Nghiên cứu xử lý nitơ hàm lượng cao trong nước thải thuộc da bằng công nghệ nitrit hóa bán phần (partical nitritation) kết hợp công nghệ anammox và khử nitrat

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGÔ DIỆU LINH

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ HÀM LƯỢNG CAO
TRONG NƯỚC THẢI THUỘC DA BẰNG CÔNG
NGHỆNITRIT HĨA BÁN PHẦN (PARTICAL
NITRITATION) KẾT HỢP CƠNG NGHỆ ANAMMOX VÀ
KHỬ NITRAT

Chuyên ngành Kỹ thuật môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016


Cơng trình được hồn thành tại: Trường đại học Bách Khoa –ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Tấn Phong

Cán bộ chấm nhận xét 1:TS. Lê Công Nhất Phương

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS Lê Đức Trung

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp.HCM ngày 18 tháng 01 năm 2016.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS Nguyễn Phước Dân (Chủ Tịch)
2. TS. Nguyễn Như Sang (Ủy Viên)

3. TS. Lê Công Nhất Phương ( PB1)
4. PGS. TS Lê Đức Trung (PB2)
5. TS. Trần Tiến Khôi (Thư ký)
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Bộ môn quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch hội đồng
đánh giá luận văn

Trưởng khoa Môi Trường
và Tài Nguyên


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Ngô Diệu Linh

MSHV: 13251206

Ngày, tháng, năm sinh: 21/01/1990

Nơi sinh: Quảng Ngãi

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 60520320

I.

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ HÀM LƯỢNG

CAO TRONG NƯỚC THẢI THUỘC DA BẰNG CƠNG NGHỆ NITRIT HĨA
BÁN PHẦN (PARTICAL NITRITATION) KẾT HỢP CÔNG NGHỆ ANAMMOX
VÀ KHỬ NITRAT.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Kiểm soát các yếu tố pH, DO, HRT đến q trình nitrit hóa bán phần nhằm
tạo điều kiện tốt nhất cho hiệu quả xử lý.

-

Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng nitơ trong nước thải thuộc da bằng công
nghệ Anammox và khử nitrat ở các tải trọng khác nhau.

-

Đánh giá hiệu quả xử lý COD bởi sự kết hợp quá trình anammox và quá trình
khử nitrat (denitrification).

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/12/2015
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. NGUYỄN TẤN PHONG
Tp. HCM, ngày….. tháng…… năm…...
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS Nguyễn Tấn Phong
TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành luận văn tốt nghiệp thạc sĩ là một cột mốc quan trọng để đánh giá quá
trình học tập và nghiên cứu của tôi trong suốt hơn 2 năm qua tại Khoa Môi trường và Tài
nguyên – Đại học Bách Khoa Tp.HCM. Để luận văn có thể được hoàn chỉnh, ngoài sự cố
gắng, nổ lực nghiên cứu khoa học một cách nghiêm túc nhất của bản thân thì cịn có sự
hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của nhiều thầy cô và bạn bè. Tôi xin gửi đến lời cảm ơn
chân thành nhất đến với:
Thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Phong là giảng viên hướng dẫn cho luận văn tốt nghiệp
của tôi. Trong suốt thời gian hơn một năm để thực hiện luận văn, nếu khơng có sự hướng
dẫn, giúp đỡ về mặt kiến thức, kỹ năng, cũng như kinh phí của Thầy thì luận văn khó có
thể thể hồn thành. Lời biết ơn sâu sắc nhất của tơi xin gửi đến Thầy.
Hai em sinh viên là Đào Nhựt Linh và Phạm Phan Hồng Phương –Khóa 2011 của
Khoa Mơi trường và Tài nguyên đã đồng hành cùng tôi trong thời gian thực hiện các
nghiên cứu tại phịng thí nghiệm. Với sự cần cù, chăm chỉ và ham học hỏi của hai bạn
sinh viên trong quá trình làm việc mà nghiên cứu đã hoàn thành đúng thời hạn với những
mục tiêu đề ra.
Các anh chị, thầy cô làm việc tại Phịng Thí nghiệm Cơng nghệ Mơi trường Nâng
cao đã giúp đỡ và hỗ trợ nhiệt tình trong mọi hoạt động của nghiên cứu.
Trân trọng.
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01/2016

