Đánh giá khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản trên mô hình uasb và mô hình af

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

NGUYỄN THỊ NAM CHI

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THUỶ SẢN
TRÊN MÔ HÌNH UASB VÀ MÔ HÌNH AF
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ

: 60 85 06

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH - THÁNG 11- 2007


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SỸ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày …… tháng…….năm 2007.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘi CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠi HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
--------***--------

Tp. HCM, ngày……….tháng……….năm………

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:Nguyễn Thị Nam Chi

Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 17/07/1981

Nơi sinh: Phú Yên

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường
Khoá (năm trúng tuyển): 2005
1. TÊN ĐỀ TÀI
Đánh giá khả năng xử lý nước thải chế biến thuỷ sản trên mơ hình UASB và mơ
hình AF.
2. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Khảo sát tình hình chế biến thuỷ sản trong nước và hiện trạng ô nhiễm môi
trường do nước thải chế biến thuỷ sản gây ra.

- Phân tích lựa chọn cơng nghệ xử lý nước thải
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chế biến thuỷ sản trên mơ hình UASB
và mơ hình AF.
- Xác định thơng số thiết kế.
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/05/2007.
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 12/11/2007
5. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sỹ đã được Hội đồng Chuyên ngành thông qua
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

(Họ tên và chữ ký)

QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

i


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cám ơn chân thành đến thầy Đặng
Viết Hùng đã hết lòng hướng dẫn và giúp đỡ cho em hoàn thành luận văn cao học
này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô Khoa Môi trường, Trường đại học
Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn các anh, chị, các bạn làm việc tại phòng thí nghiệm Khoa Môi
Trường đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi thực hiện hoàn tất luận văn
này.

Tôi xin gởi lời cám ơn chân thành đến các bạn cùng lớp, các bạn sinh viên
Khoa Môi trường khoá 2005 đã nhiệt tình giúp đỡ và cùng tôi thực hiện các nghiên
cứu thực nghiệm cho luận văn này tại phòng thí nghiệm .
Cuối cùng, xin chia sẻ niềm vinh dự này cùng gia đình, bạn bè đã động viên và
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.

NGUYỄN THỊ NAM CHI

ii


TÓM TẮT
Ngành cơng nghiệp chế biến thủy sản đang được khuyến khích phát triển mạnh
do giá trị xuất khẩu cao. Tuy nhiên do chưa được quan tâm đúng mức nên đã gây ô
nhiễm trầm trọng đến môi trường bởi các chỉ tiêu COD, BOD5, N, P.
Nghiên cứu chủ yếu của luận văn này nhằm vào mục đích đánh giá hiệu quả
xử lý của quá trình xử lý kỵ khi giữa hai bể UASB và AF, nhằm góp phần vào việc xử
lý nhằm làm giảm mức độ ô nhiễm của nước thải chế biến thuỷ sản.
Thí nghiệm được tiến hành trên 02 mơ hình UASB và AF, trong đó mơ hình AF
gồm 02 giai đoạn: Giai đoạn thứ 1 nhằm xác định lượng vật liệu lọc polymer cần thiết
được tiến hành trên 05 mơ hình bằng nhựa thể tích 10 lít và giai đoạn thứ 2 được tiến
hành trên bình nhựa thể tích 20 lít.
Kết quả nghiên cứu mơ hình AF cho thấy trong giai đoạn 1, mơ hình 2 với diện
tích bề mặt của vật liệu là 0,14 m2, thời gian lưu nước 1 ngày cho hiệu quả xử lý COD
cao nhất ở các tải trọng. Ứng với thời gian lưu nước 1 ngày, hiệu quả xử lý trên mơ
hình AF động cho hiệu suất khá cao (86,3 – 77,3%) ở các tải trọng 1,2 – 2,0 kg
COD/m3. ngày nhưng giảm mạnh ở các tải trọng 4,0 – 6,0 kg COD/m3.ngày.
Mơ hình UASB cho hiệu quả xử lý COD cao nhất 75% ứng với thời gian lưu
nước 1 ngày, tải trọng phản ứng đạt 2,0 kg COD/m3.ngày. Tuy nhiên hiệu quả xử lý
trên mơ hình UASB vẫn thấp hơn so với mơ hình AF ở tất cả các tải trọng nghiên cứu

trong điều kiện thời gian nghiên cứu.

