Luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu hiệu quả xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải giết mổ lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp màng lọc có khí nâng (Gaslift–MBR)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

VŨ TIẾN NHIÊN

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG
NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT
HỢP MÀNG LỌC CÓ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------------------

VŨ TIẾN NHIÊN

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG
NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT
HỢP MÀNG LỌC CÓ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR)

Chuyên ngành
Mã Số

: Hóa Môi trường
: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. Đỗ Quang Trung
TS. Bạch Quang Dũng

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Quang
Trung và TS. Bạch Quang Dũng, đã giao đề tài và đã trực tiếp hướng dẫn em
trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo trong bộ môn Hóa Môi
trường - Khoa Hóa học, Ban giám hiệu, Phòng sau Đại học, Trường Đại học Khoa
học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn
thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu thuộc Trung tâm Nghiên
cứu Đào tạo Việt Nam Hàn Quốc và TS. Đỗ Tiến Anh chủ nhiệm đề tài KC08/11-15
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Biến đổi khí hậu đã tạo mọi điều kiện thuận
lợi để em hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 11 năm 2017
Tác giả luận văn

Vũ Tiến Nhiên


CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
AOP

Phương pháp oxy hóa khử tiên tiến

BOD

Nhu cầu ô-xy sinh hóa

T4﷽
﷽
﷽

4

444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
444444444444
4444BTNMT

Bộ Tài nguyên và Môi trường

COD

Nhu cầu ô-xy hóa học

EC

Độ dẫn điện

Gaslift - MBR

Công nghệ sinh học kết hợp màng lọc có khí nâng

HRT

Thời gian lưu thủy lực

MBR

Bể xử lý sinh học kết hợp màng

MF

Màng micro

MLSS

Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong bùn hoạt tính

MLVSS

Hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn hoạt tính

OECD

Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SBR

Giải pháp thiết bị phản ứng khối tuần tự gián đoạn

TDS

Hàm lượng tổng chất rắn hoà tan

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

Hàm lượng Ni-tơ tổng


TOC

Tổng các-bon hữucơ

TP

Hàm lượng phốt-pho tổng

TSS

Hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng

UASB

Giải pháp công nghệ phân hủy yếm khí treo bùn hoạt tính

UF

Màng lọc Ultra


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................3
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................3
1.1. Nguồn phát sinh và các phương pháp xử lý nước thải lò mổ ..............................3
1.1.1. Nguồn phát sinh ................................................................................................3
1.1.2. Các phương pháp xử lý nước thải giết mổ ........................................................8
1.2. Công nghê ̣ màng lo ̣c sinh ho ̣c kế t hơ ̣p khí nâng (Gaslift-MBR) trong xử lý nước
thải .............................................................................................................................15
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Gaslift-MBR ..........................16
1.2.2. Ưu điểm của công nghệ Gaslift-MBR ............................................................17
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM .............................................................................19
2.1. Mục tiêu, phương pháp và phạm vi nghiên cứu .................................................19
2.1.1 Mục tiêu của đề tài ...........................................................................................19
2.1.2 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................19
2.1.3 Phạm vi nghiên cứu ..........................................................................................19
2.2. Hóa chất và thiết bị ............................................................................................19
2.2.1. Hóa chất ..........................................................................................................19

2.2.2. Thiế t bi ............................................................................................................
20
̣
2.3. Thiế t kế và lắ p đă ̣t hê ̣ thố ng ...............................................................................21
2.2.1. Thiế t kế và lắ p đă ̣t hê ̣ thố ng xử lý sinh ho ̣c ....................................................21
2.2.2. Thiế t kế và lắ p đă ̣t hê ̣ thố ng màng lọc kết hợp khí nâng ................................24
2.2.3. Kế t hơ ̣p hê ̣ thố ng màng lo ̣c với hê ̣ thố ng xử lý vi sinh (Gaslift – MBR) .......26
2.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ....................................................................28
2.4. Tiến hành khảo sát khả năng xử lý nước thải lò mổ của hê ̣ thố ng .....................29
2.4.1. Chuẩ n bị nước thải ..........................................................................................29
2.4.2. Chuẩ n bi hê
̣ ̣ vi sinh ..........................................................................................30
2.4.3. Khảo sát khả năng xử lý nước thải của hệ Gaslift - MBR ..............................30
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................33


3.1. Khảo sát khả năng phát triển của vi sinh ...........................................................33
3.2. Khảo sát điều kiện tối ưu cho hê ̣ Gaslift - MBR ................................................33
3.2.1. Khảo sát điều kiện vận hành hệ màng lọc .......................................................33
3.2.2. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ của hệ thống Gaslift – MBR ...............................40
3.2.3. Hiệu quả xử lý thành phần Nitơ của hệ thống Gaslift – MBR .......................42
KẾT LUẬN ..............................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................46


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải tại một số lò giết mổ trên thế giới ................................7
Bảng 1.2. Đặc tính của nước thải giết mổ gia súc tại một số lò giết mổ tại Việt Nam
.....................................................................................................................................8
Bảng 2.1 Các thiết bị phân tích chính dùng trong nghiên cứu ..................................21

Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của modul màng (UF) quy mô 1m3/ngày ...................24
Bảng 2.3. Bảng phân tích mẫu nước thải đầu vào ....................................................29
Bảng 3.1. Năng suấ t lo ̣c của màng khi chưa cấ p khí nâng đố i với nước sa ̣ch ..........34
Bảng 3.2. Năng suấ t lo ̣c của màng khi cấp khí nâng đố i với nước sa ̣ch ...................35