NGƠ DIỆU LINH

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên: Ngô Diệu Linh, là học viên Cao học Chun ngành Kỹ thuật Mơi trường khóa 2013. Tôi xin cam đoan:
- Luận văn cao học với đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ hàm lượng cao trong
nước thải thuộc da bằng cơng nghệ Nirit hóa bán phần (partial Nitritation) kết hợp công
nghệ Anammox và khử nitrat” là do chính tơi thực hiện tại Phịng Thí nghiệm Công nghệ
Môi trường Nâng cao của Khoa Môi trường và Tài nguyên, Đại học Bách Khoa Thành
phố Hồ Chí Minh.
- Các kết quả và số liệu trong luận văn là do tôi thực hiện và chưa được công bố ở
các nghiên cứu của các tác giả khác dưới bất kỳ hình thức nào.
Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Nhà trường về kết quả nghiên cứu trong luận
văn tốt nghiệp này.
Học viên

Ngô Diệu Linh

ii


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Q trình xử lý sinh học loại bỏ nitơ kết hợp nitrit hóa bán phần với anammox và
khử nitrat là một q trình mới có khả năng loại bỏ nitơ ở hiệu suất cao. Mơ hình PN xử
lý nitrit hóa bán phần được nghiên cứu để tạo đầu ra phù hợp cho đầu vào của quá trình
anammox và khử nitrat.
Mơ hình PN được vận hành với 2 giai đoạn: thích nghi và vận hành, trong 2 giai

đoạn này DO và pH được điều chỉnh và kiểm soát bằng controller. pH được giữ trong
khoảng 7,8 - 8,3 và DO trong khoảng 2 – 2,3 mg/L. Ở giai đoạn thích nghi, nước thải
thuộc da được pha lỗng với nước thải tổng hợp theo các tỷ lệ 2:8, 4:6, 6:4, 8:2 với nồng
độ Amonia là 100 mg/L, nghiên cứu lấy số liệu trong 40 ngày. Sau giai đoạn thích nghi,
mơ hình được vận hành với tải trọng lần lượt là 0,4; 0,8; 1,2 và 1,6 kg N-NH4/m3/ngày
nghiên cứu 60 ngày cho kết quả hiệu suất loại bỏ N-NH4 lần lượt ở các tải là 27% ±
7,1%; 19,6% ± 10,9%; 38,3% ± 11,2% và 21% ± 5,6%. DO và pH sẽ được đánh giá ảnh
hưởng tại tải trọng 1,6 kgN-NH4/m3/ngày. Qua khảo sát, tại DO = 2,2 mơ hình có hiệu
suất chuyển hóa Amonia cao nhất là 61,8%. Đối với pH, sau khi khảo sát trong 7 khoảng
pH, nghiên cứu đã cho kết quả tại pH trong khoảng 7,8 – 8,0 thì q trình nitrit hóa cân
bằng và ổn định với dịng ra đạt 69% hiệu suất chuyển hóa Amonia và tỷ lệ NO2-/(NO3+NO2-) đạt 96%.
Mơ hình anammox và khử nitrat được vận hành với lưu lượng dao động từ 0,2 L/h
– 5 L/h, pH duy trì ở giá trị 7,5 ± 0,2. Ở giai đoạn thích nghi, mơ hình sẽ được vận hành
với 2 nồng độ N-NH4 là 100 mg/L và 200 mg/L trong 60 ngày ở nước thải nhân tạo. Giai
đoạn vận hành khảo sát hiệu quả loại bỏ N-NH4 và N-NO2 ở các thời gian lưu nước khác
nhau. Với HRT = 48h hiệu suất xử lý N-NH4 và N-NO2 đạt 80 - 85% và 85 - 92% ở ngày
thứ 18 - 30. Với HRT = 36h và HRT = 24h hiệu suất xử lý N-NH4 và N-NO2 đạt 80 82% và 85 - 89%, nhưng ở HRT = 12h hiệu quả xử lý N-NH4 và N-NO2 còn 64 - 67% và
75 - 80%. Như vậy HRT = 24h của mơ hình Anammox và khử nitrat hiệu quả xử lý NNH4 và N-NO2 không thay đổi nhiều so với HRT = 48h. Nghiên cứu khảo sát hiệu quả xử
lý COD ở 2 tải là N-NH4 và N-NO2 khoảng 100mg/L; N-NH4 và N-NO2 khoảng 200

iii


mg/L ở thời gian lưu là 24h. Nghiên cứu được thực hiện trong 60 ngày cho kết quả loại
bỏ N-NH4 và COD lần lượt ở 2 tải là 82% và 38%; 75 – 78% và 25%.

