Nghiên cứu công nghệ USBF ứng dụng để xử lý nước thải chế biến biến thực phẩm giàu n p

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN HỮU NAM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ USBF ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ
BIẾN THỰC PHẨM GIÀU N,P

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2014
-


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN HỮU NAM

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ USBF ỨNG DỤNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN
THỰC PHẨM GIÀU N,P

Chuyên ngành: Kỹ thuật Mơi trường

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. ĐẶNG XUÂN HIỂN

Hà Nội – Năm 2014
-


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
A2/O

Araerobic/anoxic/oxic (kỵ khí/thiếu khí/hiếu khí)

A/O

Anoxic/oxic (thiếu khí/hiếu khí)

APHAA

Phương pháp phân tích theo tiêu chuẩn của Hiệp hội sức khỏe Cộng
đồng Mỹ

Anammox

Anaerobic ammonium oxidation

ASIAN

Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á

BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand)

BOD5

Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày

COD

Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

CP

Cổ phần

CNTP

Cơng nghiệp thực phẩm

CTR

Chất thải rắn

CT

Cơng ty

DO

Hàm lượng oxy hịa tan trong nước (Dissolved Oxygen)

F/M

Tỷ số thức ăn/ sinh khối (Food/Microogranism)
(kgBOD/kgMLSS.ngày)

HRT

Thời gian lưu thủy lực (Hydraulic Retention Time) (giờ)

MLSS

Hàm lượng sinh khối (Mixed liquid volatile suspended solid) (mg/l)

N

Nitơ

NM

Nhà máy

OLR

Tốc độ tải lượng hữu cơ (Organic loading rate) (kgCOD/m3.ngày)

P

Photpho

SBR

Bể phản ứng hoạt động gián đoạn (Sequencing Batch Reactor)

SHARON

Single reactor system for Hing-rate Ammonium Removal Over Nitrite

SS

Chất rắn lơ lửng (Suspended solid) (mg/l)
1


RBC

Lọc sinh học (Rotating Biological Contactor)

T-N

Tổng nitơ (mg/l)

T-P

Tổng phosotpho (mg/l)

TSS

Tổng chất rắn (mg/l)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UCT

University of Cape Town

USBF

Lọc sinh học dòng ngược (Upflow Sludge Blanket Filtration)

VIP

Virginia Initiative Plant in Norfolk

VK

Vi khuẩn

XNK

Xuất nhập khẩu

WTO

Tổ chức thương mại Thế Giới

2


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Thành phần nước thải từ phân xưởng chế biến thuỷ sản ................. 16
Bảng 1. 2. Đặc trưng thành phần nước thải giết mổ động vật tại lò mổ Oberding CHLB Đức ...................................................................................................... 17
Bảng 1. 3. Đặc trưng dịch hèm của một số cơ sở sản xuất cồn ......................... 17
Bảng 1. 4. Đặc tính nước thải chưa xử lý một số cơ sở sản xuất bia ................ 18
Bảng 1. 5. Kêt quả phân tích nước thải cơ sở giết mổ Mễ Trì ........................... 21
Bảng 1. 6. Kết quả vận hành một vài nhà máy với thiết bị USBF .................... 47
Bảng 2. 1 Tính chất đặc trưng của nước thải tại cơ sở giết mổ lợn.................... 51
Bảng 2. 2. Các phương pháp phân tích mẫu nước ............................................. 53
Bảng 3. 1. Chỉ tiêu nước thải đầu vào nghiên cứu tính tốn thiết kế mơ hình
phịng thí nghiệm.............................................................................................. 61
Bảng 3. 2. Các hằng số động học của vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng .......... 62
Bảng 3. 3. Bảng giá trị chuyển đổi các thông số động học theo nhiệt độ .......... 63
Bảng 3. 4. Đặc trưng chất lượng nước thải đầu vào trong quá trình nghiên cứu 74
Bảng 3. 5. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu nước thải ................... 76
Bảng 3. 6. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu nước thải ................... 77
Bảng 3. 7. Hiệu quả xử lý BOD5 với thời gian lưu là 19 giờ ............................. 78
Bảng 3. 8. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ (BOD5) ................................................. 79
Bảng 3. 9. Kết quả nghiên hiệu quả xử lý nitơ .................................................. 81
Bảng 3. 10. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ......................................... 82
Bảng 3. 11. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng tổng Photpho dòng vào ................. 84
Bảng 3. 12. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng tổng Photpho dòng vào ................. 85