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Quy trình giết mổ gia súc và các chất thải phát sinh ..................................4
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ MBR trong xử lý nước thải ...........................12
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải giết mổ của HUBER ...........13
Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc thông dụng hiện nay ......14
Hình 1.5. Các bước xử lý nước thải của DEWATS ..................................................14
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống Gaslift - MBR .................................................16
Hình 2.1. Hệ thống màng lọc cặn thô và bể điều hòa nước thải ...............................22
Hình 2.2. Bể xử lý sinh học hiếu khí cho hệ thống quy mô 1m3/ngày .....................23
Hình 2.3. Hệ thống xử lý sinh học hoàn thiện của hệ thống quy mô 1m3/ngày .......23
Hình 2.4. Các phần của bộ cấp khí nâng (ống kết nối với màng; máy nén khí và
đồng hồ đo lưu lượng khí) .........................................................................................25
Hình 2.5. Hệ thống màng có khí nâng công suất 1m3/ngày ......................................25
Hình 2.6. Hệ thống Gaslift-MBR quy mô 1m3/ngày hoàn thiện ..............................26
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống Gaslift-MBR ....................................................................27
Hình 2.8. Các bước tìm điều kiện tối ưu cho hệ màng lọc .......................................31
Hình 3.1. Hàm lượng sinh khối (MLVSS) của bể thiếu khí và bể hiếu khí..............33
Hình 3.2. Lưu lượng nước ra khỏi hệ màng (khi chưa cấp khí) ...............................34
Hình 3.3. Năng suất lọc của hệ màng (lưu lượng khí nâng Qkhí =0,2 l/ph) .............36
Hình 3.4. Năng suấ t lo ̣c của hệ màng (Qkhí=0,5 l/ph) .............................................36
Hình 3.5. Năng suấ t lọc của hệ thống màng (lưu lươ ̣ng khí nâng Qk = 0,2l/ph)......38
Hình 3.6. Năng suấ t lo ̣c của hê ̣ thố ng màng (vâ ̣n tố c nước Vnước= 0,8m/s) ...........38
Hình 3.7. Hiê ̣u quả của quá trình rửa màng bằ ng hóa chấ t và nước sa ̣ch .................39
Hình 3.8. Hiê ̣u quả xử lý COD của hê ̣ thố n g ............................................................41

Hình 3.9. So sánh hiệu quả xử lý COD giữa phương pháp keo tụ và phương pháp
Gaslift - MBR ............................................................................................................42
Hình 3.10. Hiê ̣u quả xử lý Nitơ của hê ̣ thố n g ...........................................................43


MỞ ĐẦU
Tại các nước phát triển, người dân có xu hướng sử dụng thịt đông lạnh do tính
tiện lợi của nó. Tuy nhiên, tại Việt Nam người dân vẫn có truyền thống tiêu dùng
chủ yếu các sản phẩm tự chế biến từ nguyên liệu tươi, đòi hỏi công suất các lò giết
mổ phải lớn để cung ứng đủ thịt cho nhu cầu tiêu dùng của hơn 95 triệu dân. Hầu
hết các địa phương trong cả nước, đặc biệt là các tỉnh thành phố ở phía Bắc, phần
lớn gia súc lớn đều được giết mổ theo cách thức giản đơn và tại chỗ, trong đó có các
lò giết mổ hình thành tự phát ngay trong cộng đồng dân cư, hay thậm chí ngay tại
gia đình chăn nuôi [4].
Quy mô của các lò giết mổ tại Việt Nam được chia thành 3 loại: quy mô lớn
(giết mổ > 300 con/ngày), quy mô trung bình (giết mổ từ 100-300 con/ngày), quy
mô nhỏ (giết mổ < 100 con/ ngày) [3]. Nước thải ngành giết mổ có hàm lượng lớn
chất hữu cơ, hàm lượng nitơ, vi khuẩn... không qua xử lý gây ra các tác động xấu
tới môi trường xung quanh, đặc biệt là sức khỏe con người [1]. Các lò giết mổ tại
nông thôn và các thị trấn thường có quy mô nhỏ và hầu như không có hệ thống xử
lý nước thải tập trung. Bởi vậy, xử lý tại nguồn đang là một trong các giải pháp hợp
lý trong bối cảnh hiện nay. Tuy nhiên các giải pháp xử lý tại nguồn đang còn tồn tại
nhiều bất cập trong việc áp dụng thực tế cho các lò giết mổ như đòi hỏi mặt bằng xử
lý lớn, hệ thống xử lý vận hành phức tạp, chi phí vận hành cao…Đây là một trong
những lý do khiến các lò giết mổ hiện nay phần lớn không có hệ thống xử lý hoặc
có nhưng không hoạt động. Để khắc phục tình trạng này, việc nghiên cứu được một
hệ thống tiên tiến giải quyết được các bất cập trên là rất cần thiết.
Mô hình xử lý nước thải tích hợp sử dụng bể xử lý sinh học kết hợp với màng
lọc cấp khí nâng: tiết kiệm được chi phí xây dựng, chi phí vận hành, đặc biệt tiết
kiệm được diện tích đất. Với tính mới này sẽ giúp cho hệ thống vận hành đơn giản,

hiệu quả, kinh tế và gọn gàng phù hợp với điều kiện của các lò mổ ở Việt Nam.
Trong bối cảnh đó, tôi đã thực hiện đề tài ―Nghiên cứu hi ệu quả xử lý chất ô
nhiễm hữu cơ trong nước thải giết mổ lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp
màng lọc có khí nâng (Gaslift-MBR)‖ nhằm thực hiện mục tiêu: Xây dựng và thiết