iv


ABABSTRACT

The process of biological treatment nitrogen removal combined partial nitritation
with anammox and denitrification is a new process capable of removing nitrogen in high
performance. Model PN treatment partial Ammonia studied to create suitable output for
the input of anammox and denitrification process.
Model PN is operated with two phases: adaptation and operation, in this phase 2 DO
and pH is adjusted and controlled by the controller. pH was maintained in the range of
7.8 to 8.3 and DO of about 2 to 2.3 mg /L. In the adaptation phase, tanning wastewater is
diluted with synthetic wastewater under the ratio of 2: 8, 4: 6, 6: 4, 8: 2 with Ammonia
concentration is 100 mg /L, study taking data for 40 days. After a period of adaptation,
the model is operated with a load respectively 0.4; 0.8; 1.2 and 1,6 kg N-NH4/m3/day for
60 days studying performance results N-NH4 removes at the load of 27% ± 7.1%; 19.6%
± 10.9%; 38.3% ± 11.2% and 21% ± 5.6%. DO and pH will be measured at the load
influence 1,6 kg N-NH4/m3/day. Through the survey, at DO = 2.2 model transformation
efficiency was 61.8% Ammonia highest. For pH, after survey in 7 pH range, research has
resulted in a pH of about 7.8 to 8.0, the process of balance nitrit and stable with 69%
effluent metabolic performance ammonium and the ratio N-NO2 / (N-NO3 + N-NO2) is
96%.
Model anammox and denitrification is operated with flow ranges from 0.2 L/h 5L/h, the pH maintained at 7.5 ± 0.2 value. In the adaptation phase, the model will be
operated with N-NH4 concentration was 100 mg /L and 200 mg /L in 60 days in artificial
wastewater. Operation phase survey effectively remove N-NH4 and N-NO2 in different
hydraulic retention time. With HRT = 48h processor performance and N-NH4, N-NO2
reached 80-85% and 85-92% at day 18-30. With HRT (36h) and HRT (24h) efficiency
removes N-NH4 and N-NO2 reached 80-82% and 85-89%, but at HRT (12h) treatment
efficiency N-NH4 and N-NO2- to 64 - 67% and 75-80%. Thus the pattern HRT (24h)
anammox and denitrification efficiency N-NH4 processors and N-NO2 not change much
compared with HRT (48h). survey research COD removal efficiency N-NH4 and N-NO2

v

at 2 load 100 mg/L and 200 mg /L in HRT (24h). The study was done in 60 days for
results remove N-NH4 and COD load was respectively 82% and 38%; 75-78% and 25%.

vi


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. iii
ABSTRACT ................................................................................................................... iv
MỤC LỤC....................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................................. x
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. xi
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... xiii
Chương 1 MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề.................................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu. ............................................................................. 2
1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.2.2 Nội dung nghiên cứu. .................................................................................... 2
1.3 Đối tượng nghiên cứu. ................................................................................................ 2
1.4. Ý nghĩa của đề tài ..................................................................................................... 3
1.4.1. Ý nghĩa khoa học........................................................................................... 3
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................... 3
1.5 . Tính mới của đề tài................................................................................................... 3
Chương 2 TỔNG QUAN ............................................................................................... 4
2.1 Tổng quan hiện trạng ngành công nghiệp Thuộc da của Việt Nam. ............................. 4
2.2 Khái quát Công ty Đặng Tư Ký ................................................................................... 5

vii

2.3 Quy trình sản xuất của Cơng ty Đặng Tư Ký ............................................................... 6

2.4. Các phương pháp loại bỏ nitơ trong nước thải........................................................... 10
2.4.1. Phương pháp hóa – lý. ...................................................................................... 10
2.4.2. Phương pháp sinh học ............................................................................................ 12
2.5. Tổng quan về quá trình nitrit hóa bán phần (Partial Nitritation) ................................ 15
2.5.1. Cơ chế của q trình nitrit hóa bán phần ........................................................... 15
2.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình nitrit hóa bán phần.................................... 16
2.6 Quá trình Anammox ................................................................................................... 19
2.6.1 Lý thuyết Anammox ............................................................................................... 19
2.6.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Anammox ....................................................... 20
2.7 Cơng nghệ SNAD ..................................................................................................... 23
2.8 Một số nghiên cứu về SNAD trên thế giới và Việt Nam. ............................................ 24
Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................. 26
3.1. Mơ hình nghiên cứu. ............................................................................................... 26
3.1.1 Mơ hình tổng thể .......................................................................................... 26
3.1.2 Mơ hình nitrit hóa bán phần ......................................................................... 27