3


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1. 1. Cơng nghệ giết mổ lợn tại Cơ sở Mễ Trì ......................................... 20
Hình 1. 2. Các giai đoạn hoạt động trong bể SBR ............................................ 22
Hình 1. 3. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nitơ, photpho trong mương oxy hóa ............. 25
Hình 1. 4. Sơ đồ công nghệ xử lý nitơ, photpho theo quy trình A2/O ............... 26
Hình 1. 5. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nitơ, photpho theo quy trình Bardenpho 5 giai
đoạn ................................................................................................................. 26
Hình 1. 6. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nitơ, photpho theo quy trình UCT ................ 27
Hình 1. 7. Sơ đồ công nghệ xử lý nitơ, photpho theo quy trình VIP ................. 28
Hình 1. 8. Sơ đồ Sharon – Anammox ............................................................... 30
Hình 1. 9. Sơ đồ quá trình xử lý N-NH4+ .......................................................... 31
Hình 1. 10. Sơ đồ nguyên lý của mơ hình cơng nghệ USBF ............................. 33
Hình 1. 11. Bể USBF bằng thép không gỉ ở Strathmore, Alberta, Anh ............ 35
Hình 1. 12. Cơ chế loại bỏ Phốt pho bằng biện pháp sinh học .......................... 40
Hình 1. 13. Hình dáng khơng gian thường sử dụng cho thiết bị USBF ............ 43
Hình 1. 14. Giản đồ khơng gian lớp bùn lơ lửng của cơng nghệ USBF ............ 43
Hình 1. 15. Hình ảnh thiết bị USBF trong nhà máy xử lý nước thải Pinzolo (Ý)
sau khi nâng cấp thành dạng COMBI USBF ................................................... 48
Hình 2. 1. Hình ảnh thiết bị USBF quy mơ phịng thí nghiệm cơng suất
50lít/ngày ......................................................................................................... 53
Hình 2. 2. Phương pháp nghiên cứu trên mơ hình 50 lít/ngày ........................... 55
Hình 2. 3. Sơ đồ bổ sung ché phẩm vi sinh vào mơ hình thiết bị ...................... 56

4


Hình 3. 1. Sơ đồ mơ hình USBF trong phịng thí nghiệm ................................. 59
Hình 3. 2. Sơ đồ cấu tạo phân vùng ngăn USBF ............................................... 71
Hình 3. 3. Kết quả nghiên đầu ra tương ứng với HRT là 9; 11; 15; 17 và 19 giờ
......................................................................................................................... 76

Hình 3. 4. Kết quả nghiên đầu ra tương ứng với HRT là 9; 11; 15; 17 và 19 giờ
......................................................................................................................... 77
Hình 3. 5. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ (BOD5) ................................................. 80
Hình 3. 6. Biểu đồ thể hiện tổng nitơ của dòng nước thải vào ra mơ hình ......... 82
Hình 3. 7. Biểu đồ thể hiện TN dịng nước thải vào ra mơ hình ........................ 83
Hình 3. 8. Biểu đồ thể hiện photpho dịng nước thải vào và ra mơ hình ............ 84
Hình 3. 9. Biểu đồ thể hiện tổng photpho dòng nước thải vào ra mơ hình ........ 85

5


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................... 1
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................. 4
MỤC LỤC ......................................................................................................... 6
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... 9
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ 10
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 11
♦ Đặt vấn đề ..................................................................................................... 11
♦ Mục tiêu đề tài............................................................................................... 12
♦ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 13
• Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 13
• Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 13
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................. 14
1.1. Tổng quan về nước thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm
......................................................................................................................... 14
1.2. Đặc trưng nước thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm ... 15
1.2.1.Đặc trưng nước thải ngành chế biến thuỷ hải sản ..................................... 15
1.2.2.Đặc trưng nước thải ngành giết mổ gia súc, gia cầm ................................ 16