1


kế được mô hình công nghệ hiệu quả để xử lý nguồn nước thải giết mổ lợn với quy
mô 1m3/ngày.
Kết quả của nghiên cứu được kỳ vọng sẽ tạo ra một mô hình xử lý hiệu quả
thành phần gây ô nhiễm chính trong nước thải lò giết mổ lợn là chất hữu cơ. Đồng
thời, đề tài cũng mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trên các loại nước thải khác
nhau, đặc biệt là nguồn thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, góp phần vào công cuộc
bảo vệ môi trường và phát triển bền vững tại Việt Nam.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nguồn phát sinh và các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải lò mổ
1.1.1. Nguồn phát sinh
Trên thế giới hiện nay, để cung ứng đủ lượng thịt cho nhu cầu tiêu dùng ngày
một gia tăng của con người, đòi hỏi các cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm tại các địa
phương và các thành phố lớn trên thế giới phải hoạt động với công suất lớn. Theo
báo cáo hàng năm của OECD-FAO (2011), giá gia súc trong giai đoạn 2011 – 2020
trung bình sẽ cao hơn 30% so với thập kỷ trước. Giá cao và nhu cầu tăng lên đối với
tất cả các loại thịt làm gia tăng nguồn cung trong nước (OECD-FAO, 2012). Sản
xuất thịt hàng năm dự kiến sẽ tăng trưởng 22% từ năm 2006 đến năm 2016 trên
toàn thế giới [6]. Kết quả là lượng chất thải từ các cơ sở giết mổ này thải ra môi

trường đang là một mối lo và cần phải được các cơ quan, nhà chức trách có thẩm
quyền quản lý nghiêm ngặt hơn nữa và quan trọng nhất là tìm ra hướng xử lý nguồn
thải này để giảm những tác động tiêu cực lên môi trường và sức khỏe con người.
Ở Việt Nam, phần lớn gia súc đều được giết mổ theo cách thức giản đơn và tại
chỗ, trong các lò giết mổ hình thành tự phát ngay trong cộng đồng dân cư, hay thậm
chí ngay tại gia đình chăn nuôi. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn năm 2014, hiện nay trong 53/64 tỉnh thành trên toàn quốc mới có khoảng
851 cơ sở giết mổ đã được kiểm tra đánh giá, trên tổng số 28285 cơ sở giết mổ nhỏ
lẻ. Trong đó ở 12 tỉnh trọng điểm phía Bắc có khoảng 11485 cơ sở và chỉ có khoảng
59 cơ sở giết mổ tập trung (chưa đến 1%) [6]. Với một lượng lớn chất thải phát sinh
trong quá trình giết mổ cần được thu gom, xử lý thì chỉ có một số ít các nhà máy
chế biến thịt công nghiệp được quy hoạch tổ chức với hệ thống xử lý nước thải và
chất thải theo tiêu chuẩn. Chủ yếu tại các thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh.
Chất rắn phát sinh trong quá trình giết mổ là phân, lòng, mề, ruột, xương...Ngoài
việc gây ra những ô nhiêm môi trường hiện hữu thì đây là nguồn chứa rất lớn các
loại vi khuẩn, vi rút, nấm ... gây hại cho sức khỏe con người cần được xử lý.
Trước thực trạng đó, một số cơ sở giết mổ tập trung ở Tây Ninh, Trà Vinh,
Quảng Nam được xây dựng theo nhu cầu nhưng không còn phù hợp với quy hoạch

3


sử dụng đất, từ đó dẫn tới đầu tư không hợp lý, sử dụng, khai thác không hiệu quả,
hơn nữa công tác quản lý quy hoạch thiếu chặt chẽ gây nhiều bất cập. Ở các thành
phố, những cơ sở giết mổ tập trung quy mô nhỏ, hoặc giết mổ thủ công cá nhân,
nước phục vụ hoạt động giết mổ lấy từ giếng khoan, nước ao, sau đó lại thải xuống
cống, ao, sông mà không qua xử lý, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [4].
Trâu, bò

Lợn

Làm choáng

Vận chuyển đễn chuồng nhốt

Mổ thịt và lấy tiết
Mổ trâu, bò
Máu, nước rửa
Máu, nước rửa
Dội nước sôi, cạo lông
Xẻ các bộ phận của trâu, bò

Nước rửa,
lông, da

Tách da, phân lọc nội tạng

Loại bỏ mỡ, xẻ, lọc thịt
Máu, thịt, da
thừa, nước rửa,
bạc nhạc, phân
…

Máu, mỡ, bầy
nhầy, da và
lông thừa, thịt,
nước rửa

Phân loại, cân, vận chuyển
đến nơi tiêu thụ

Cắt bỏ chân
Thui cạo và chải rửa

Pha thịt

Rút bỏ nội tạng
Phân loại và vận chuyển

Hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống xử lý nước thải

Hình 1.1. Quy trình giết mổ gia súc và các chất thải phát sinh
Một số quy trình giết mổ trâu, bò, lợn được thể hiện như Hình 1.1, phần lớn
các điểm giết mổ gia súc đều không quan tâm đến công tác vệ sinh, khử trùng dụng

