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

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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ
AMMONIA TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ
GVHD: THỊT
PGS.TS. Nguyễn
Tấn Phong
VÀ CHẾ BIẾN
GIA SÚC
SVTH: Hoàng Lê Thùy Dương
BẰNG
QUÁ
TRÌNH
NITRITE HÓA BÁN PHẦN
1510588
KẾT HỢP CÔNG NGHỆNguyễn
BÙNThịHẠT
MỞ RỘNG
Phương Hằng
(EGSB) SỬ
DỤNG VI KHUẨN ANAMMOX VÀ GIÁ
1510969
THỂ POLYVINYL ALCOHOL (PVA GEL)
AMMONIUM REMOVAL OF SLAUGHTER WASTEWATER BY
PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS

Tp HCM, Tháng
06/2019 AND POLYVINYL
COMBINED WITH ANAMMOX
PROCESS
ALCOHOL GEL IN AN EXPANDED GRANULAR SLUDGE
BED (EGSB) REACTOR
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

AMMONIUM
REMOVAL
OF SLAUGHTER
NGHIÊN
CỨU HIỆU
QUẢ XỬWASTEWATER
LÝ NITƠ BY
PARTIAL NITRITE-OXIDATION PROCESS
AMMONIA
TRONG
NƯỚC
THẢI
GIẾT
MỔ
COMBINED WITH
ANAMMOX

PROCESS
AND
POLYVINYL
CHẾ
BIẾN
THỊT GRANULAR
GIA SÚC SLUDGE
ALCOHOLVÀ
GEL
IN AN
EXPANDED
BED (EGSB)
REACTOR
BẰNG QUÁ TRÌNH
NITRITE
HÓA BÁN PHẦN


GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong
SVTH: Hoàng Lê Thùy Dương
Nguyễn Thị Phương Hằng

Tp HCM, Tháng 06/2019

2

1510588
1510969

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHÚ Ý: Sinh viên phải dán tờ này vào bản thuyết minh
HỌ VÀ TÊN: HOÀNG LÊ THÙY DƯƠNG

MSSV: 1510588

NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HẰNG

1510969

NGÀNH: Kỹ thuật môi trường

LỚP: MO15KMT

1. Tên Luận Văn: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế
biến thịt gia súc bằng quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp công nghệ bùn hạt mở rộng
(EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể polyvinyl alcohol gel (PVA gel). (Ammonium
removal of slaughter wastewater by partial nitrite-oxidation process combined with anammox
process and PVA gel in an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor).
2. Nhiệm vụ:

- Nghiên cứu khả năng xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc
bằng quá trình nitrit hóa bán phần sau khi đã qua quá trình kỵ khí.
- Đánh giá khả năng xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc bằng
quá trình anammox trong bể EGSB sử dụng giá thể PVA gel và không sử dụng PVA gel sau
khi đã qua quá trình nitrit hóa bán phần.
3. Ngày giao luận văn: 15/08/2018
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/06/2019
5. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN TẤN PHONG
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua bộ môn.
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

TP.HCM, ngày………tháng……năm
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Người duyệt: …………………………………………………………………………………..
Ngày bảo vệ: …………………………………………………………………………………..
Điểm tổng kết: …………………………………………………………………………………
Nơi lưu trữ luận văn: …………………………………………………………………………..


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự nỗ lực, cố gắng hết mình của bản
thân, chúng tôi còn nhận được sự quan tâm, hỗ trợ nhiệt tình từ quý Thầy, Cô,
anh chị, bạn bè và gia đình.
Trên hết, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS. TS Nguyễn Tấn
Phong, giảng viên hướng dẫn cho luận văn tốt nghiệp của chúng tôi. Trong suốt
thời gian thực hiện luận văn, Thầy đã tạo điều kiện hỗ trợ tốt nhất về mặt kiến
thức chuyên môn, kỹ năng thực hiện cũng như kinh phí để thực hiện luận văn
này. Sự biết ơn chân thành và sâu sắc nhất xin gửi đến thầy.