1.2.3.Đặc trưng nước thải ngành sản xuất rượu - bia ........................................ 17
1.2.4.Đặc trưng nước thải ngành sản xuất đường .............................................. 18
1.3.Khái quát chung về cơ sở giết mổ Mễ Trì ................................................... 19
1.3.1.Công nghệ giết mổ .................................................................................. 19
1.3.2.Hiện trạng môi trường nước thải .............................................................. 20
1.4. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải giàu nitơ, photpho. ..................... 22
1.4.1.Các công nghệ xử lý đang áp dụng trên thế giới ...................................... 22
6


1.5. Tổng quan về cơng nghệ lọc sinh học dịng ngược USBF .......................... 33
1.5.1.Sự hình thành và phát triển cơng nghệ Lọc sinh học dòng ngược (USBF) 33
1.5.2.Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của công nghệ USBF ............................. 35
1.5.3.Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của công nghệ USBF ...................... 43
1.5.4. Thực trạng nghiên cứu và ứng dụng công nghệ USBF trên thế giới và tại
Việt Nam .......................................................................................................... 46
CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................... 51
2.1. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm .................................................. 51
2.1.1.Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 51
2.1.2.Thiết bị nghiên cứu .................................................................................. 51
a. Thiết bị USBF quy mơ phịng thí nghiệm cơng suất 50 lít/ngày .................... 51
2.1.3.Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 53
2.1.3.1.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu mơi trường .................................... 53
2.1.3.2.Phương pháp nghiên cứu trên mơ hình 50 lít/ngày. ............................... 54
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 56
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................. 59
3.1.Tính tốn, thiết kế mơ hình 50 lít/ngày ....................................................... 59
3.2.1. Sơ đồ thí nghiệm thiết bị USBF quy mơ 50 lít/ngày trong phịng thí
nghiệm. ............................................................................................................ 59
3.2.2. Tính tốn các hạng mục của mơ hình USBF cơng suất 50 lít/ngày trong

phịng thí nghiệm.............................................................................................. 60
3.2.Kết quả nghiên cứu trên mơ hình 50 lít/ngày trong phịng thí nghiệm ........ 73
3.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lưu nước thải (HRT) ........................... 75
3.2.3.Khảo sát hiệu quả xử lý chất hữu cơ ........................................................ 78
3.2.4.Khảo sát hiệu quả xử lý Nitơ ................................................................... 81
3.2.5.Khảo sát hiệu quả xử lý phốt pho............................................................. 84
CHƯƠNG III: KẾT LUẬN .............................................................................. 87
7


TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 88
PHỤ LỤC I ...................................................................................................... 90
MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU ....................................... 90
PHỤ LỤC II ..................................................................................................... 95
KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CHẾ PHẨM BIO USBF ................. 95

8


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đặng Xuân
Hiển, người đã luôn quan tâm, tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong q trình
hồn thành luận văn này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong Viện Khoa học và Cơng
nghệ Mơi trường, đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo điều kiện để em có thể
thực hiện luận văn này.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp tại
Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp (IMI) đã luôn bên cạnh ủng hộ, giúp đỡ và
động viên em trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 20 tháng 03 năm 2014
Học viên

Nguyễn Hữu Nam

9


LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Hữu Nam, học viên cao học lớp Kỹ thuật Mơi trường khóa
2012-2014, đã thực hiện đề tài “ Nghiên cứu công nghệ USBF ứng dụng để xử lý
nước thải chế biến thực phẩm giàu N,P” dưới sự thống nhất của PGS.TS Đặng
Xuân Hiển. Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu và thảo luận trong luận
văn này là đúng sự thật và không sao chép ở bất kỳ tài liệu nào khác.