iii


1

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT .................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU..................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ ...............................................................................4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................6
Chương 1

MỞ ĐẦU ..................................................................................................7

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................7
1.2. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................7
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.................................................................................8
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .....................................................8
1.5. NỘI DUNG ĐÊ TÀI ............................................................................................8
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................9
1.7. TÍNH KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................9
Chương 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT................................................................10

2.1. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THỦY SẢN ...............................10
2.1.1. Công nghệ sản xuất ngành chế biến thủy sản ...............................................10
2.1.2. Thành phần và tính chất chung của nước thải chế biến thủy sản .................14
2.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN ...........................................14
2.3. QUÁ TRÌNH XỬ LÝ KỊ KHÍ UASB VÀ AF ...................................................19
2.3.1. Q trình phân hủy kị khí ............................................................................19
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình phân huỷ kị khí ..................................21
2.3.3. Q trình xử lý kị khí UASB .......................................................................23
2.3.4. Q trình xử lý kị khí AF.............................................................................26


2

2.3.5. Ảnh hưởng của amonia trong quá trình lọc kị khí .......................................37
2.4. MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ Q TRÌNH XỬ LÝ KỊ KHÍ UASB VÀ AF...38
Chương 3

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................41

3.1. TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU ...................41
3.2. MƠ HÌNH AF (ANAEROBIC FILTER)...........................................................41
3.2.1. Mục tiêu nghiên cứu .....................................................................................41
3.2.2. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................41
3.2.3. Mơ hình nghiên cứu ......................................................................................41
3.3. MƠ HÌNH UASB (UPFLOW ANAEROBIC SLUDGE BLANKET) ..............44
3.3.1. Mục tiêu nghiên cứu.....................................................................................44
3.3.2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................45
3.3.3. Mơ hình nghiên cứu .....................................................................................45
3.3.4. Chuẩn bị thí nghiệm .....................................................................................46

3.3.5. Trình tự thí nghiệm ......................................................................................46
Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .........................................47
4.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MƠ HÌNH AF ............................................47
4.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MƠ HÌNH UASB .......................................57
4.3. SO SÁNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ GIỮA MƠ HÌNH UASB VÀ MƠ HÌNH AF .66
Chương 5 KẾT LUẬN ..............................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................69


3

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thủy sản.............................. 16
Bảng 3.1: Tính chất nước thải thủy sản trong nghiên cứu ...................................... 41
Bảng 4.1: Xác định lượng vật liệu lọc thích hợp ..................................................... 48
Bảng 4.2: Sự biến thiên pH tại các tải trọng ........................................................... 49
Bảng 4.3: Sự biến thiên nồng độ COD tại các tải trọng.......................................... 51
Bảng 4.4: Sự biến thiên hàm lượng N-NH3 tại các tải trọng................................... 53
Bảng 4.5: Sự biến thiên hàm lượng photpho tại các tải trọng................................. 54
Bảng 4.6: Sự biến thiên hàm lượng VFA tại các tải trọng ...................................... 56
Bảng 4.7: Sự biến thiên pH tại các tải trọng ........................................................... 58
Bảng 4.8: Sự biến thiên nồng độ COD tại các tải trọng.......................................... 60
Bảng 4.9: Sự biến thiên hàm lượng N-NH3 tại các tải trọng................................... 62
Bảng 4.10: Sự biến thiên hàm lượng photpho tại các tải trọng............................... 63
Bảng 4.11: Sự biến thiên VFA tại các tải trọng....................................................... 64