4


cụ giết mổ, tiêu độc trước và sau giết mổ, tiêu độc định kỳ khu giết mổ chưa được
thực hiện. Bởi vậy nếu các vi khuẩn vi rút lan truyền qua nước thải và chất thải rắn
giết mổ ra môi trường sẽ gây hại lớn tới sức khỏe người dân và môi trường sống ở
khu vực lân cận [7].
1.1.1.1. Các thành phần chính của nước thải lò giết mổ
 Thành phần vật lý:
Thành phần vật lý được xác định dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ và
lưu lượng: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là có màu xám có
vẩn đục. Nếu nước thải bị nhiễm khuẩn thì màu sắc sẽ thay đổi đáng kể; Mùi do các
khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hay do một số chất được
đưa thêm vào; Nhiệt độ nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu

do có sự gia nhiệt vào nước.
 Thành phần hóa học:
Nước thải chứa các hợp chất hoá học dạng vô cơ, nhiều chất hữu cơ như phân,
nước tiểu và các chất thải khác như dầu, mỡ. Nước thải vừa xả ra thường có tính
kiềm, nhưng dần trở nên có tính axit vì thối rữa từ các chất hữu cơ từ động thực vật.
-

Các chất rắn

Tổng các chất rắn có thể chia làm hai thành phần: chất rắn lơ lửng (có thể lọc
được) và chất rắn hòa tan (không lọc được). Các chất rắn lơ lửng bao gồm các chất
không hòa tan ở dạng lơ lửng, kích thước lớn hơn 10-4mm, có thể ở dạng huyền
phù. Các tạp chất bẩn dạng keo với kích thước dạng hạt trong khoảng 10– 4 mm đến
10–6 mm. Các tạp chất nổi có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của
nước. Ngoài ra, nước thải còn bao gồm các chất ô nhiễm dạng hòa tan có kích thước
nhỏ hơn 10-6mm, có thể ở dạng phân tử hoặc phân ly thành ion.
-

Các chất vô cơ

Nước thải lò mổ và từ các xí nghiệp giết mổ sản phẩm động vật luôn có một
lượng chất thải vô cơ như: ion SO4, NO3, NH4, Cl, PO4, Na, K….( SO42-, NO32-,
NH4+, Cl-, PO43-, Na+, K+)
-

Các chất hữu cơ

5

Những chất hữu cơ trong nước thải có thể chia thành các chất các-bon và các
chất nitơ. Các hợp chất chứa cacbon như xà phòng, hydro cacbon trong đó có cả
xenlulo…Các hợp chất chứa nitơ chủ yếu như ure, protein, amin, axit amin…
Chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học bao gồm các chất như hydro các-bon,
protein, chất béo…Đây là những chất gây ô nhiễm nước thải khu đô thị, từ ngành
công nghiệp chế biến thực phẩm, các nhà máy chế biến sữa, lò giết mổ. Chất hữu cơ
tiêu thụ ôxy rất mạnh dẫn đến nguồn tiếp nhận bị suy thoái tài nguyên thủy sản và
giảm chất lượng nguồn cấp nước cho sinh hoạt. Để đánh giá lượng chất hữu cơ
trong chất thải thường sử dụng các thông số: nhu cầu oxy trong quá trình sinh hóa
(BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD)
-

Các chất khác

Các chất dầu mỡ có trọng lượng riêng thấp nên nổi trên bề mặt nước. Các chất
dầu mỡ phủ lên bề mặt của hệ thống xử lý chất thải như làm tắc đường ống, hệ
thống bơm và các màng chắn, làm giảm sự chuyển hóa ôxy và có thể làm suy giảm
nghiêm trọng đến hiệu quả của hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí.
 Thành phần sinh học:
Nước thải nhiễm nhiều loại vi sinh vật, trong đó có nhiều loài vi khuẩn gây
bệnh, đặc biệt là về đường tiêu hóa, tả lị, thương hàn, ngộ độc thực phẩm. Trong
phân và nước thải của lò mổ có chứa các loại vi khuẩn đường ruột như: E.coli,
Salmonenlla, Shigenlla, Proteus, Clostridium tetani... Ngoài ra trong phân và nước
thải gia súc còn chứa các loại trứng giun sán như: Fasiola hepatica, Fasiola
gigantica, Fasiola buski, Ascaris suum…[1]
Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi
khuẩn chỉ thị và về nguyên tắc đó là nhóm trực khuẩn (coliform). Thông số được sử
dụng rộng rãi nhất là chỉ số coli.
1.1.1.2. Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giết mổ
a) Tại các lò giết mổ trên thế giới

Hầu hết nước thải lò giết mổ được tạo ra trong sản xuất sản phẩm thịt do các
quá trình làm sạch: rửa thịt trước và sau khi giết mổ động vật và rửa sàn nhà và các
trang thiết bị. Lượng nước tiêu thụ trong giết mổ động vật cũng khác nhau: 1,6-9,0
6


m3 cho mỗi tấn thịt ngựa, 1,6-8,3 m3 cho mỗi tấn thịt lợn, 5,6-8,3 m3 cho mỗi tấn
thịt cừu, và 5,1-6,7 m3 cho mỗi tấn thịt gia cầm (Ủy ban châu Âu, 2005) [2]. Thành
phần chất hữu cơ trong nước thải ngành giết mổ rất cao, dao động trong khoảng
1.000 – 10.000 mg/L [24]. Vì thế, việc xả nước thải này vào các nguồn nước đang
là một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng của các cơ sở giết mổ hiện nay.
Dưới đây là một số đặc tính của nước thải lò giết mổ theo các nghiên cứu trên
thế giới
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải tại một số lò giết mổ trên thế giới
Thông số