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2014
Học viên

Nguyễn Hữu Nam

10


MỞ ĐẦU
♦ Đặt vấn đề
Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Việt Nam đang phát triển mạnh.
Những thành tựu phát triển kinh tế xã hội của đất nước sau hơn 20 năm đổi mới
và phát triển tác động tích cực tới đời sống của nhân dân. Ngành công nghiệp
chế biến thực phẩm đang có cơ hội to lớn về thị trường. Ở trong nước, nhu cầu

tiêu dùng của người dân đối với thực phẩm chế biến ngày càng lớn và đa dạng.
Thói quen sử dụng các thực phẩm chế biến từ thịt, cá, rau quả, gạo, ... đã hình
thành và phát triển nhanh. Việt Nam cũng đã đạt được nhiều thành tựu trong việc
xuất khẩu các sản phẩm như gạo, tôm, cá, cà phê, chè, .... Hơn nữa, Việt Nam
tham gia khu vực mậu dịch tự do ASEAN và trở thành thành viên của WTO đã
thúc đẩy xuất khẩu nói chung và xuất khẩu nông sản, thuỷ sản chế biến nói riêng.
Chế biến thực phẩm là ngành cơng nghiệp lớn, đa dạng với nhiều ngành
hàng. Từ góc độ xử lý và bảo vệ môi trường, nước thải ngành công nghiệp này
có thể phân thành 2 nhóm là: Nước thải giàu các hợp chất hữu cơ chứa nitơ,
photpho và nước thải có hàm lượng nitơ, photpho khơng cao. Xem xét từ nguồn
nguyên liệu sử dụng trong chế biến, có thể thấy rằng các loại nước thải giàu nitơ,
photpho thường gặp ở các ngành: chế biến thủy hải sản, chế biến từ thịt gia súc,
gia cầm,…Dạng nước thải này hiện đang được quan tâm, vì ngồi hàm lượng
hữu cơ cao (tính theo BOD) chúng cịn chứa một lượng khơng nhỏ nitơ, photpho
cần được xử lý.
Công nghệ để xử lý nitơ, photpho trong nước thải thường phức tạp, gồm
nhiều công đoạn xử lý hơn các loại nước thải thông thường.
Xuất phát từ những tìm hiểu thực trạng nghiên cứu trong nước về cơng
nghệ xử lý nước thải giàu dinh dưỡng (nitơ, photpho) nói chung và cơng nghệ
lọc sinh học dịng ngược (Upflow Sludge Blanket Filtration - USBF) nói riêng,
tác giả nhận thấy, ở Việt Nam, công nghệ USBF chưa được nghiên cứu đầy đủ
để có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất, vì thế cơng nghệ này cũng chưa được
sử dụng phổ biến. Thực tế cho thấy, đã có một vài khách sạn, khu nghỉ dưỡng sử
11


dụng công nghệ USBF, phần lớn đều là thiết bị nhập ngoại với giá thành cao và
khơng hồn tồn phù hợp với điều kiện ở nước ta. Trong khi đó, trên thế giới,
cơng nghệ này đã có hơn 30 năm phát triển với hàng nghìn cơng trình đã và đang
được áp dụng tại nhiều quốc gia trong lĩnh vực xử lý nước thải đô thị và nước

thải công nghiệp, đặc biệt là nước thải ơ nhiễm có hàm lượng các chất dinh
dưỡng (nitơ, photpho) cao. Công nghệ USBF là một công nghệ khá mới so với
nhiều công nghệ xử lý sinh học khác với chỉ hơn 30 năm phát triển nhưng được
đánh giá có xu hướng phát triển nhanh thay thế các công nghệ kinh điển cũ, nhờ
những ưu điểm như chi phí đầu tư thấp, chi phí vận hành, bảo trì thấp, hiệu suất
xử lý cao, lượng bùn thải bỏ ít, hạn chế mùi, linh động và có thể thiết kế theo
đơn nguyên.
Hơn nữa, tại Việt Nam, ngoài việc bắt buộc tất cả các cơ sở sản xuất có hệ
thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải theo Luật Môi trường, việc nghiên
cứu các công nghệ xử lý nước thải có hiệu quả cao và mang lại nhiều lợi ích cho
doanh nghiệp là một địi hỏi thực tế hiện nay. Điều này không chỉ đem lại những
cải thiện về bảo vệ mơi trường sinh thái mà cịn giúp các doanh nghiệp tiết kiệm
được nhiều chi phí sản xuất.
Do vậy, tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ USBF ứng
dụng để xử lý nước thải chế biến thực phẩm giàu N, P”. Nghiên cứu này nhằm
tìm một giải pháp cơng nghệ tối ưu trong xử lý nước thải công nghiệp chế biến
thực phẩm và một số ngành sản xuất công nghiệp khác, phục vụ mục tiêu bảo vệ
môi trường và phát triển bền vững.
♦ Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu như sau:
- Nghiên cứu, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải giết mổ
(BOD5, TN, TP) bằng cơng nghệ USBF trên mơ hình thiết bị USBF quy mơ
phịng thí nghiệm có cơng suất 50 lít/ngày. Đồng thời, so sánh hiệu quả xử lý với
mơ hình USBF bổ sung chế phẩm BIO USBF với mơ hình USBF thơng thường

