu oxy hóa
học) > 1.500 mg/l; nồng độ T-N > 85 mg/l, T-P > 20 mg/l cao hơn rất nhiều so với các
loại nước thải thông thường. Do vậy mà mức độ ô nhiễm của nước thải loại này là rất
lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe người dân nếu không được xử lý
triệt để.
Đặc tính: Hàm lượng chất hữu cơ là yếu tố quan trọng trong nước thải loại này. Dựa
vào đặc điểm dễ bị phân hủy do vi sinh vật có trong nước ta có thểphân các chất hữu
cơ thành hai nhóm:
- Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: Đó là các hợp chất protein,hidratcacbon, chất
béo nguồn gốc động vật và thực vật. Đây là các chất gây ônhiễm chính có nhiều

trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chếbiến thực phẩm.Các hợp
chất này chủ yếm làm suy giảm oxi hòa tan trong nướcdẫn đến suy thoái tài
nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinhhoạt.
- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: Các chất loại này thuộc các chất hữucơ có
vòng thơm (hidrocacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợpchất

12

1
2


clo hữu cơ, phốt pho hữu cơ… Trong số các chất này có nhiều hợp chất làcác
chất hữu cơ tổng hợp. Hầu hết chúng đều có độc tính đối với con người vàsinh
vật. Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và trong cơ thể sinh vậtgây độc tích
lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống.
Quá trình phân giải chất hữu cơ trong nước: Chất hữu cơ có trong nước thải được xả
vào tự nhiên nếu không qua quá trình xử lý sẽ xảy ra quá trình phân hủy như sau:
- Quá trình phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh yếm khí gồm có ba giai đoạn nối tiếp
nhau. Thuỷ phân (bẻ gãy) các phân tử hữu cơ lớn như polyme, lipit, protein,
hydrat carbon thành các phân tử nhỏ như monosacharit, axit amin, chúng là những
nguyên vật liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao đổi chất của loại
vi sinh tạo axit thuộc nhóm acidogens ở giai đoạn thứ hai.
- Giai đoạn thứ hai là giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành axit
(loại

vi

sinh

acidogens

như

Clotridium

spp,

Peptococus

anaerobus,

Difidobacterium spp, Desulphovibrio spp...).
- Giai đoạn tạo khí metan và carbon dioxit được thực hiện bởi nhóm vi sinh
methanogens (tạo ra metan). Loại vi sinh đáng quan tâm nhất là loại sử dụng axit
axetic và hydro, chúng có tốc độ phát triển chậm vì vậy giai đoạn hình thành khí
metan thường là bước chậm nhất. Ngoài axit axetic, loại vi sinh tạo metan chỉ có
khả năng sử dụng một số loại hạn chế các cơ chất khác như format, acetat
methanol, methylamin. Chủng vi sinh tạo metan và axit có chung lợi ích và tồn
tại, nương tựa nhau trong thế cân bằng động.
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm nước thải giàu chất hữu cơ
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ trên cả nước đang làm
thay đổi hàng ngày nền kinh tế xã hội cũng như mọi mặt của cuộc sống. Đồng thời sự
phát triển đó cũng đã gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm nguồn
nước nói riêng mà trong đó ô nhiễm chất hữu cơ nguồn nước đang có chiều hướng gia
tăng mạnh mẽ.
Trong đó, riêng ngành chế biến thực phẩm có tác động lớn trong vấn đề ô nhiễm môi

13

1
3


trường bởi nước thải giàu chất hữu cơ. Qua các số liệu thu thập khảo sát cho thấy nước
thải sản xuất của các Xí Nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất rượu bia, cơ sở giết mổ
gia súc… đều vượt tiêu chuẩn cho phép xả vào nguồn do các chất hữu cơ và dầu mỡ
hiện diện trong nước thải quá cao. Các chỉ tiêu cơ bản chỉ thị ô nhiễm hữu cơ là COD,
BOD, SS, N-NO 3 , N-NH 4 , N-org, P-PO 4 , dầu mỡ,…hàm lượng hữu cơ cao, vượt từ
12-24 lần tiêu chuẩn cho phép, dầu mỡ cao gấp 10-30 lần tiêu chuẩn cho phép.
Theo nghiên cứu của trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA, để sản xuất ra được
3

1 tấn mì ăn liền thành phẩm thì phải đưa vào môi trường 8m nước thải chứa hàm
lượng BOD, COD, SS, dầu mỡ cao.
Bảng 1.3. Hệ số ô nhiễm nước thải cho một tấn sản phẩm mì ăn liền
C

L B C D
SS(kg/
ư O O ầ
m
h D
D u
u
3
ỉ
.
5
( m

T
5 8 1 2,
ả
, , 2

(Nguồn: Trung tâm công nghệ môi trường CEFINEA)