4

DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chung chế biến thuỷ hải sản......................................... 10
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình chung chế biến tơm sú.................................................... 11
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình chung chế biến mực........................................................ 12
Hình 2.4. Sơ đồ quy trình chung chế biến cá........................................................... 13
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản ................. 18
Hình 2.6. Cấu tạo màng vi sinh ............................................................................... 27
Hình 2.7. Hoạt động của màng vi sinh .................................................................... 29
Hình 2.8. Chuỗi các vi sinh vật tạo thành màng vi sinh.......................................... 30
Hình 2.9. Cân bằng axit – bazơ và khả năng đệm của quá trình biến đổi kỵ khí.... 38
Hình 3.1. Mơ hình lọc kỵ khí tĩnh xác định lượng vật liệu lọc thích hợp ................ 42
Hình 3.2. Mơ hình lọc kỵ khí động........................................................................... 43
Hình 3.3. Mơ hình bể UASB .................................................................................... 45
Hình 4.1. Biểu đồ xác định lượng vật liệu lọc thích hợp cho q trình lọc kị khí... 48
Hình 4.2. Sự biến thiên pH tại các tải trọng............................................................ 49
Hình 4.3. Sự biến thiên COD tại các tải trọng ........................................................ 52
Hình 4.4. Sự biến thiên N-NH3 tại các tải trọng...................................................... 53
Hình 4.5. Sự biến thiên photphot tại các tải trọng .................................................. 55
Hình 4.6 Sự biến thiên VFA tại các tải trọng .......................................................... 56
Hình 4.7. Sự biến thiên pH tại các tải trọng............................................................ 58
Hình 4.8. Sự biến thiên nồng độ COD tại các tải trọng .......................................... 60
Hình 4.9. Sự biến thiên hàm lượng N-NH3 tại các tải trọng ................................... 62
Hình 4.10. Sự biến thiên hàm lượng photpho tại các tải trọng ............................... 54


5

Hình 4.11. Sự biến thiên VFA tại các tải trọng ....................................................... 55
Hình 4.12. Hiệu quả xử lý COD trên mơ hình UASB và mơ hình AF ..................... 66

Hình 4.13. Hiệu quả xử lý VFA trên mơ hình UASB và mơ hình AF ...................... 67


6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• BOD (Biochemical Oxygen Demand): nhu cầu oxy sinh hố
• COD (Chemical Oxygen Demand): nhu cầu oxy hố học
• H(COD): hiệu quả xử lý COD
• SS (Suspended Solid): chất rắn lơ lửng
• VFA (Volatile Fatty Acid) : axit béo bay hơi
• N-NH3: hàm lượng NH3 có trong nước thải
• Photpho: Hàm lượng photpho có trong nước thải
• F/M (Food-Microganism ratio): tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật
• UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): bể UASB
• AF (Anaerobic filter) : bể lọc sinh học kỵ khí
• MH AF : Mơ hình lọc sinh học kị khí
• MH UASB : Mơ hình UASB
• HRT: Thời gian lưu nước


7

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành chế biến thủy sản đang đứng trước nguy cơ làm suy thối mơi trường, ảnh
hưởng xấu đến môi trường và sức khoẻ con người.