12


♦ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu

- Nước thải giết mổ tại cơ sở giết mổ trên địa bàn Hà Nội.
- Mơ hình xử lý nước thải bằng cơng nghệ USBF.
• Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu, đánh giá dựa trên các thí nghiệm mơ hình 50 lít/ngày trong
phịng thí nghiệm.
• Nội dung của luận văn được chia thành 4 chương.
Chương 1: Tổng quan
Trong chương này, tác giả tập trung tìm hiểu tổng quan về nước thải của
một số ngành chế biến thực phẩm và các công nghệ xử lý nước thải giàu dinh
dưỡng (nitơ, photpho).
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Đưa ra phương pháp luận về phương pháp và tiến trình nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Nội dung chính của chương này đi sâu vào đánh giá và phân tích các kết
quả thực nghiệm được thực hiện trên 2 mơ hình USBF cơng suất 50 lít/ngày với
việc bổ sung và khơng bổ sung chế phẩm vi sinh vật đặc chủng BIO USBF.
Chương 4: Kết luận
Đưa ra các kết quả đạt được của quá trình nghiên cứu so với mục tiêu
nghiên cứu ban đầu đề ra

13


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực
phẩm
Chế biến thực phẩm là một trong những ngành sản xuất đem lại giá trị to
lớn cho xã hội, đóng góp đáng kể cho sự tăng trưởng kinh tế của đất nước. Tuy
nhiên, trong quá trình sản xuất sử dụng lượng nước khá lớn nên đã thải ra lượng
nước thải tương đối nhiều gây tác động xấu đến môi trường, dễ phát sinh dịch

bệnh và ảnh hưởng sức khỏe con người.
Công nghiệp chế biến thực phẩm bao gồm một số ngành như:
- Chế biến thịt, thuỷ hải sản
- Đường và các sản phẩm từ đường
- Rượu - bia - nước giải khát
- Sữa và các sản phẩm từ sữa
- Dầu thực vật
- Sản xuất bánh kẹo
- Chế biến thực phẩm ăn nhanh ....
Bên cạnh những đóng góp to lớn về mặt kinh tế, xã hội trong tiến trình
phát triển chung của đất nước thì ngành cơng nghiệp chế biến thực phẩm cũng
giống như đa số các ngành cơng nghiệp khác đang góp phần gây bức xúc trong
xã hội về vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường
nước. Mặc dù nhiều nhà máy và cơ sở sản xuất đã chú ý tới việc bảo vệ môi
trường, đã xây dựng các trạm xử lý nước thải, nhưng hoạt động không đúng quy
cách hoặc không hiệu quả.
14


Công nghiệp chế biến thực phẩm là ngành sử dụng chủ yếu ngun liệu có
nguồn gốc động thực vật. Vì vậy nước thải của ngành này thường có độ ơ nhiễm
cao, giàu chất hữu cơ dễ chuyển hóa sinh học. Đây cũng là ngun nhân chính
gây ơ nhiễm nước mặt và nước ngầm tại khu vực sản xuất nếu không được xử lý
đến đạt tiêu chuẩn thải.
1.2. Đặc trưng nước thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm
1.2.1. Đặc trưng nước thải ngành chế biến thuỷ hải sản
Nhu cầu sử dụng nước của các cơ sở chế biến thủy sản trung bình chung
từ 30÷80m3/tấn sản phẩm. Phần nhiều các cơ sở sản xuất ở Việt Nam có lưu
lượng sử dụng nước từ 45÷65 m3/tấn sản phẩm. Lượng nước thải sản xuất theo
năng lực chế biến như hiện nay của các đơn vị chế biến thủy sản đông lạnh có