3.1.3 Mơ hình Anammox và khử nitrat ................................................................. 28
3.2. Thiết bị ................................................................................................................... 29
3.3. Bùn nuôi cấy ban đầu.............................................................................................. 31
3.4. Q trình vận hành thí nghiệm ................................................................................ 31
3.4.1 Vận hành mơ hình nitrít hóa bán phần .......................................................... 31
3.4.2 Vận hành mơ hình anammox và khử Nitrat................................................... 33

viii

3.5. Phương pháp phân tích ........................................................................................... 35
3.6. Phương pháp xử lý số liệu....................................................................................... 35
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...................................................................... 37
4.1. Mơ hình nitrit hố bán phần ................................................................................... 37
4.1.1 Thích nghi AOB với nước thải thuộc da ....................................................... 37
4.1.2. Giai đoạn tăng tải trọng cho q trình nitrit hố bán phần. ........................... 39
4.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan (DO) ................................................... 40
4.1.4 Ảnh hưởng của pH với q trình nitrit hóa bán phần .................................... 44
4.2. Vận hành mơ hình anammox và khử Nitrat. ........................................................... 45
4.2.1 Giai đoạn vận hành với nước thải nhân tạo. .................................................. 45
4.2.2 Giai đoạn vận hành với nước thải thuộc da. .................................................. 46
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 50
5.1. Kết luận .................................................................................................................. 50
5.2 Kiến nghị ................................................................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 51
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ......................................................................................... 56
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .................................................. 57
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 58

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Aerobic

Q trình hiếu khí/điều kiện hiếu khí/bể xử lý hiếu khí

Anaerobic

Q trình kị khí/điều kiện kị khí/bể xử lý kị khí

Anammox

Oxi hóa Amonia trong điều kiện kị khí (Anaerobic Ammonia Oxidation)

AOB

Ammonia Oxidizing Bacteria (Vi khuẩn oxy hóa Amonia thành nitrit)

Anoxic

Q trình thiếu khí/điều kiện thiếu khí/bể xử lý thiếu khí

COD

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Oxy hịa tan

HRT

Thời gian lưu nước thủy lực

MBR

Bể phản ứng sinh học màng (membrane bioreactor)

N-NH4+

Nitơ Amonia

N-NO2-

Nitơ nitrit

N-NO3-

Nitơ nitrat

NOB

Nitrite Oxidizing Bacteria (Vi khuẩn oxy hóa nitrit thành nitrat)

PN

Q trình nitrit hóa bán phần (Partial Nitritation)

SBR

Bể phản ứng theo mẻ tuần tự

SRT

Thời gian lưu bùn

SS

Chất rắn lơ lửng

SVI

Chỉ số thể tích bùn

TKN

Tổng nitơ Kjedahl

TN

Tổng nitơ

Tp.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

UASB

Bể phản ứng có lớp bùn lơ lửng dòng chảy ngược

x


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Hình ảnh cơng ty Đặng Tư ký............................................................................ 6
Hình 2.2 Qui trình sản xuất da của cơng ty Đặng Tư ký. .................................................. 7
Hình 2.3 Q trình tách khí Amoni ............................................................................... 10
Hình 2.4 Q trình trao đổi ion chọn lọc loại Amonia .................................................... 11
Hình 2.5 Sơ đồ mơ tả q trình khử nitơ truyền thống (Ciudad và cơng sự, 2005). ........ 12