Nước thải thuỷ sản là dòng nước thải với thành phần chủ yếu là chất thải hữu cơ
có nguồn gốc từ động vật và có thành phần chủ yếu là protêin và chất béo. Nước thải
thủy sản có nồng độ nitơ, photpho rất cao, nếu không được quan tâm xử lý đúng mức
và thải vào mơi trường có thể là nguồn dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong
rêu, tảo,… gây nên hiện tượng phú dưỡng hoá, gây ra sự thiếu hụt oxy hoà tan trong
nước; NH3 hoà tan với nồng độ > 0,2 mg/l đã có thể gây chết cho nhiều loài cá và thủy
sinh vật và là nguồn chất độc đối với hệ sinh thái xung quanh.
Như vậy việc tìm kiếm giải pháp cho việc xử lý nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ
cũng như xử lý nitơ, photpho ở điều kiện cụ thể của Việt Nam là một địi hỏi cấp bách
nhằm ứng dụng trong cơng nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản hiện nay sao cho
thoả mãn điều kiện kinh tế, kỹ thuật và bảo vệ môi trường.
Phương pháp xử lý sinh học được ứng dụng thành cơng ở các cơng trình trong và
ngồi nước. Q trình này bao gồm 2 giai đoạn đó là xử lý kị khí và xử lý hiếu khí.
Bể xử lý kị khí UASB và AF là những cơng nghệ kị khí được áp dụng để xử lý
nước thải chế biến thủy sản với khả năng làm giảm nhanh nồng độ chất hữu cơ, đem
lại hiệu quả tốt cho q trình khử COD và các chất ơ nhiễm khác.
1.2. TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Mơi trường ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống con người và con người cũng tác
động không nhỏ đến môi trường. Trong lịch sự phát triển của lồi người chưa bao giờ
mơi trường và điều kiện sống lại được quan tâm như những năm gần đây. Vấn đề môi
trường cũng đang thực sự chiếm ưu thế quan trọng trong chương trình hội nghị về
chính trị và kinh tế trên thế giới trong những thập kỷ sắp tới. Đây là một trong những
vấn đề hàng đầu mà hầu hết các nước trên thế giới đều quan tâm và tập trung giải


8

quyết nhằm cân bằng hệ sinh thái, bảo vệ môi trường sống trong lành cho con người
trên trái đất.
Cũng như các nước mới phát triển khác, ở Việt Nam nền kinh tế thị trường là

động lực thúc đẩy phát triển các ngành công nghiệp và các thành phần kinh tế khác
trong đó có ngành chế biến lương thực – thực phẩm. Ngành công nghiệp này rất đa
dạng và phong phú, sản phẩm chế biến bao gồm: thịt, thủy sản, rau quả, đồ hộp, dầu
thực vật, ngũ cốc các loại, gạo, bột mì, nước chấm, đường, sữa, bánh kẹo, nước giải
khát, rượu, bia,…Ngành cơng nghiệp này chiếm vị trí hàng đầu trong các ngành công
nghiệp cả nước, đặc biệt là thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam.
Bên cạnh việc phát triển tạo ra những sản phẩm có giá trị phục vụ trong nước và
xuất khẩu, ngành công nghiệp này đã thải ra môi trường một lượng chất thải lớn gây ô
nhiễm môi trường. Phần lớn các thiết bị cơng nghệ của ngành chưa được hiện đại hóa
hồn tồn và chưa có quy trình cơng nghệ xử lý nước thải triệt để cho từng loại cơng
nghiệp, vì vậy mơi trường bị ô nhiễm trầm trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống
con người. Vì thế, giải quyết vấn đề môi trường do nước thải ngành chế biến thủy sản
đông lạnh là một việc làm cần thiết và cấp bách để giảm thiểu các tác động trước mắt
và lâu dài, đem lại hiệu quả kinh tế và phát triển bền vững môi trường
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu của luận văn là đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản giữa
mơ hình UASB và mơ hình AF.
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chế biến thuỷ sản
- Phạm vi nghiên cứu: Nội dung đề tài chỉ đề cập đến việc nghiên cứu nhằm
xác định hiệu quả xử lý nước thải thuỷ sản trên hai mơ hình UASB và mơ
hình AF, các điều kiện thích hợp trên mơ hình phịng thí nghiệm.
1.5. NỘI DUNG ĐÊ TÀI
1) Tổng quan về cơng nghệ xử lý kị khí UASB và AF.
2) Xác định thành phần, tính chất nước thải cần nghiên cứu


9

Xác định thành phần nước thải: tiến hành lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu pH,