quy mơ vừa 3÷7 tấn/ngày phổ biến ở mức 300÷500 m3/ngày.
Nước thải chế biến thủy sản thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn
tại chủ yếu ở dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục
cho dịng thải. Do q trình phân hủy sinh học xảy ra nhanh nên nước thải
thường có mùi khó chịu, độc hại. Thành phần khơng tan và dễ lắng chủ yếu là
các mảnh vụn xương thịt, vây vẩy từ q trình chế biến và ngồi ra cịn có các
tạp chất vơ cơ như cát, sạn… Đối với những nhóm sản phẩm đơng lạnh, sản
phẩm ăn liền và đồ hộp, trong nước thải thường chứa các loại hóa chất khử
trùng, chất tẩy rửa từ vệ sinh nhà xưởng, thiết bị… Ngồi ra, cịn có thể chứa
một lượng nhỏ các loại hóa chất phụ gia thực phẩm thải ra từ khâu xử lý nguyên
liệu, phối chế tinh chế sản phẩm.
Lưu lượng và thành phần nước thải sản xuất thuỷ hải sản rất khác nhau
giữa các nhà máy, cơ sở sản xuất tuỳ thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng,
thành phần chất sử dụng trong chế biến và công nghệ sản xuất, quy mơ sản
xuất,… Ví dụ thành phần nước thải từ các phân xưởng chế biến thủy sản như
trong bảng 1.1 dưới đây.

15


Bảng 1. 1. Thành phần nước thải từ phân xưởng chế biến thuỷ sản [9]
Thành phần nước thải từ các phân xưởng
Chỉ
tiêu

Đơn
vị

1

pH

2

SS

3

COD

4

BOD5 mg/l 3.760÷4.200

5

P-PO4

mg/l

28÷35

29÷42

16÷25

39÷45

14÷18

6

Cl-

mg/l

500÷700

40÷85

20÷35

60 ÷125

1.400÷2.650

7

T-N

mg/l

80÷150

35÷75

60÷75

24÷36

120÷165

TT

Chế biến sị

Chế biến
cá

Chế biến
cá phi lê

Chế biến
mực

Chế biến
ghẹ

-

6,35÷6,41

6,01÷6,38

6,32÷6,50

6,43÷6,50

6,89÷7,02

mg/l

700÷850

138÷640

543÷620

208÷300

2.218÷2.800

mg/l 450÷5.096

895÷1.020 2.162÷2.305 1.687÷1.760 3.850÷4.220
688÷830

1.757÷1.850 1.333÷1.450 3.675÷3.860

1.2.2. Đặc trưng nước thải ngành giết mổ gia súc, gia cầm
Ngành giết mổ là một ngành đòi hỏi sử dụng nước rất nhiều, hầu như các
công đoạn xử lý nguyên liệu đều có nhu cầu dùng nước như: khâu rửa sơ bộ
nguyên liệu, khâu làm rã nước đá đông lạnh, xử lý nguyên liệu, chế biến (hấp,
luộc...)
Nước thải từ các lò mổ chứa một lượng lớn các thành phần hữu cơ và nitơ,
cũng như phần còn lại của các chất tẩy rửa. Ở những nơi giết mổ cả trâu bò, lợn,
gia cầm thì lượng nước thải nhiều hơn và tỷ lệ chất gây ô nhiễm/tấn thịt giết mổ
cao hơn những nơi chỉ giết mổ lợn, gia cầm. Nồng độ cao các chất gây ơ nhiễm
trong nước thải thường có nguồn gốc từ khâu xử lý nội tạng.
Đặc thù của nước thải giết mổ rất giàu chất hữu cơ (nitơ, photpho, protein,

lipit, các axít amin, amon, peptit, các axít hữu cơ). Ngồi ra cịn có thể có
xương, thịt vụn, mỡ thừa, lơng, móng, vi sinh vật,... Nồng độ các chất ơ nhiễm
hữu cơ BOD5 có thể đạt 7.000 mg/l và COD tới 9.400 mg/l [9]. Các hợp chất
hữu cơ này làm tăng độ phì của nước đồng thời dễ bị phân hủy bởi các vi sinh
vật, gây mùi hôi thối và làm ô nhiễm nguồn nước. Bảng 1.2 là ví dụ về đặc trưng
16