Hình 2.6 Cơng nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon bên ngồi ................................... 14
Hình 2.7 Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon từ dịng vào ................................ 14
Hình 3.1 Quy trình cơng nghệ PN (partial Nitrification) kết hợp mơ hình Anammox and
khử nitrat .......................................................................................................... 26
Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt bể phản ứng nitrit hóa bán phần ................................................. 27
Hình 3.3 Sơ đồ mơ hình Anammox và khử nitrat .......................................................... 28
Hình 3.4 Giá thể Polyester Non-Woven ......................................................................... 30
Hình 4.1 Q trình chuyển hóa Amonia trong giai đoạn thích nghi ................................ 38
Hình 4.2 Hình thái bùn AOB trong giai đoạn thích nghi ................................................ 38
Hình 4.3 Sự chuyển hóa N-NH4+ trong giai đoạn tăng tải trọng ..................................... 40
Hình 4.4 Hiệu suất chuyển hóa nitơ ở các nồng độ DO khác nhau ................................. 41
Hình 4.5 Tỷ lệ NO2-/NH4+ trong dịng ra sau q trình PN ở các DO khác nhau ............ 43
Hình 4.6 Ảnh hưởng của pH đến q trình chuyển hóa Amonia trong bể PN ................. 45
Hình 4.7 Nồng độ các hợp chất nitơ ở đầu vào và đầu ra của bể anammox và khử nitrat
trong quá trình thích nghi với nước giả thải....................................................... 45

xi


Hình 4.8 Nồng độ các hợp chất nitơ ở đầu vào và đầu ra của bể anammox và khử nitrat
trong quá trình chạy với nước thải thuộc da với các thời gian lưu khác nhau. .... 48
Hình 4.9 Khả năng loại bỏ nitơ và COD của mơ hình Anammox và khử nitrat trong quá
trình chạy với nước thải thuộc da với các các tải khác nhau. ............................ 49

xii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Đặc điểm và lượng nước tiêu thụ trong các cơ sở thuộc da Việt Nam ............... 4
Bảng 2.2 Đặc tính nước thải thuộc da từ các công đoạn khác nhau ................................... 8

Bảng 2.3. Thành phần nước thải thuộc da sau xử lý hóa lý .............................................. 9
Bảng 2.4 Ảnh hưởng của nồng độ DO đến quá trình nitrat hóa ...................................... 17
Bảng 2.5 Một số vi khuẩn tham gia vào q trình anammox .......................................... 20
Bảng 3.1 Thơng số thiết kế bể phản ứng PN .................................................................. 26
Bảng 3.2 Thông số thiết kế của bể Anammox và khử nitrat ........................................... 27
Bảng 3.3 Các thiết bị của Mơ hình Anammox và khử nitrat ........................................... 29
Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của giá thể .................................................................... 30
Bảng 3.5 Thành phần nước thải tổng hợp....................................................................... 31
Bảng 3.6 Tỷ lệ pha loãng nước thải tổng hợp và nước thải thuộc da .............................. 32
Bảng 3.7 Điều kiện vận hành thí nghiệm mơ hình PN với nước thải thuộc da trong giai
đoạn tăng tải ..................................................................................................... 33
Bảng 3.8 Thành phần nước thải nhân tạo ....................................................................... 33
Bảng 3.9 Điều kiện vận hành mơ hình anammox với nước thải nhân tạo ....................... 34
Bảng 3.10 Điều kiện vận hành mơ hình anammox với nước thải thuộc da ..................... 35
Bảng 3.11 Các thơng số và phương pháp phân tích ........................................................ 35
Bảng 4.1 Nồng độ bùn trong giai đoạn thích nghi .......................................................... 38

xiii


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước, trong các năm qua kinh
tế và xã hội nước ta phát triển với tốc độ cao. Đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân
được cải thiện và nâng cao, song người dân cũng đã và đang phải đối mặt với những vấn
đề môi trường rất bức xúc đặc biệt là mơi trường nước. Việt Nam có kim ngạch xuất khẩu
ngành da dày tương đối cao tuy nhiên vấn đề về nước thải cũng đang làm nhức nhối cho
các cơ quan chức năng cũng như cho xã hội. Xử lý nước thải thuộc da tốn chi phí rất cao
nên gây khó khăn cho các doanh nghiệp
Công nghệ trước đây xử nước thải thuộc da thường gồm 2 công đoạn, công đoạn