Đơn
vị

Hàm lƣợng trung bình
(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

pH

-

7,1

7,2

6,7

7,3

6,05

BOD

mg/L

-

900

11.000

-

6,000

COD

mg/L

11.500

1.820

27.500

8.200

12.975

TSS

mg/L

2.658

430

1.020

1.130

3.550

TN

mg/L

735

190

-

-

381

Amoni - N

mg/L

221

-

-

46,5

212,5

Protein

mg/L

3.213

-

-

0

-

Nguồn: (1) ) Massé, D.I và L. Masse [20]; (2 Pozo, R.D và V.Diez) [21]; (3) Kobya, M. E

và cộng sự [19]; (4) Rajeswari, K.V và cộng sự [23]; (5) Fuchs,W và cộng sự [16]
b) Tại các lò giết mổ của Việt Nam
Hiện trạng ô nhiễm ở các làng giết mổ hay các lò giết mổ tập trung ở Việt
Nam hiện nay đang ở tình trạng báo động. Hàm lượng BOD, COD, SS của nước
thải giết mổ trung bình lần lượt là 1800 mg/L, 2.700 mg/L và 810 mg/L; Lượng
coliform là 25.000x103 MPN/100 ml [13]. Ngoài ra nước thải giết mổ còn chứa một
lượng lớn mầm bệnh như là vi khuẩn Samonella, Shigella, ký sinh trùng, amip,
nang bào, dư lượng thuốc trừ sâu, các độc chất…từ thức ăn của gia súc còn lại trong
phân và nội tạng.
7


Đặc tính của nước thải giết mổ gia súc tại một số lò giết mổ tại Việt Nam được
trình bày trong Bảng 1.2
Bảng 1.2. Đặc tính của nước thải giết mổ gia súc tại một số lò giết mổ tại
Việt Nam
Xí nghiệp Chế
Cơ sở
biến thực
Tân Phú

phẩm I (Ninh
Trung
Kiều, Cần
(Củ Chi)
(2)
Thơ) (1)
6,4
7,2 ± 0,04

Phƣờng
Xuân Phú
(Huế) (3)

QCVN
40:2011/B
TNMT
(cột B)

-

150

6,5 - 8,0

5,5 - 9

Chỉ tiêu

Đơn vị

Độ màu

Pt-Co

pH

Pt-Co

TSS

mg/L

476 ± 56,97

270

484 - 512

100

COD

mg/L

1886,4 ± 94,98

940

2420 - 3200

150

BOD5 (20oC)

mg/L

928,5 ± 12,26

600

925 - 1156

50

TN

mg/L

143,5 ± 8,0

63,3

168 - 172

40

TP

mg/L

24,4 ± 1,69

6,1

-

6

Amoni

mg/L

-

55,6 -78,2

10

PO43—P

mg/L

-

-

-

Độ đục

NTU

-

-

-

Tổng dầu mỡ
khoáng

mg/L

-

-

10

Coliform

vi
khuẩn/100
mL

-

-

5000

4,6.108

Nguồn: (1) [13]; (2) [11]; (3) [9]

Có thể nhận thấy về ngoại trừ thông số pH (nằm trong khoảng 6,4 – 8,0) là
đáp ứng Quy chuẩn Việt Nam 40: 2011 (cụ thể là 5,5 đến 9), còn lại các thông số
khác như TSS, COD, BOD5, TN, TP, amoni và coliform đều vượt quá nhiều lần so
với Quy chuẩn, đặc biệt là hàm lượng COD gấp QCVN từ 3,76 – 21,3 lần;
1.1.2. Các phương pháp xử lý nước thải giết mổ
Công nghệ xử lý tại nguồn chất thải lò giết mổ hiện nay trên thế giới là khá đa
dạng, các phương pháp được sử dụng như là hóa lý, hóa học, cơ học, sinh học.
Công nghệ xử lý nước thải trên thế giới có thể được chia khái quát thành hai loại:
8


công nghệ xử lý truyền thống và công nghệ xử lý hiện đại. Một số các phương pháp
xử lý hiện đại có thể kể đến như màng kết hợp với bể sinh học (MBR), hoặc
phương pháp oxy hóa khử tiên tiến AOP, Fenton. Mỗi phương pháp có những ưu,
nhược điểm cũng như những đặc điểm và yêu cầu về nguồn xử lý rác thải và chi phí
đầu tư vận hành khác nhau.
Trước đây, ở một số các lò giết mổ ở Bắc Mỹ (Mỹ, Canada) và một số các lò
giết mổ ở Châu Âu có sử dụng hệ thống xử lý nước thải theo quy trình hóa lý: nước
thải → keo tụ → tuyển nổi. Hệ thống này có khả năng xử lý đến 90% COD và một
lượng lớn các chất hữu cơ như Nitơ và Photpho. Tuy nhiên theo khảo sát tại hơn
200 lò giết mổ của Hoa Kỳ ở những năm thập kỷ 70 của thế kỉ trước, thì hệ thống
sử dụng hóa chất keo tụ này là một trong những hệ thống kém hiệu quả đầu tư nhất
tính theo giá tiền trên lượng BOD loại bỏ. Ngoài ra hệ thống này tạo ra một lượng
bùn thải có chứa hóa chất khá lớn, khó tái chế và đòi hỏi phải có các biện pháp để
xử lý tiếp theo [18].