COD, N-NH3, Photpho, SS, VFA.
3) Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý của bể UASB và AF trên mơ hình thí
nghiệm.
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Thu thập dữ liệu.
- Lắp đặt mơ hình.
- Nghiên cứu thực nghiệm trong phịng thí nghiệm.
- Phương pháp thống kê, xử lý số liệu.
1.7. TÍNH KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
- Xác định hiệu quả của quá trình kỵ khí đối với nước thải chế biến thuỷ sản
trên mơ hình AF.
- Xác định hiệu quả của qúa trình kỵ khí đối với nước thải chế biến thuỷ sản
trên mơ hình UASB.
- Đánh giá hiệu quả xử lý của 2 mơ hình


10

Chương 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.1. THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI THỦY SẢN
2.1.1. Công nghệ sản xuất ngành chế biến thủy sản
Tuỳ thuộc vào các loại nguyên liệu như tôm, cá, sị, mực, cua,… mà các cơng
nghệ sẽ có nhiều điểm riêng biệt.
T ôm , cá, m ực , nghêu , sò

T ie áp nhận ng uyên liệu

N ước

S ơ chế: tác h đầu , tôm
m ực ; vảy , ruột cá, …

C hất thải rắn

R ửa sạc h, xử lý vi sinh

N ước thải

M uối đá

N ước thải lẫn m uối

L ọc cỡ, phân cỡ

X ếp khuôn

C ấp đôn g

R a k huôn

B ao bì

B ảo quản lạn h

X uất khẩu hoặc tiêu
thu trong nước

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình chung chế biến thủy hải sản


11

Trên đây là sơ đồ quy trình cơng nghệ chung cho tất cả các sản phẩm của ngành
chế biến thuỷ sản. Dưới đây xin giới thiệu quy trình chế biến một số loại sản phẩm hải
sản phổ biến ở Việt Nam.
a. Sơ đồ cơng nghệ chế biến tơm sú
Tiếp nhận nguyên liệu