Bên cạnh đó, học viên cao học Nguyễn đã hướng dẫn tận tình chúng tôi
về chuyên môn cũng như phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm. Xin chân thành cảm
ơn anh; chúc anh thật nhiều sức khỏe và thành công trong công việc.
Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô trong Khoa Môi
trường và Tài nguyên cũng như quý Thầy, Cô khác của Trường Đại học Bách
Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh. Những kiến thức quý báu
mà quý Thầy, Cô truyền đạt là nền tảng vững chắc để chúng tôi hoàn thành
luận văn này.
Về phía quý Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc
Sản VISSAN, xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo, tập thể công, nhân
viên quý công ty đã tạo điều kiện tốt nhất để nhóm được thu thập mẫu nước
thải cho mô hình nghiên cứu.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn đến các Thầy, Cô, anh, chị, bạn bè, các
em sinh viên tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trường Nâng cao đã hỗ trợ
nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiên luận văn này.
Và cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình và những
người bạn thân thiết đã động viên, ủng hộ để chúng tôi cố gắng học tập, rèn
luyện trong suốt thời gian qua và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Mặc dù đã cố gắng trong quá trình thực hiện nhưng luận văn không thể
tránh được những thiếu sót. Hi vọng được quý thầy cô đóng góp ý kiến và sửa
chữa để luận văn này được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!


TP HCM, ngày 15 tháng 06 năm 2019
Hoàng Lê Thùy Dương
Nguyễn Thị Phương
Hằng

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Mô hình nghiên cứu gồm bể Nitrite hóa bán phần và bể EGSB sử dụng
bùn anammox với giá thể PVA. Bể EGSB đều là hình trụ và có thể tích phản
ứng là 6L; bể Nitrite hóa bán phần có thể tích 12L. Nước thải trong nghiên cứu
này được lấy từ bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải thuộc Công ty TNHH
Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản VISSAN.
Giai đoạn không cho giá thể PVA vào bể EGSB, giai đoan đầu làm thích
nghi
được vận hành ở tải trọng 0,25 kg-N/m3.ngày tương ứng với 2,5
kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày; giai đoạn khảo sát chính vận hành ở tải trọng
0,25; 0,5 và 1,0 kg-N/m3.ngày trong 60 ngày.
Giai đoạn cho giá thể PVA vào bể EGSB, giai đoan đầu làm thích nghi
quá trình nitrite hóa bán phần được vận hành ở tải trọng 0,25 kg-N/m3.ngày
tương ứng với 2,5 kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày; giai đoạn khảo sát chính với
bùn anammox vận hành ở tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kg-N/m3.ngày trong 60
ngày.
Ở giai đoạn không có PVA trong bể EGSB, hiệu suất loại bỏ -N quá
trình Nitrite hóa bán ở các tải trọng trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kgNH 4+-N/m3 lần lượt
là 57,42%; 57,5%; 50,23%. Tỷ lệ/ tương đối không ổn định ở các tải trọng
0,25; 0,5 và 1,0 kgNH4+-N/m3 là 1,4±0,2; 1,22±0,2; 1±0,2.
Đối với quá trình anammox không có giá thể PVA, hiệu suất loại bỏ-N ở
các tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kgNH4+-N/m3.ngày lần lượt là 46,65%, 69,49% và
63,95%. Hiệu suất loại bỏ -N ở các tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kg-N/m3.ngày lần
lượt là 37,4%, 64,2% và 55%. Lượng -N sinh ra đạt khoảng 3% so với lượng
NH4+-N được tiêu thụ.
Ở giai đoạn có giá thể PVA trong bể EGSB, quá trình Nitrite hóa bán
phần diễn ra tốt nhất ở tải 0,5 kg-N/m 3.ngày, có tỷ lệ/ trung bình khoảng
1,25±0,05; hiệu suất loại bỏ -N trung bình khoảng 56,67% ngày thứ 32 có tỷ lệ
gần với tỷ lệ lý thuyết nhất là 1,32 ở điều kiện: thời gian lưu nước 6h; DO
khoảng 0,8 - 1,0 mg/L; pH khoảng 7,9 – 8.

Quá trình anammox có giá thể PVA, hiệu suất loại bỏ-N ở các tải trọng
0,25; 0,5 và 1,0 kgNH4+-N/m3.ngày lần lượt là 55,49%, 77,13% và 73,09%.