khử Cr 6+ và công đoạn xử lý sinh học. Nước thải thuộc da có hàm lượng nitơ cao. Hiện
nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về xử lý nước thải thuộc da bằng cơng nghệ nitrit hóa
bán phần kết hợp công nghệ Anammox và khử nitrat. Công nghệ trước đây xử lý nitơ
thường được xử lý theo phương pháp truyền thống gồm 2 giai đoạn là: nitrat hóa và khử
nitrat. Quá trình này tiêu tốn một lượng oxy rất lớn, tương ứng đó là nhu cầu năng lượng
cao. Bên cạnh đó việc khử nitrat bắt buộc phải có mặt các chất hữu cơ như là nguồn cung
cấp carbon cho vi khuẩn khử nitrat sử dụng, dẫn đến gia tăng chi phí xử lý. Vì vậy q
trình xử lý nitơ truyền thống khơng đáp ứng được nhu cầu trong q trình xử lý nước,
cũng như các loại nước thải có hàm lượng nitơ cao. Do đó, cần phải có cơng nghệ thỏa
mãn cả hai vấn đề trên vừa xử lý được nước thải có hàm lượng nitơ cao vừa khơng cần bổ
sung cacbon nhằm tiết kiệm chi phí xử lý. Cơng nghệ nitrit hóa bán phần kết hợp cơng
nghệ Anammox và khử nitrat

(Simultaneous partial Nitrification Anammox and

Denitrification) xử lý nitơ trong 2 bể đã và đang được nghiên cứu. Công nghệ này cần
được nghiên cứu để ứng dụng thực tế nhằm mang lại hiệu quả kinh tế trong quá trình xử
lý nước thải. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ
hàm lượng cao trong nước thải thuộc da bằng cơng nghệ Nirit hóa bán phần (partial
Nitritation) kết hợp công nghệ Anammox và khử nitrat.”được tiến hành, nhằm mang
lại một giải pháp mới cho vấn đề xử lý nitơ trong nước thải thuộc da.

1


1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.
1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng nitơ trong nước thải thuộc da bằng cơng
nghệnitrit hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat với giá thể Polyester NonWovenở các tải trọng khác nhau.
- Đánh giá hiệu quả xử lý COD bởi sự kết hợp quá trình anammox và quá trình khử

nitrat (denitrification).
1.2.2 Nội dung nghiên cứu.
- Thiết kế mơ hình Anammox và khử nitrat quy mơ phịng thí nghiệm.
-

Kiểm sốt các yếu tố pH, DO, HRT đến q trình nitrit hóa bán phần nhằm tạo
điều kiện tốt nhất cho hiệu quả xử lý.
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thuộc da của công ty TNHH Đặng

Tư Ký, Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân nghiên cứu tập trung đánh giá hiệu quả xử lý
nitơ và COD qua từng tải trọng và các thông số vận hành đi kèm của mơ hình đã thiết kế.
1.3 Đối tượng nghiên cứu.
Nghiên cứu tập trung vào các đối tượng sau: Nước thải thuộc da với nồng độ nitơ –
Amonia cao và hàm lượng muối cao.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
Khi nghiên cứu hoàn thành sẽ đóng góp cho khoa học thêm cơ sở lý thuyết cho q
trình nitrit hóa bán phần xử lý Amonia trong nước thải thuộc da. Lý thuyết về ảnh hưởng
của DO và pH trong quá trình nghiên cứu, vận hành đối với công nghệ kết hợp Partial
Nitritation – Anammox- khử nitrat để loại bỏ nitơ và COD trong nước thải thuộc da

2


1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu sẽ góp phần đóng góp thêm về lý thuyết cơng nghệ xử lý nitơ mới đạt
hiệu quả cao, chi phí thấp hơn so với quá trình khử nitơ truyền thống đang áp dụng hiện
nay.
1.5 Tính mới của đề tài.
- Nghiên cứu xử lý nước thải có hàm lượng nitơ cao trong nước thải thuộc da ứng

dụng q trình nitri hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat (denitrification) là một
hướng mới, nghiên cứu còn hạn chế và chưa được ứng dụng thực tế.
- Công nghệ được nghiên cứu là sự kết hợp quả q trình nitrit hóa bán phần kết
hợp Anammox và q trình khử nitrat nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nitơ và COD, đồng
thời COD sẽ là nguồn cơ chất trong quá trình khử nitrat.

3


Chương 2. TỔNG QUAN
2.1Tổng quan hiện trạng ngành công nghiệp Thuộc da của Việt Nam.
Về công nghệ:
o

Hầu hết các doanh nghiệp thuộc da ở Việt Nam đều đang sử dụng cơng nghệ thuộc
truyền thống, tiêu tốn nước, hố chất, năng lượng, nước thải có mức độ ơ nhiễm
cao. Hiện nay, tai Việt Nam đang tồn tại 3 công nghệ sản xuất như sau:
-

Công nghệ 1: Từ da muối hoặc da tươi đến da hòan thành. Tập trung chủ yếu ở
khu vực phía Bắc và miền Trung

-

Cơng nghệ 2: Từ cơng đoạn da muối hoặc da tươi đến da phèn (da wet-blue). Tập
trung tại miền Nam

-

Công nghệ 3: Từ công đoạn da phèn đến da hòan thành. Tập trung tại miền Nam

và các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngịai.