Nước

Rửa 1

Nước thải

Phân cỡ – phân loại

Nước

Rửa 2

Rà kim loại – xếp khuôn

Chờ đông

Cấp đông

Tách khuôn – mạ băng

Đóng thùng

Bảo quản lạnh

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình chung chế biến tơm sú

Nước thải


12

b. Sơ đồ cơng nghệ chế biến mực

Tiếp nhận nguyên liệu

Nước

Sơ chế

Nước thải

Nước

Rửa 1

Nước thải

Nước

Phân cỡ – phân loại

Nước thải

Nước

Rửa 2

Nước thải

Cân, xếp khuôn

Cấp đông

Tách khuôn – mạ băng

Đóng thùng

Bảo quản lạnh

Hình 2.3: Sơ đồ quy trình chung chế biến mực


13

c. Sơ đồ cơng nghệ chế biến cá
Tiếp nhận nguyên liệu

Nước

Rửa sạch

Nước thải

Nước đá

Muối hồ

Nước thải

Nước

Rửa chế biến

Nước thải

Nước

Đánh vảy

Nước thải

Nước

Rửa sơ bộ

Nước thải

Chặt đầu, móc ruột

Nước

Rửa sơ bộ

Nước thải

Nước

Rửa sạch

Nước thải

Nước

Xẻ thịt

Nước thải

Nước

Fillete

Nước thải

Đóng gói


14

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình chung chế biến cá

Lượng nước thải từ các công nghệ rất khác nhau, phụ thuộc vào lượng nước cấp,
quy trình cơng nghệ, phương pháp chế biến, tình trạng máy móc. Lượng nước thải từ
các công ty dao động rất lớn, ở Việt Nam lưu lượng nước thải tính trên 1 tấn sản phẩm
dao động từ 30 – 200 m3.
Ngành chế biến thủy sản đã sử dụng một lượng nước rất lớn trong quá trình chế
biến đồng thời cũng thải ra môi trường một lượng lớn nước thải cùng với các chất thải
rắn.
2.1.2. Thành phần và tính chất chung của nước thải chế biến thủy sản
Theo các sơ đồ công nghệ sản xuất nêu ở trên các công đoạn tạo nên nước thải
chứa Nitơ, Phốt pho gồm: công đoạn rửa nguyên liệu, công đoạn sơ chế,…
Ngành chế biến thuỷ sản xuất khẩu là một ngành mạnh như trên đã đề cập đến,
ngành này tạo ra một lượng nước thải lớn góp phần làm ơ nhiễm mơi trường. Thành
phần và tính chất của nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là chất thải hữu cơ có nguồn
gốc từ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và chất béo.
Nước thải của xí nghiệp chế biến thuỷ sản có hàm lượng COD dao động trong
khoảng từ 600 – 2300 mg/l, hàm lượng BOD5 cũng khá lớn từ 400 – 1800 mg/l, SS từ
125 – 400 mg/l, trong nước thường chứa các vụn thuỷ sản và các vụn này rất dễ lắng.
Hàm lượng Nitơ (57 – 120 mg/l) và Phốt pho (13 – 90mg/l) rất cao trong nước thải
chứng tỏ mức độ ô nhiễm chất dinh dưỡng lớn. Ngoài ra trong nước thải của ngành
chế biến thuỷ hải sản có chứa các thành phần hữu cơ khi bị phân huỷ kỵ khí tạo ra các
sản phẩm trung gian có mùi rất khó chịu và đặc trưng, làm ô nhiễm ảnh hưởng sức
khỏe công nhân trực tiếp làm việc và mơi trường xung quanh.
2.2. CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản gồm có xử lý cơ học, xử lý hóa học
và xử lý sinh học.
Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thủy sản cho trong bảng sau:


15

Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thủy sản
Phương pháp xử lý

Đặc điểm

I. Phương pháp cơ học
A. Chắn rác

Các loại mảnh vụn, rác được loại bỏ bằng song chắn rác, lưới
chắn rác

B. Lắng

Chất lơ lửng và bơng cặn được loại bỏ do trọng lực

C. Điều hịa

Điều hòa lưu lượng và nồng độ trên dòng thải và ngồi dịng
thải

II. Phương pháp hóa
học và hóa lý
A. Keo tụ, tạo bông

Hệ keo bị mất ổn định do sự phân tán nhanh của hóa chất keo
tụ. Chất hữu cơ, SS, photphat, một số kim loại và độ đục bị loại
khỏi nước. Các loại muối nhôm, sắt và polymer hay được sử
dụng làm hóa chất keo tụ.

B. Tuyển nổi

Các hạt nhỏ được tụ lại và đưa lên khỏi mặt nước nhờ các bọt
khí và loại khỏi mặt nước nhờ cánh gạt. Khuấy trộn, sục các
bọt khí nhờ được sử dụng.

III. Phương pháp sinh
học
B. Kị khí

Vi sinh vật sinh trưởng trong điều kiện khơng có O2. Các chất
hữu cơ được hịa tan và ổn định. Sản phẩm cuối cùng là khí
CO2, CH4 và các hợp chất hữu cơ khác.

1. Sinh trưởng lơ lửng

Nước thải được trộn với sinh khối vi sinh vật. Nước thải trong
bể phản ứng thường được khuấy trộn và đưa đến nhiệt độ tối


16

ưu cho q trình sinh học kị khí xảy ra.
- Quá trình tiếp xúc

Chất thải được phân hủy trong bể kị khí khuấy trộn hồn chỉnh.
Bùn được lắng tại bể lắng và tuần hoàn trở lại bể phản ứng.

- UASB

Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể dưới lực năng

của nước và khí biogas từ q trình phân hủy sinh học tạo
thành lớp bùn lơ lửng, xáo trộn liên tục. Vi sinh vật kị khí có
điều kiện rất tốt để hấp thụ và chuyển đổi chất hữu cơ thành
khí metan và khí cacbonic. Bùn được tách và tự tuần hoàn lại
bể UASB bằng cách sử dụng thiết bị tách rắn – lỏng – khí.