Hiệu suất loại bỏ -N ở các tải trọng 0,25; 0,5 và 1,0 kg-N/m3.ngày lần lượt là
54,95%, 68% và 60,2%.

MỤC LỤC
Đề mục
Trang
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN............................................................................................iii
MỤC LỤC.................................................................................................................iv
DANH SÁCH HÌNH ẢNH.......................................................................................ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU.....................................................................................xi
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT..................................................................................xii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU............................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài....................................................................................1
1.2 Mục tiêu của đề tài...............................................................................................2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................2
1.4 Nội dung luận văn............................................................................................2
1.5 Các chỉ tiêu phân tích...........................................................................................3
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét.................................................................3
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..............................................................................3
1.8 Tính mới của đề tài...............................................................................................3
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN..........................................................................................4
2.1 Tổng quan về ngành công nghiệp giết mổ và chế biến thịt gia súc.......................4
2.1.1 Tổng quan về đối tượng nghiên cứu...............................................................4
2.1.2 Công suất và quy trình giết mổ heo................................................................4
2.1.3 Công suất và quy trình giết mổ trâu, bò.........................................................6

2.1.4 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng............................................................6
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội..........................................................................7
2.1.6 Quy trình sản xuất đồ hộp..............................................................................8
2.1.7 Đặc tính nước thải giết mổ và chế biến thịt....................................................9


2.1.8 Phương pháp xử lý nước thải.......................................................................13
2.1.9 Công nghệ xử lý nước thải giết mổ..............................................................15
2.2 Tổng quan các quá trình sinh học để xử lý nitơ trong nước thải.........................16
2.2.1 Quá trình nitrate hóa và khử nitrate..............................................................16
2.2.2 Quá trình nitrite hóa bán phần......................................................................19
2.2.3 Quá trình Anammox.....................................................................................24
2.2.4 Tổng quan về quá trình sinh học kỵ khí, UASB và EGSB...........................32
2.2.5 Tổng quan về giá thể PVA............................................................................34
2.2.6 Các nghiên cứu liên quan.............................................................................36
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................................41
3.1 Sơ đồ nghiên cứu................................................................................................41
3.2 Vật lệu nghiên cứu..............................................................................................41
3.2.1 Nước thải......................................................................................................41
3.2.2 Bùn nuôi cấy................................................................................................43
3.2.3 Giá thể PVA gel............................................................................................43
3.3 Mô hình nghiên cứu............................................................................................44
3.3.1 Mô hình Nitrite hóa bán phần......................................................................45
3.3.2 Mô hình EGSB.............................................................................................46
3.3.3 Thiết bị.........................................................................................................47
3.3.4 Nguyên lý vận hành:....................................................................................47
3.4 Phương pháp nghiên cứu....................................................................................48
3.4.1 Phương pháp lấy mẫu...................................................................................48
3.4.2 Phương pháp phân tích.................................................................................48
3.4.3 Phương pháp tính toán và xử lý số liệu........................................................49

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...................................................................52
4.1 Giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phần............................................52
4.2 Giai đoạn khảo sát chính....................................................................................53
4.2.1 Đánh giá khả năng chuyển hóa nitơ quá trình nitrite hóa bán phần..............54
4.2.2 Kiểm soát và ức chế nhóm vi khuần Nitrite – Oxidizing Bacteria
(NOB)...................................................................................................................55
4.2.3 Hiệu quả loại bỏ nitơ của bể EGSB sử dụng bùn anammox.........................57
4.2.4 Tỷ lệ nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với ammonium
tiêu thụ..................................................................................................................59
4.2.5 Đánh giá sự thay đổi pH...............................................................................60