Hiện nay trên thế giới, các công nghệ đang chuyển dần về khai thác ứng dụng
giải pháp công nghệ sinh học, do chúng thân thiện hơn với môi trường, ít sử dụng
hóa chất và không tạo ra các chất thải thứ cấp có thể gây ảnh hưởng tới môi trường.
Một số giải pháp điển hình như:
a) Giải pháp bể phản ứng sinh học hiếu khí
Ưu điểm lớn của dạng khai thác năng lực của hệ vi sinh vật hiếu khí là có thể
chuyển hóa hoàn toàn chất hữu cơ thành sản phẩm cuối là CO2 và H2O. Bể phản
ứng sinh học hiếu khí là phương pháp khá cổ điển, tuy nhiên có thể cho hiệu quả
khá cao. Bể phản ứng hiếu khí được áp dụng cho xử lý nước thải giết mổ của lò giết
mổ phía nam Quebec, Canada vào năm 1985. Với BOD đầu vào từ 1500-3000
mg/L, BOD đầu ra luôn nhỏ hơn 50 mg/L. Tuy nhiên, giải pháp này tiêu tốn nhiều
năng lượng vào khâu sục khí - khuấy trộn. Trong thực tiễn, các cơ sở xử lý nước
thải áp dụng giải pháp công nghệ hiếu khí này thường phối hợp với giải pháp phân
hủy kỵ khí, dưới dạng xây dựng đồng thời một (hay một số) bể hiếu khí nối tiếp
hoặc song song, với các bể lên men kỵ khí (triệt để hoặc ở chế độ vi hiếu khí) [18].

9


b) Giải pháp công nghệ phân hủy yếm khí treo bùn hoạt tính (UASB)
Phương pháp này có những ưu điểm là tiêu tốn ít năng lượng (do không phải
sục khí), có thể thu được khí sinh học (năng lượng), có khả xử lý nước thải có hàm
lượng BOD cao. Tuy nhiên, với phương pháp này khả năng phân hủy thường không
triệt để, thời gian lưu nước (xử lý) lâu hơn so với bể hiếu khí. Trong thực tiễn, giải
pháp phân hủy UASB này có thể áp dụng riêng rẽ để phân hủy sơ bộ nguồn nước
thải ô nhiễm cục bộ trong các nhà máy trước khi dẫn vào dòng thải chung, hay phối
hợp với giải pháp bể phản ứng hiếu khí nêu trên trong các hệ thống xử lý nước thải
với công suất xử lý đủ lớn, và có thể kết hợp thu khí sinh học [2].
c) Giải pháp thiết bị phản ứng khối tuần tự gián đoạn (SBR)
Đây là giải pháp khai thác năng lực phân hủy chất ô nhiễm của hệ vi sinh vật

trong bùn hoạt động xử lý gián đoạn khép kín theo mẻ, tuần tự qua sáu giai đoạn
chính nối tiếp nhau là: xử lý yếm khí, xử lý vi hiếu khí, xử lý hiếu khí, phản ứng
tương tác, lắng gạn và tách phân ly bùn. Ưu điểm của công nghệ này là giảm mức
tiêu hao năng lượng vận hành hơn so với dạng thiết bị phản ứng hiếu khí tích cực và
tiết kiệm diện tích xây dựng bể lắng thứ cấp. Tuy nhiên hiệu quả khai thác năng lực
thiết bị cấp khí hạn chế, do chỉ vận hành trong phần thời gian cần cung cấp ôxy cho
quá trình. Giải pháp này được sử dụng cho các lò giết mổ trên khắp nơi trên thế
giới, trong đó có các lò giết mổ ở các nước như Hoa Kỳ, Úc [2].
d) Giải pháp công nghệ lọc sinh học (Biofilter system):
Các thiết bị lọc sinh học hiếu khí thường gặp là dạng thùng lọc sinh học (với
nước thải được tưới chảy màng trên bề mặt vật liệu đệm /Trickling Filter system/;
hay dạng có thổi khí vào lớp vật liệu đệm cố định ngập trong nước thải/Aerated
Upflow Fixed Bed Reactor/; hoặc dạng có thổi khí vào lớp vật liệu đệm lơ lửng
trong nước thải/Aerated Moving Bed Reactor/) và dạng đĩa quay tiếp xúc (Rotating
biological Contractor). Dạng thiết bị lọc sinh học kỵ khí điển hình là màng lọc sinh
học kỵ khí cố định (Anaerobic Fixed Film Reactor) [2]. Các thiết bị phản ứng dạng
màng nêu trên thường được ứng dụng để xử lý cục bộ nước thải, hoặc đóng vai trò
là một công đoạn trong hệ thống xử lý hiếu khí - vi hiếu khí và/hoặc kỵ khí phối
hợp...
10