- Hệ thống kết hợp các Photpho và nitơ được loại bỏ trong hệ thống này. Nitơ được
q trình kị khí, thiếu loại trong q trình thiếu khí. Photpho được giải phóng nhờ
khí và hiếu khí

vào q trình kị khí và thiếu khí. Việc sử dụng photpho, ổn
định chất hữu cơ và nitrat hóa ammonia được thực hiện trong
bể phản ứng hiếu khí.

2. Sinh trưởng dính bám

Lớp màng vi sinh phát triển trên bề mặt vật liệu đệm. Cơ chất
được tiêu thụ trong lớp màng.

- Bể lọc kị khí

Nước thải được đưa từ phía dưới lên qua các vật liệu tiếp xúc
trong môi trường kị khí. Có thể xử lý nước thải có nồng độ
trung bình với thời gian lưu nước ngắn.

- EBR và FBR

Bể gồm các vật liệu tiếp xúc như cát, than, sỏi. Nước và dịng
tuần hồn được bơm từ đáy bể đi lên sao cho duy trì vật liệu
tiếp xúc ở trạng thái trương nở hoặc giả lỏng. Thích hợp với

khi xử lý nước thải nồng độ cao vì nồng độ sinh khối được duy
trì trong bể khá lớn. Tuy nhiên, thời gian satart-up tương đối
lâu.

A. Hiếu khí

Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi có O2. Bùn
được tuần hoàn. Sản phẩm cuối cùng là CO2.


17

1. Sinh trưởng lơ lửng

Nước thải được hòa trộn với bùn hoạt tính lơ lửng trong bể
hiếu khí

- Bùn hoạt tính

Trong q trình hoạt tính chất hữu cơ và vi sinh được sục khí.
Bùn hoạt tính lắng xuống và được tuần hồn về bể phản ứng.
Các q trình bùn hoạt tính bao gồm: dịng chảy đều, khuấy
trộn hồn chỉnh, nạp nước vào bể theo cấp, làm thống kéo dài,
q trình ổn định tiếp xúc,…

- Hồ sục khí

Thời gian lưu nước trong hồ có thể vài ngày. Khí được sục để
tăng cường q trình oxy hóa chất hữu cơ.

- SBR

Các q trình tương tự bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc ổn định
chất hữu cơ lắng và tách nước sạch sau xử lý chỉ xảy ra trong
một bể

2. Sinh trưởng dính bám

Vi sinh vật sinh trưởng dính bám trên các bề mặt vật liệu đệm.

- Bể lọc sinh học

Nước được đưa vào bể có các vật liệu tiếp xúc… Bể lọc sinh
học gồm có các loại: tải trọng thấp, tải trọng cao, lọc hai bậc,…
Các vi sinh vật sống và phát triển trên bề mặt vật liệu tiếp xúc,
hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ. Cung cấp khơng khí và
tuần hồn nước là rất cần thiết trong q trình hoạt động.

- Bể tiếp xúc sinh học Gồm các đĩa tròn bằng vật liệu tổng hợp đặt sát gần nhau. Các
quay (RBC)

đĩa quay này một phần ngập trong nước.

Dựa vào các phương pháp, các quá trình xử lý nước thải chế biến thủy sản được
nêu ở trên, quy trình xử lý nước thải chế biến thủy sản đề xuất được trình bày như sau:


18

Máy thổi khí

Máy thổi khí

Nước thải Song chắn

Lùi chắn

Bể điều

Bể lắng

Bể tuyển

Bể sinh học

Bể sinh học

rác

hòa

I

nổi

kị khí

hiếu khí

rác

Bể chứa bùn

Đường nước
Đường bùn

Bùn dư hút định kỳ

Đường khí

Bể lắng
II

Bể khử
trùng

Đường hóa chất
Nước sau xử lý

Hình 2.5: Quy trình sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản

Chlorine


19

Nước thải chế biến thủy sản có thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao,
hàm lượng COD đầu vào cao (1000-2600mg/l). Do đó việc sử dụng quá trình xử lý
sinh học kị khí trước khi tiến hành xử lý sinh học hiếu khí sẽ mang lại hiệu quả xử lý
đáng kể, trong đó bao gồm bể UASB và AF.