4.2.6 Đánh giá sự thay đổi Nitơ hữu cơ................................................................61
4.2.7 Đánh giá khả năng xử lý COD.....................................................................63
4.3 Giai đoạn thích nghi quá trình nitrat hóa bán phần và bể EGSB khi có giá
thể PVA....................................................................................................................64
4.4 Giai đoạn khảo sát chính khi có PVA.................................................................66
4.4.1 Đánh giá khả năng chuyển hóa nitơ quá trình nitrite hóa bán phần..............67
4.4.2 Kiểm soát và ức chế nhóm vi khuần Nitrite – Oxidizing Bacteria
(NOB)...................................................................................................................69
4.4.3 Hiệu quả loại bỏ nitơ của bể EGSB sử dụng bùn anammox.........................70
4.4.4 Tỷ lệ nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với ammonium
tiêu thụ..................................................................................................................72
4.4.5 Đánh giá sự thay đổi pH...............................................................................72
4.4.6 Đánh giá sự thay đổi Nitơ hữu cơ................................................................74
4.4.7 Đánh giá khả năng xử lý COD.....................................................................75
4.4.8. Sinh khối trong quá trình khảo sát...............................................................76
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................78
5.1 Kết luận..............................................................................................................78
5.2 Kiến nghị............................................................................................................78

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo
Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò
Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng
Hình 2.4 Quy trình sản xuất thịt nguội
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp
Hình 2.6 Sơ đồ xử lý nước thải tại hợp tác xã giết mổ gia súc Thạnh Phú (Bình
Dương)
15
Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải tại cơ sở giết mổ Châu Thành – Long
An
Hình 2.8 Chu trình chuyển hóa nitơ
Hình 2.9 Cơ chế sinh hóa của quá trình và sơ đồ phân khoang tế bào Anammox


Hình 2.10 Mô hình EGSB
Hình 2.11 PVA gel dạng hạt
Hình 2.12 Cấu trúc lỗ rỗng hạt PVA gel
Hình 2.13 Cấu trúc phân tử PVA gel
Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu đề tài
Hình 3.2 Bể điều hòa hệ thống xử lý nước thải công ty Vissan
Hình 3.3 Bùn được sử dụng trong khảo sát
Hình 3.5 Phối cảnh mô hình nghiên cứu
Hình 3.6 Chi tiết mô hình nghiên cứu
Hình 3.7 Mô hình Nitrite hóa bán phần (PN) trong nghiên cứu
Hình 3.8 Mô hình EGSB trong nghiên cứu
Hình 4.1 Khả năng chuyển hóa nitơ giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán
phần
Hình 4.2 Khả năng xử lý COD giai đoạn thích nghi quá trình nitrite hóa bán

phần
Hình 4.3 Sự chuyển hóa nitơ ở bể PN
Hình 4.4Tỉ lệ NO2-/NH4+ trong quá trình khảo sát
Hình 4.5 Sự thay đổi pH, HRT và tỉ lệ NO3-/(NO2-+NO3-)
Hình 4.6 Sự thay đổi nhiệt độ và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bể PN
Hình 4.7 Nồng độ các hợp chất nitơ đầu vào và đầu ra bể EGSB
Hình 4.8 Sự thay đổi pH trong quá trình nghiên cứu
Hình 4.9 Sự thay đổi độ kiềm trong quá trình nghiên cứu
Hình 4.10 Sự thay đổi nồng độ trung bình của Nitơ
Hình 4.11 Sự thay đổi nồng độ và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ
Hình 4.12 Khả năng xử lý COD của mô hình
Hình 4.13 Khả năng xử lý COD giai đoạn thích nghi giá thể PVA qua bể nitrat
hóa bán phần và và bể EGSB
Hình 4.14. Hiệu suất xử lý COD qua PN, EGSB và hiệu suất của mô hình
Hình 4.15 Khả năng chuyển hóa nitơ giai đoạn thích nghi giá thể PVA của quá
trình nitrite hóa bán phần và EGSB
Hình 4.16 Sự chuyển hóa nitơ ở bể PN và bể EGSB.
Hình 4.17 Tỉ lệ NO2- /NH4+ trong quá trình khảo sát
Hình 4.18 Sự thay đổi pH, HRT và tỉ lệ NO3-/(NO2-+NO3-) trong bể PN
Hình 4.19 Sự thay đổi nhiệt độ và tỉ lệ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bể PN


Hình 4.20 Nồng độ các hợp chất nitơ đầu vào bể PN và đầu ra bể EGSB
Hình 4.21 Sự thay đổi pH trong quá trình nghiên cứu
Hình 4.22 Sự thay đổi độ kiềm trong quá trình nghiên cứu
Hình 4.23. Sự thay đổi nồng độ trung bình của nito
Hình 4.24 Sự thay đổi nồng độ và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ
Hình 4.25 Khả năng xử lý COD của mô hình