e) Công nghệ MBR
Trong những năm gần đây, công nghệ MBR đang được nổi lên như là một giải
pháp xử lý nước thải hiệu quả hơn hẳn so với công nghệ xử lý nước thải truyền
thống [2]. Công nghệ MBR là công nghệ kết hợp giữa bể sinh học và màng lọc
(thường là màng lọc ultra (UF) hoặc màng micro (MF)) (Hình 1.2). MBR có các
tính năng ưu việt so với các phương pháp truyền thống như:
- Thiết kế nhỏ gọn do không cần có bể lắng cấp hai dẫn đến giảm chi phí xây
dựng cơ bản và giải phóng mặt bằng, hệ quả là giảm phí thời gian không xác định,

tăng hiệu quả kinh tế.
- Do mật độ sinh khối trong bể phản ứng cao nên một mặt năng suất xử lý
tăng, thời gian lưu nước ngắn điều này đồng nghĩa với việc làm giảm thể tích khối
và không tốn chi phí xây dựng, bể khử trùng, giảm diện tích mặt bằng; mặt khác
thời gian cho phép lưu bùn lâu và phân huỷ bùn ngay trong bể phản ứng dẫn đến
giảm lượng và chi phí xử lí bùn thải, vì bùn thải là sản phẩm phụ không mong muốn
của bất kì quá trình xử lí sinh học nào [10]. Dễ điều chỉnh hoạt động sinh học. Loại
bỏ được tất cả các chất rắn và chất lơ lửng trong nước và chất lượng đầu ra không
còn vi sinh vật nên duy trì được nồng độ sinh khối cao trong bể sinh học bởi vậy
tăng hoạt động sinh học trong bể.
- Tăng cường chất lượng nước ra tới mức cao nhất hiện nay, đặc biệt về khía
cạnh các chỉ tiêu vi sinh, điều này cho phép tái sử dụng nước xử lí để giảm thiểu chi
phí nước sạch cho các mục đích công cộng như tưới cây, rửa phố, rửa xe …[17].
Công nghệ này loại bỏ được vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các
Coliform, E-Coli và cho chất lượng nước cao hơn so với công nghệ truyền thống.
- Quy trình công nghệ được điều khiển dễ dàng, tự động và được triển khai
dưới dạng modul cho công suất tùy nhu cầu với chế độ tự động hoá hợp lí, giảm
thiểu sự phụ thuộc vào người vận hành.

11


.

a) modul màng lọc được bố trí bên ngoài; và b) modul màng lọc được bố trí
bên trong bể sinh học [12]
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ MBR trong xử lý nước thải
Đã có rất nhiều các nghiên cứu về sử dụng công nghệ MBR trong xử lý nước
thải giết mổ với hiệu suất xử lý tương đối cao. Trong quy mô phòng thí nghiệm,
nhóm tác giả Gurel và Buyukunko trong một nghiên cứu của mình năm 2011 đã

chứng minh việc sử dụng công nghệ MBR có thể xử lý tốt nước thải giết mổ với
hiệu suất xử lý COD, tổng các bon hữu cơ (TOC), tổng nitơ và tổng phốt-pho là
97%, 96%, 45% và 60%. Tương tự như vậy các nghiên cứu của nhóm tác giả
Saddoud và Sayadi (2007) và nhóm Jensen cùng các công sự (2015) đã đưa ra các
kết quả áp dụng công nghệ MBR cho xử lý nước thải giết mổ trong phòng thí
nghiệm đạt 90-97% đối với SS, 44-90% đối với COD [15]. Công ty Tư vấn xử lý
môi trường HUBER của Đức thiết kế công nghệ xử lý nước thải cho các lò giết mổ
với mô hình như sau [15]:

12


Tùy tiêu chuẩn nước mà hệ thống
MBR được sử dụng

Lưới chắn
rác

Xử lý hóa lý (keo
tụ, kết tủa, trung
hòa)

Hệ thống
(MBR)
Bùn thải từ xử lý
hiếu khí

Bể biogas
(xử lý kỵ khí)

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải giết mổ của HUBER
Hệ thống này có sử dụng kết hợp giữa phương pháp hóa lý và phương pháp
màng kết hợp với bể sinh học (MBR). Chất lượng nước sau xử lý của hệ thống
MBR thường đạt tiêu chuẩn rất cao. Hiệu suất xử lý của hệ thống cho lò giết mổ sau
xử lý hóa lý dầu mỡ loại bỏ được 80 - 90%, chất rắn lơ lửng 90%, BOD 70 - 80%.
Sau hệ thống MBR, việc loại bỏ của các thành phần có thể đạt tới hơn 99%.
Các phương pháp xử lý nước thải tại Việt Nam đã có rất nhiều thuận lợi do
được thừa hưởng từ nhiều nghiên cứu đi trước. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống
hiện nay được triển khai mang tính đối phó, không đạt tiêu chuẩn thải, khi sử dụng
những công nghệ đơn giản (như bể bùn hoạt tính) chỉ phù hợp cho xử lý những
nguồn nước thải có tải trọng ô nhiễm thấp vào áp dụng với nguồn nước thải đặc thù
này. Các công nghệ xử lý ngoài thực tiễn chưa đồng bộ, nhiều công đoạn xử lý, chi
phí vận hành cao, đòi hỏi diện tích lắp đặt lớn, đòi hỏi mức đầu tư lớn dẫn đến việc
vận hành đôi khi mang tính hình thức, đối phó, trong khi các đề tài nghiên cứu vẫn
chỉ là nghiên cứu, tính ứng dụng thực tế chưa cao và chưa đạt được hiệu quả ứng
dụng như mong muốn.