Do vậy, đặc điểm của nước thải và lượng nước sử dụng đối với mỗi quy trình sản
xuất là khác nhau như sau:
Bảng 2.1. Đặc điểm và lượng nước tiêu thụ trong các cơ sở thuộc da Việt Nam
Công nghệ sản
xuất

Lượng nước sử
dụng/tấn da ngun
liệu (m3)

Đặc điểm

Quy trình 1

40-50

Mùi hơi, hàm lượng BOD, COD, TSS rất
cao, S2- cao, hàm lượng Crôm cao

Quy trình 2

25-35

Mùi hơi thối, hàm lượng BOD, COD, TSS
rất cao, S2- cao, hàm lượng Crôm cao nhưng
thấp hơn quy trình 1

Quy trình 3

5 – 15

Mùi hơi, các thơng số ô nhiễm đều thấp hơn
quy trình trên.

o Công nghệ thuộc da sử dụng Crơm là chủ yếu, có thể nói là 100% cơ sở thuộc da ở
Việt Nam dùng chất thuộc là Crôm.

4


o Các cơ sở thuộc da chưa áp dụng công nghệ thuộc thay thế hoặc công nghệ thuộc
kết hợp như công nghệ thuộc thảo mộc, thuộc kết hợp Crôm - Syntan (Tanin tổng
hợp).
o Viện Nghiên cứu Da - Giầy đã nghiên cứu công nghệ thay thế chất thuộc crôm
(công nghệ thuộc phi crôm) và áp dụng sản xuất sạch hơn trong thuộc da, đã cho kết
quả khả quan.
Về môi trường:
o Đa số các cơ sở thuộc da ở Việt Nam chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt yêu cầu
QCVN 40:2011/BTNMT. Hơn nữa vấn đề xử lý nước thải thuộc da bằng cơng nghệ
nitrit hóa bán phần kết hợp Anammox và khử nitrat còn mới đối với các cơ sở thuộc
da.
o Phần lớn nước thải được thải ra đường thoát nước chung của cộng đồng dân cư, chất
thải rắn chủ yếu chôn lấp hoặc đổ ra bãi rác công cộng.
o Vấn đề ô nhiễm môi trường từ ngành công nghiệp thuộc da hiện nay là nghiêm
trọng và rất bức xúc, cần sớm có giải pháp giải quyết.
Về hệ thống kiểm tra chất lượng:
o

Hầu hết các cở sở thuộc da ở Việt Nam khơng có hệ thống kiểm tra chất lượng,
kiểm tra chất lượng chủ yếu bằng kinh nghiệm và cảm quan.

o Viện Nghiên cứu Da - Giầy được UNDP tài trợ hệ thống kiểm tra chất lượng theo

Dự án VIE 85/013 nhưng không đồng bộ. Đặc biệt là các thiết bị kiểm tra hố chất
độc hại.
2.2 Khái qt Cơng ty Đặng Tư Ký
-

Tên công ty: Công ty TNHH Thuộc da Đặng Tư Ký.

-

Tên quốc tế: DANG TU KY LEATHER CO., LTD.

-

Địa chỉ: H25 – 26 – 27 – 24A đường số 3, khu công nghiệp Lê Minh Xuân, xã Lê
Minh Xn, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh.

-

Giấy phép kinh doanh số: 0302825247; ngày cấp 19/12/2002.

5


-

Ngày hoạt động: 01/02/2003.

Hình 2.1 Cơng ty Đặng Tư Ký
2.3 Quy trình sản xuất của Cơng ty Đặng Tư Ký

Da muối

Nạo thịt

Thịt vụn

Rửa – ngâm (Hồi
tươi 1 ngày)

Nước thải

Quay vôi, tẩy lông
(1 ngày)

Nước thải

6


Nước, muối, phèn crôm, axit
formic, Axit acetic, soda, muối
diêm, men

Thuộc phèn (1
ngày đêm)

Nước rửa

Nước thải
Bào cán nước khô

Hơi nước, soda, syntan,
keo, bột màu, dầu mềm.