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Tải lượng BOD thải ra trong quá trình giết mổ
Bảng 2.2 Tính chất nước thải của công ty VISSAN
Bảng 2.3 Ảnh hưởng của nồng độ DO đến quá trình nitrate hóa bán phần
Bảng 2.4 Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình anammox
Bảng 2.5 Tóm tắt các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình Anammox [1]
Bảng 3.1 Thành phần nước thải trong qua trình nghiên cứu
Bảng 3.2 Các thiết bị của mô hình nghiên cứu
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
Bảng 4.1 Các thông số trong quá trình khảo sát chính
Bảng 4.2 Tỷ lệ tổng nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với
ammonium tiêu thụ
Bảng 4.3 Các thông số trong quá trình khảo sát chính
Bảng 4.4 Tỷ lệ tổng nitơ loại bỏ, nitrite tiêu thụ và nitrate sinh ra so với
ammonium tiêu thụ
Bảng 4.5 Giá trị MLSS trong quá trình khảo sát...........................................................77


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Anammox

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

Anaerobic Ammonium
Oxidation

Oxy hóa kỵ khí ammonium

AOB

Ammonium Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa ammonium
thành nitrite

BOD5

Biological Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày

Consume Rate

Tốc độ tiêu thụ

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

Dissolve Oxygen

Oxy hòa tan

Expanded Granular Sludge Bed
Reactor

Quá trình bùn hạt mở rộng (cải

tiến UASB)

FA

Free Ammonium

Khí NH3

FNA

Free Nitrous Acid

Axít HNO2

F/M

Food to Microorganism

Lượng thức ăn cung cấp cho vi
sinh

HRT

Hydraulic Retention Time

Thời gian lưu nước

CR
COD
DO

EGSB

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids Nồng độ chất rắn lơ lửng

MLVSS

Mixed Liquor Volatile
Suspended Solids

Nồng độ chất rắn lơ lửng bay hơi

MCRT

Mean Cell Residence Time

Thời gian lưu tế bào trung gian

NLR

Nitrogen Loading Rate

Tải trọng Nitơ

NOB

Nitrite Oxidation Bacteria

Vi khuẩn oxy hóa nitrite thành

nitrate

N-org

Organic Nitrogen

Nitơ hữu cơ

PN

Partial Nitriteation

Nitrite hóa bán phần

RR

Removal Rate

Tốc độ loại bỏ

SHARONAnammox
SNAP

Single reactor system for High
Quá trình Nitrite hóa bán phần
activity Ammonium Removal O kết hợp Anammox
ver Nitrite
Single Stage Nitrogen Removal
using Anammox and Partial
Nitriteation

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


SNAD

SRT
SS
TKN
TN
TNRR
TSS
UASB

Simultaneous partial
Nitrification Anammox and
Denitrification

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

Sludge Retention Time

Thời gian lưu bùn

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

Total Kjeldahl Nitrogen

Tổng nitơ Kjeldahl

Total Nitrogen

Tổng nitơ

Total Nitrogen Removal Rate

Tốc độ loải bỏ nitơ tổng

Total suspended solid

Tổng chất rắn lơ lửng

Up-flow Anaerobic Sludge
Blanket

Bể dòng chảy ngược qua tầng
bùn kỵ khí



CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Khi xã hội phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng lên, việc cung