2.3. Q TRÌNH XỬ LÝ KỊ KHÍ UASB VÀ AF
2.3.1. Q trình phân hủy kị khí
Sự phân huỷ kị khí có thể được định nghĩa là sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ
trong điều kiện khơng có mặt của oxy. Q trình phân huỷ kị khí là q trình bao gồm
nhiều phản ứng sinh hóa phức tạp phân huỷ các chất hữu cơ, tạo ra hàng loạt các sản
phẩm trung gian.
Sự phân huỷ kị khí của các hợp chất hữu cơ có thể được chia làm 6 quá trình:
• Q trình thuỷ phân các polymer.
- Thuỷ phân protein.
- Thuỷ phân các polysaccharide.
- Thuỷ phân các chất béo.
• Lên men các amino acid và các đường
• Oxy hố kị khí các acid béo và alcohol.
• Oxy hố kị khí các acid béo bay hơi (trừ acetic).
• Tạo thành methane từ acid acetic.
• Tạo thành methane từ hydro và carbon dioxide.
Các q trình này có thể nhóm lại thành 4 giai đoạn như sau:
* Giai đoạn thuỷ phân
Các vi khuẩn tiết ra các loại enzym để chuyển các chất hữu cơ phức tạp và các
chất không tan (như polsaccharide, lipit,…) thành các chất hồ tan đơn giản có khối
lượng phân tử nhỏ hơn hoặc chất hoà tan. Trong giai đoạn này, các protein được
chuyển thành amino acid, carbonhydrat được chuyển thành đường hoà tan, lipids
chuyển thành các acid mạch dài và glycerin.


20

Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thuỷ phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và
đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất.
* Giai đoạn acid hoá

Các loại vi sinh vật lên men chuyển hố các chất hồ tan thành các chất đơn giản
như acid béo dễ bay hơi, alcohol, acid lactic, metanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối
mới. Sự hình thành các acid có thể làm giảm pH xuống 4.0. Giai đoạn này được thực
hiện chủ yếu do vi khuẩn kị khí bắt buộc.
Các amino acid được phân huỷ tạo thành NH3 là một hợp chất rất quan trọng
trong q trình phân huỷ kị khí. Ở nồng độ thấp nó cần thiết cho q trình phát triển
của vi khuẩn. Ở nồng độ cao nó rất độc đối với vi khuẩn metan hoá.
* Giai đoạn aetic
Dưới tác dụng của vi khuẩn acetic, các sản phẩm của quá trình acid hố được
chuyển hố thành acetat và H2, CO2 và sinh khối mới.
Các vi khuẩn acetat hoá trở nên bị ức chế ở nồng độ H2 cao. Sự ức chế này có thể
đưa đến sự tích luỹ các acid. Tốc độ phân huỷ acid acetic giảm có thể làm giảm pH bởi
vì các vi khuẩn metan hố sử dụng acetat phát triển rất chậm nên acid acetic có thể tích
luỹ sau khi tải trọng tăng đột biến.
* Giai đoạn metan hố
Đây là giai đoạn cuối của q trình phân huỷ kị khí. Vi sinh vật metan chuyển
hố acid acetic, H2, CO2, acid formic và metanol thành metan, CO2 và sinh khối mới.
Vi sinh vật metan gồm 2 loại chính:
- Vi sinh biến đổi acetat.
- Vi sinh biến đổi hydrogen.
Nói chung 70 – 80% metan được tạo thành từ acetat. Vi khuẩn tạo metan từ
acetat có tốc độ phát triển tương đối chậm. Đây là lý do chính tại sao q trình phân
huỷ kị khí địi hỏi thời gian lưu sinh khối cao.