Nước thải

Nhuộm màu, ăn
dầu (6-7 giờ)

Nước thải

Nước thải

Nước thải

Nước rửa

Chải thẳng

Sấy

Nước thải

Nước ngưng về nồi hơi

Làm mềm

Keo tổng hợp, hơi nước

Kẹp căng

Keo tổng hợp, hơi nước

Chà láng

Sơn

Sơn, in

Hơi dung mơi, bụi sơn

Thành phẩm

Hình 2.2 Quy trình sản xuất thuộc da Công Ty Đặng Tư Ký

7


-

Căn cứ trên dây chuyền sản xuất và đặc điểm, tính chất của dịng thải trong q
trình thuộc da, ta có thể chia nước thải thuộc da thành các dịng thải chính là:
Dịng thải chứa vơi - sunphua (có tính kiềm): Đây là dịng thải thu được từ q
trình tẩy lơng, ngâm vơi, rửa vơi. Nước thải có độ kiềm, BOD, sunphua, SS
cao.

Dịng thải chứa Crơm (có tính axit): Đây là dịng thải thu được từ q trình
thuộc da, thuộc lại. Nước thải có tính axit, hàm lượng Crơm khá cao, TDS lớn.
Nước thải rửa da và các dòng thải khác: Đây là dịng thải thu được từ các q
trình rửa da, thành phần nước thải chủ yếu chứa BOD, COD, SS.
-

Công đoạn hồi tươi: Các chất gây ô nhiễm gồm mỡ, bạc nhạc, diềm da, cặn
vôi, lông là các chất thải rắn. Chất thải lỏng có hàm lượng BOD, COD, SS, Cl-,
sunphua cao.

-

Công đoạn thuộc: các axit, muối Crôm, chất thuộc, hàm lượng BOD, COD,
SS…

-

Hoàn thành ướt: ép nước, bào, xẻ da, trung hòa, thuộc lại, nhuộm ăn dầu: mùn
bào, diềm da, nước chứa Crôm, tannin, chất chống mốc, BOD, COD, SS …

-

Hồn thành khơ: sấy, hồi ẩm, vị mềm, trau chuốt. Chất thải chứa kim loại
nặng…, cặn bã chất trau chuốt. Nhìn chung, nước thải thuộc da chứa nhiều hóa
chất tổng hợp như thuốc nhuộm, dung mơi hữu cơ, hàm lượng TS, TSS, độ
màu, chất hữu cơ cao.
Bảng 2.2 Đặc tính nước thải thuộc da từ các cơng đoạn khác nhau.
Lượng nước thải

TS

SS

BOD5

(mg/l)

(mg/l)

(mg/l)

7,5 - 8,0

8000 - 28000

2500 – 4000

1100 – 2500

6,5 – 10

10 12,5

16000 –
45000

4500 - 6500

6000 – 9000

7,0 - 8,0

3,0 - 9,0

1200 - 12000

200 - 1200

1000 – 2000

Công đoạn

(m /tấn da
muối)

pH

Hồi tươi

2,5 - 4,0

Ngâm vôi
Khử vôi

3

8


5000 –

20000

6000 - 12000

2,9 - 4,0 16000 - 45000

600 - 6000

600 – 2200

4,0 - 5,0

2,6 - 3,2

2400 - 12000

300 - 1000

800 - 1200

30 -35

7,5 – 10

10000 - 25000

1200 - 6000

2000 - 3000

Thuộc
tanin

2,0 - 4,0

5,0 - 6,8

Làm xốp

2,0 - 3,0

Thuộc
crom
Dòng tổng

8000 - 50000

Nguồn: Công ty TNHH Đặng Tư Ký 2011
Bảng 2.3. Thành phần nước thải thuộc da sau xử lý hóa lý
STT

Thông số

Giá trị

Đơn vị

1

Ph

7–8

2

COD

2000 – 2500

mg/L

3

NH4-N

350 – 1200

mg/L

4

SO42-

2000 – 2300

mg/L

5

S2-

8 – 10

mg/L

6

TSS

200-400

mg/L

7

TDS

11-12

g/L

8

Cl-

6-8

g/L

(Nguồn: Công ty TNHH Thuộc da Đặng Tư Ký)

Nước thải thuộc da sau khi đem xử lý sinh học đã được xử lý hóa lý nên thành phần
nước thải chủ yếu là BOD, COD, N, P...

9