ứng lương thực thực phẩm ngày càng nhiều và đa dạng về số lượng và chất lượng.
Ngành giết mổ và chế biến thịt gia súc trong những năm gần đây có số lượng cơ sở sản
xuất tăng lên, đồng nghĩa với việc số lượng gia súc được giết mổ tăng lên để đáp ứng
cho nhu cẩu trên. Song song với lượng gia súc được giết mổ thì lượng nước thải mà
ngành này thải ra ngoài môi trường là cực kỳ lớn, với thành phần các chất ô nhiễm cao
đã gây ảnh hưởng lớn tới môi trường và con người.
Hầu hết chất lượng nước thải sau hệ thống xử lý tồn tại hàm lượng nitơ khá cao.
Bên cạnh đó, chi phí vận hành cho các công nghệ xử lý nitơ trong nước thải hiện tại
khá tốn kém, chủ yếu liên quan đến nhu cầu cung cấp các thành phần hữu cơ. Không
những vậy, đa số các công nghệ xử lý hiện nay đều tạo ra lượng bùn khá lớn khi vận
hành và không lưu giữ bùn tốt. Vì vậy, việc tìm kiếm một giải pháp thích hợp để xử lý
hiệu quả nitơ trong nước thải cũng như khả năng lưu giữ bùn tốt là việc đáng quan
tâm.
Năm 1995, một phản ứng chuyển hóa nitơ mới chưa từng được biết đến trước
đó, về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm, đã được công bố, đó là phản ứng oxy hóa kỵ khí
Ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viết tắt là Anammox). Trong đó,
ammonium được oxy hóa bởi nitrite trong điều kiện kỵ khí, không cần cung cấp chất
hữu cơ để tạo thành nitơ phân tử (Van de Graaf et al.,1996) . Sự phát triển quá trình
anammox đã mở ra hướng phát triển kỹ thuật xử lý nitơ mới đối với nước thải hàm
lượng nitơ cao.
Để cho quá trình Anammox diễn ra hoàn toàn cần một bước nitrite hóa bán
phần (PN) trước để tạo tỷ lệ thích hợp giữa và là (1,0 – 1,4) : 1 (theo lý thuyết là
1,32 : 1). Có thể nói sự kết hợp của quá trình nitrite hóa bán phần và Anammox được
xem như là một phương pháp hiệu quả để xử lý nitơ trong nước thải. Hệ thống xử lý
kết hợp PN – ANAMMOX ở quy mô pilot đã được Fux và cộng sự (2002) và Van
Dongen và cộng sự (2001) nghiên cứu thành công với hiệu quả xử lý nitơ đạt trên
80%.
Công nghệ kỵ khí Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) là công nghệ cải tiến
của Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), được giáo sư Lettinga va cộng sự phát
triển vào năm 1983 tai Hà Lan. Công nghệ bùn hạt mở rộng (EGSB) với dòng tuần

hoàn vừa có tác dụng tăng cường sự tiếp xúc giữa nước thải và bùn, vận tốc dòng chảy
ngược cao nên khả năng chịu đươc nồng độ chất rắn lơ lửng cao. Tuy nhiên, vận tốc


dòng nước trong bể EGSB lớn có thể rửa trôi bùn ra khỏi bể phản ứng, khó duy trì
nồng độ sinh khối cao trong bể. Giá thể giá thể polyvinyl alcohol gel (PVA gel) với cấu
trúc lỗ rỗng được sử dụng làm hạt nhân để các vi sinh vật dính bám phát triển trên đó
và có trọng lượng riêng nặng hơn nước làm tăng khả năng lắng của bùn hạt.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải giết
mổ và chế biến thịt gia súc bằng quá trình nitrite hóa bán phần kết hợp công nghệ bùn
hạt mở rộng (EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể polyvinyl alcohol gel (PVA
gel)” được tiến hành với mục đích kiểm soát quá trình nitrite hóa bán phần, đánh giá
hiệu quả xử lý công nghệ EGSB sử dụng bùn anammox và giá thể PVA góp phần tạo
tiền đề cho việc triển khai áp dụng thực tế trong thời gian tới.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đánh giá hiệu quả quá trình chuyển hóa nitơ của mô hình nitrite hóa bán phần.
Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ ammonium của mô hình EGSB sử dụng vi khuẩn
Anammox với giá thể PVA so với mô hình EGSB thông thường bằng việc vận hành ở
tải trọng 0,25; 0,5 và 1 kg-N/m3.ngày .
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng
- Nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc, nước thải lấy từ bể điều hòa của hệ thống
xử lý nước thải thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên Việt Nam Kỹ Nghệ Súc Sản
VISSAN.
- Vật liệu làm bể PN và EGSB là Acrylic glass ở quy mô phòng thí nghiệm.
- Bùn hạt kỵ khí hình thành trên giá thể polyvinyl alcohol (PVA) trong bể EGSB.
 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của mô hình PN/EGSB trong việc xử lý nitơ
ammonium đối với nước thải giết mổ và chế biến thịt gia súc.
- Mô hình nghiên cứu đặt tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trường Nâng cao.