13


Nước thải

Nước thải chung

Bùn

Hố thu gom

Hóa chất

Bể điều hòa
Bể UASB
Bể thiếu khí

Xử lý định kì

Bể hiếu khí
Bể lắng
Hóa chất

Bể chứa bùn

Bể trung gian – khử
Bể lọc áp lực
Nguồn tiếp nhận

Hình 1.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc thông dụng hiện nay
Ngoài ra, một công nghệ được ứng dụng khá phổ biến như DEWATS:

Hình 1.5. Các bước xử lý nước thải của DEWATS

14


Công nghệ này được ứng dụng khá phổ biến trong việc xử lý nước thải tại các
các cụm dân cư, bệnh viện, khách sạn, trang trại, các lò giết mổ gia súc, gia cầm và
cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại các nước đang phát triển đó là công nghệ
DEWATS đang được áp dụng tại một số lò mổ, như lò mổ Hà Phong, TP Hạ Long,
tỉnh Quảng Ninh. Hệ thống DEWATS được thiết kế dựa trên nồng độ chất ô nhiễm
dòng vào và yêu cầu chất lượng dòng chảy ra sau xử lý. Hiệu quả xử lý của

DEWATS có thể đạt được tiêu chuẩn cho phép loại A đối với nước thải công
nghiệp – TCVN 5945-2005, với những ưu điểm nổi bật như thích ứng với dao động
lớn của dòng vào; có khả năng xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao; xây
dựng dễ dàng; vận hành và bảo dưỡng đơn giản; chi phí vận hành thấp [2].
Năm 2014, nhóm tác giả Đặng Xuân Hiển (Bộ môn Công nghệ Môi trường –
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội) và Nguyễn
Hữu Nam (Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp) tiến hành nghiên cứu dựa trên đánh
giá việc loại bỏ chất hữu cơ, nitơ và phốt pho có trong nước thải giết mổ bằng mô
hình thí nghiệm AO-USBF nhằm chỉ ra công nghệ xử lý nước thải giết mổ hiệu quả
và kinh tế trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ USBF rất thích
hợp để xử lý nước thải giết mổ, cụ thể: đối với mô hình không bổ sung chế phẩm vi
sinh vật đặc chủng BIO USBF có HRT là 19 giờ, tương ứng với giá trị HRT này có
hiệu quả xử lý BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày) trung bình đạt 94±0,59%,
với TN (tổng hàm lượng nitơ) trung bình 84,2±1,40% và với TP (tổng hàm lượng
phốt pho) trung bình 75,56±1,33%. Đối với mô hình có bổ sung chế phẩm vi sinh
vật đặc chủng BIO USBF có HRT là 17 giờ; tương ứng với giá trị HRT này có hiệu
quả xử lý BOD5 trung bình đạt 94,16±0,57%; với TN trung bình 90,18±0,56% và
với TP trung bình 92,91±0,71% [5].
1.2. Công nghê ̣ màng lo ̣c sinh ho ̣c kết hợp khí nâng (Gaslift-MBR) trong xử lý
nƣớc thải
Hiện chưa có nhiều nghiên cứu cũng như các công trình xử lý nước thải giết
mổ sử dụng công nghệ vi sinh kết hợp lọc màng. Vì vậy việc nghiên cứu và ứng
dụng công nghệ màng trong xử lý nước thải có tính ưu việt, thân thiện hơn với môi
trường, ít sử dụng hóa chất, bùn thải từ quá trình xử lý nước thải đưa vào bể biogas
15


để gia tăng thêm lượng khí thu được, đồng nghĩa với việc tận thu thêm năng lượng
và không tạo ra các chất thải thứ cấp có thể gây ảnh hưởng tới môi trường
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Gaslift-MBR

Hệ thống Gaslift-MBR bao gồm bể sinh học tích hợp xử lý thiếu khí, hiếu khí
và một hệ thống màng với khí nâng cột nước đi trong ống màng được cấp từ máy
nén khí như Hình 1.6.

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống Gaslift - MBR
Màng khí nâng được sử dụng trong nghiên cứu để giải quyết hai vấn đề chính
của công nghệ màng truyền thống đó là chi phí vận hành cao do phải thay thế màng
lọc khi màng bị tắc và chi phí cho năng lượng do dòng hỗn hợp đi vào màng cần
được tăng áp nhờ hoạt động của một bơm ly tâm. Đồng thời việc sử dụng màng
cũng làm tăng hiệu quả xử lý cho hệ thống sinh học khi quá trình tuần hoàn bùn về
bể được diễn ra ổn định và không bị ảnh hưởng bởi nồng độ bùn (trong khi điều này
là rất khó khăn đối với việc sử dụng bể lắng và tuần hoàn bùn từ bể lắng về). Việc
nghiên cứu này sẽ góp phần vào việc giảm chi phí vận hành và tiết kiệm diện tích
xử lý, nâng cao khả năng ứng dụng rộng khắp cho các lò giết mổ cho cả nước.
Công nghệ xử lý sinh học trên thế giới, tùy thuộc vào đặc tính nguồn thải ô
nhiễm, nguồn lực tài chính, công nghệ và trình độ nguồn lực về nhân sự, người ta

16