Nước thải có chỉ số ô nhiễm cao như vậy, song công tác quản lý cũng như về xử lý
nước thải đối với các đối tượng này vẫn còn nhiều hạn chế, chưa được đầu tư đúng
mức gây hậu quả xấu đối với môi trường. Một số nhà máy trực tiếp xả nước thải chưa
được xử lý ra hệ thống kênh rạch như trường hợp của Vifon, Sài Gòn Wevong, Vedan,
…gây tác động đến môi trường sinh thái cũng như sức khỏe cộng đồng. Ví dụ điển
hình như năm 2008, nước thải của của công ty Vedan đã trực tiếp xả ra sông Thị
Vải.Việc xả chui nước thải không qua xử lý trong một thời gian dài nhằm giảm chi phí
của Vedan làm hủy hoại hệ sinh thái hàng chục kilomet dọc sông Thị Vải gây hệ lụy
nghiêm trọng, gần 2.700 ha nuôi trồng thủy sản bị thiệt hại.
Hiện diện trong các nguồn nước, sự tích tụ các chất hữu cơ khi bị phân hủy vi sinh giải
phóng ra các chất khí CO 2 , CH 4 , H 2 S gây mùi hôi thối trong môi trường làm ức chế
đến sự phát triển của các loài thuỷ sinh, sự phát triển của cây trồng, vật nuôi. Cụ thể,
vụ cá bè chết hang loạt trên sông Đồng Nai được nghi vấn là do nước thải của các đơn
vị như Công ty giấy Đồng Nai, Tân Mai, Công ty Vifon – Acecook, Công ty đường
14

1
4


Biên Hòa và Công ty sản xuất bột ngọt Ajinomoto Việt Nam gây ra. Đều là những đơn
vị có phát sinh nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, song qua nhiều đợt kiểm tra
của các cơ quan chức năng tỉnh Đồng Nai thì không có đơn vị nào đạt tiêu chuẩn nước

thải đầu ra theo qui định.
Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao đang diễn ra tại hầu
khắp các tỉnh thành trong cả nước. Tình trạng ô nhiễm hữu cơ sẽ dẫn đến sự suy giảm
độ hoà tan ôxy trong môi trường nước do vi sinh sử dụng ôxy hoà tan để phân huỷ các
chất hữu cơ có mặt trong nước. Ôxy hòa tan giảm sẽ gây tác hại nghiêm trọng đến tài
nguyên thuỷ sinh trong nguồn nước. Theo tiêu chuẩn nuôi cá của FAO (Tổ chức
Lương Thực Nông Thôn của Liên Hiệp Quốc) thì nồng độ ôxy hòa tan (DO) trong
O

nước phải cao hơn 50% nồng độ bão hoà (tức là phải cao hơn 4mg/l ở nhiệt độ 25 C).
Bên cạnh đó, các chất dinh dưỡng (N,P) với nồng độ cao trong nước thải sản xuất của
ngành công nghiệp chế biến thực phẩm còn gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước,
rong tảo phát triển làm suy giảm chất lượng nguồn nước.[2]
1.1.5. Một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ
cao
Hiện nay, đã có một số công trình nghiên cứu về xử lý nước thải hữu cơ cao và đã đạt
được một số kết quả nhất định. Chẳng hạn như công trình “Nghiên cứu khả năng xử lý
nước thải có nồng độ chấ hữu cơ cao bằng thiết bị kỵ khí dạng vách ngăn” của 2 tác
giả Huỳnh Trọng Nghĩa và Tôn Nữ Trà Mi (Đại học Đà Nẵng) năm 2008. Nghiên cứu
được thực hiện bằng mô hình trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu khả năng xử lý nước
thải rỉ rác bãi rác Khánh Sơn và nước thải tại hồ Đầm Rong (có bổ sung BOD) của
thiết bị kỵ khí dạng vách ngăn. Kết quả nồng độ COD sau xử lý so với đầu vào giảm
75% (đối với nước rỉ rác) và 95% đối với nước thải tại hồ Đầm Rong có bổ sung
BOD).
Công trình “Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp đường bằng công nghệ sinh học
kỵ khí UASB” của các tác giả PGS. TS. Lều Thọ Bách, Phạm Văn Định (Đại học Xây
dựng), ThS. Lê Hạnh Chi (Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam) thực hiện năm 2013.
Nghiên cứu đi sâu vào việc xử lý nước thải sản xuất đường, một loại nước thải có hàm
lượng chất hữu cơ cao bằng bể UASB. Nghiên cứu có thấy với tải lượng hữu cơ từ
15

1
5