1.4 Nội dung luận văn
 Thiết lập mô hình PN/EGSB-Anammox.
 Thích nghi nhóm vi khuẩn Anammox.
 Kiểm soát các yếu tố pH, DO, HRT nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho hiệu quả xử lý
ở từng giai đoạn vận hành.


 Tiến hành khảo sát với các tải trọng Nitơ khác nhau để đánh giá hiệu quả xử lý nitơ
của mô hình.
 Nghiên cứu khả năng chuyển hóa Nitơ quá trình PN .
 Đánh giá và so sánh khả năng xử lý Nitơ ammonium của quá trình Anammox trong
bể EGSB khi không và có giá thể mang PVA.
1.5 Các chỉ tiêu phân tích
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được nghiên cứu trong suốt quá trình
xử lý: pH, độ kiềm, COD, NH4+-N, NO2--N, NO3--N,TKN, MLSS.
1.6 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét
Từ số liệu thô tính toán hiệu suất xử lý, hiệu suất chuyển hóa của các quá trình
vẽ đồ thị, đưa ra những phân tích, nhận xét đánh giá và kết luận.
1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
 Ý nghĩa khoa học: Kết quả của đề tài sẽ đóng góp cho khoa học thêm cơ sở lý
thuyết và các thông số vận hành mô hình PN/EGSB-Anammox.
 Ý nghĩa thực tiễn:
Từ kết quả của đề tài cung cấp thêm giải pháp xử lý nước thải giúp cải tạo, nâng
cao công suất của hệ thống cũ và giảm diện tích nếu xây dựng mới cho xử lý nước thải
ngành sản xuất giết mổ.
Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là cơ sở để triển khai ứng dụng rộng rãi
trong xử lý nước thải có nồng độ amoni rất cao từ một số lĩnh vực công nghiệp như
nước thải các lò giết mổ, nước thải các nhà máy chế biến thực phẩm, nước rỉ rác,…
1.8 Tính mới của đề tài
Sự kết hợp quá trình nitrite hóa bán phần (PN) với công nghệ bùn hạt mở rộng

(EGSB) sử dụng vi khuẩn anammox và giá thể PVA để tằng cường quá trình hình
thành bùn hạt, nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và ngăn quá trình rửa trôi bùn
so với quá trình bùn lơ lửng thong thường.


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

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

Heo sau khi được đưa về chuồng trại sẽ được chăm sóc, nhịn ăn trong khoảng
24 giờ và thường xuyên theo dõi sức khỏe trước khi đem giết mổ. Sau đó, các gia súc
sẽ được chuyển từ khu tiếp nhận đến khu giết mổ. Tại đây, các gia súc sẽ bị ngây ngất

bằng điện trước khi mổ, sau khi giết mổ và được làm sạch, thịt sẽ được đưa vào phòng
lạnh để trữ, khi cần sẽ đem ra chế biến hoặc đưa ra thị trường nội địa tiêu thụ thịt tươi.


Heo

Gây choáng
Nước thải chứa
Thọc huyết

huyết rơi vãi

Nước thải

Rửa
Trụng nước nóng

Cạo lông

Lông, móng
Huyết dư

Cắt đầu
Nước thải

Rửa

Lông

Cạo

Nước thải,
phân,

Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

bao tử…

Khám nghiệm
Nước thải

Rửa

Chế biến

Tiêu thụ thịt tươi

Hình 2.1 Quy trình giết mổ heo


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

Công suất giết mổ: Khu tồn trữ trâu, bò với sức chứa 1000 con.
Dây chuyền giết mổ trâu, bò: 02 dây chuyền của Đức, sản xuất 1974, công suất

300 con/ca (6h/ca).

Trâu, bò
Giết mổ
Nước thải
Cắt đầu
Mỡ vụn

Lột da
Nước thải, phân,
bao tử, ruột…

Làm lòng

Mổ bụng

Xuất

Cắt đôi

Xương vụn

Khám nghiệm

Rửa

Chế biến

Nước thải

Tiêu thụ thịt tươi

Hình 2.2 Quy trình giết mổ trâu, bò

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

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

Nguyên liệu

Cắt thịt


Xay nhuyễn
Nhồi định hình
Thanh trùng
Đóng gói

Lưu kho

Hình 2.3 Quy trình sản xuất xúc xích tiệt trùng
Nguyên liệu sau khi qua quá trình kiểm tra tiếp tục đến quá trình cắt, xay và
nhồi định hình theo kích thước nhất định. Sau khi sản phẩm được định hình sẽ được
qua quá trình thanh trùng, sau đó được đưa qua khâu đóng gói.
2.1.5 Quy trình sản xuất thịt nguội

-

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

Nguyên liệu

Xâm muối


Massage

Xay nhuyễn
Định hình
Nấu hấp

Xắc lát

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

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

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

Nguyên liệu
Xay thô
Xay nhuyễn
Định hình
Nấu hấp


Xắc lát

Đóng lon

Thanh trùng

Đóng thùng
Lưu kho
Hình 2.5 Quy trình sản xuất đồ hộp

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

Các thành phần chính đóng góp vào tải lượng nước thải

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

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

Các yếu tố phụ đóng góp vào tải lượng nước thải


Chuồng trại: chất thải tạo ra từ phân và nước tiểu, thức ăn, phân gia súc, chất
tẩy rửa và làm sạch. Chất thải sẽ đi vào cống thải do nước chảy tràn từ máng ăn, do
mưa và nước rửa chuồng trại. Chất thải ở cống, giả sử trừ chất rắn, ước tính BOD lên
khoảng 0,25 kg/tấn LWK.
Quá trình giết mổ: trong quá trình giết mổ, các chất thải sau được tạo ra:
+ Máu và mô được tạo ra trong quá trình lọc da rớt xuống sàn. Sự ô nhiễm do
da cùng với bụi và phân là nguồn ô nhiễm thứ hai. Tải lượng chất thải cũng tăng do
việc dọn vệ sinh khu vực này.
+ Nước thải được tạo ra do sự nước tràn từ bể nước sôi chứa máu, chất bẩn,
phân và long (BOD khoảng 0,15 kg/tấn LWK). Máng dẫn nước thải từ quá trình làm
sạch long chứa lông, máu và chất bẩn sau khi thu hồi lông (0,4 kg BOD/ tấn LWK).
Lông dài được thu hồi có thể được chôn như chất thải rắn, rửa sạch và đóng kiện để
bán (0,7 kg BOD/ tấn LWK) hay nó có thể thủy phân bằng nồi áp suất (1 kg BOD/ tấn
LWK).
+ Chất nhầy và lớp vỏ ngoài ruột: quá trình làm sạch và rửa đóng góp 0,6 kg

BOD/ tấn LWK.
+ Các thành phần không ăn được như lông, đầu, phổi, dạ dày cũng có mặt trong
nước thải.
Đóng gói: công đoạn cắt và lóc xương tạo ra các mảnh vụn, máu, xương và
xương vụn. Tổng tải lượng thải thô đối với nhà máy chế biến ước tính 5,7 – 6,7 kg
BOD/tấn sản phẩm. Quá trình chế biến thịt tạo ra chất thải từ:
+ Máu, mô và chất béo đi vào cống thải trong quá trình vệ sinh.
+ Gia vị để chế biến chứa đường, chất béo. Quá trình ngâm có thể tạo ra chất
thải clorua cao, chỉ 25% của dịch ngâm được giữ lại trong sản phẩm.
+ Khói và năng lượng tiêu thụ (góp phần vào ô nhiễm không khí).
Quá trình tách các phần ăn được: cả quá trình tách ước lẫn tách liên tục ở nhiệt
độ thấp cũng tạo ra nước thải chứa chất béo và protein còn sót lại (2 kg BOD/tấn
LWK).
Bảng 2.1 Tải lượng BOD thải ra trong quá trình giết mổ

Vị trí
1. Chuồng trại

kg BOD/ tấn LWK
0,25

2. Máu

10

3. Làm sạch và lột da

3