thành phần ô nhiễm trong nước thải giết mổ động vật của lò mổ Oberding (gần
Munschen, CHLB Đức). Đặc thù ở đây là nhà máy này sản xuất tới 380 tấn sản
phẩm mỗi tuần với công nghệ tách thịt mỡ theo phương pháp "khô" nên lượng
nước thải thấp, tỷ lệ nước thải trên sản phẩm chỉ khoảng 0,8 m3/tấn, do vậy nồng
độ các chất ô nhiễm trong nước thải cũng sẽ cao hơn.
Bảng 1. 2. Đặc trưng thành phần nước thải giết mổ động vật tại lò mổ Oberding
- CHLB Đức [6]
Thơng số

STT

Đơn vị

Nồng độ

1

pH

5,3 ÷ 8,9

4

BOD5

mg/l

1.500 ÷ 7.400

5

COD

mg/l

2.400 ÷ 9.600

6

TP

mg/l

16 ÷ 53

7

Nitơ hữu cơ

mg/l

61 - 350

8

NH4+ (tính theo N)

mg/l

230 ÷ 1.120

9

TSS

mg/l

160 ÷ 580

1.2.3. Đặc trưng nước thải ngành sản xuất rượu - bia
Trong sản xuất cồn: định mức nước thải cho sản xuất 1000 lit cồn là 17÷20
m3. Trong sản xuất rượu vang hoặc rượu mùi pha chế có nhu cầu nước không
lớn. Nước được sử dụng chủ yếu cho rửa chai 65÷70% và vệ sinh dụng cụ chứa
đựng, rửa nhà sàn (30÷35%). Định mức nước thải cho 1.000 lit rượu biến động
từ 3÷5 m3. Trong sản xuất cồn, rượu vấn đề môi trường đáng quan tâm nhất là
nước thải. Đặc biệt là dịch hèm sau tháp chưng thô có độ màu rất đậm, rất khó
xử lý.
Bảng 1. 3. Đặc trưng dịch hèm của một số cơ sở sản xuất cồn [3]
TT

Chỉ tiêu

1

pH

2

COD

Đơn vị

CTĐ
Việt Trì

-

4,2

Cty
Rượu
Hà Nội
3,75

mg/l

24.552

22.652
17

Cty Rượu

Đồng
Xuân
-

Cột B-QCVN
40:2011/BTNMT

25.872

150

5,5 - 9


3

BOD5

mg/l

5.500

15.000

7.500

50

5

SS

mg/l

580

7.677

24.112

100

6

TN

mg/l

491,05

1.451

311,36

40

7

T-P

mg/l

26,5

44,77

7,538

6

Trong sản xuất bia sử dụng nhiều nước và cũng tạo nên một lượng lớn
nước thải xả vào môi trường. Với công nghệ sản xuất bia hiện nay, lượng nước
thải trung bình là 10 ÷ 15 m3 nước thải/1.000 lít bia thành phẩm. Đặc trưng nước
thải sản xuất bia là lưu lượng biến đổi theo mùa, theo ngày và theo ca sản xuất
[3].
Bảng 1. 4. Đặc tính nước thải chưa xử lý một số cơ sở sản xuất bia [3]

TT

Thông số

CT liên
doanh
bia Sài
Gòn Phú Yên

CT bia
Hà Nội

LH thực

phẩm Hà
Tây

CT bia
Hải
Phòng

NM bia
Viger

C

29

-

-

-

-

-

8,1

10,16

-

7,5

6,87

Đơn vị

1

Nhiệt độ

2

pH

3

Độ đục

NTU

-

-

-

135

-

4

Độ màu

Pt - Co

-

-

-

300

-

5

SS

mg/l

230

156

-

350

160

6

COD

mg/l

1.200

642

1.300

1.560

950

7

BOD5

mg/l

400

426

1.143

1.450

490

8

NH4 - N

mg/l

0,7

8,44

-

14

19,78

9

TN

mg/l

25

-

48

-

2,55

10

TP

mg/l

7,9

-

5,23

-

-

mg/l

-

-

-

30

-

m /ngày

320

3.630

200

670

500

triệu
lít/năm

18

66

6

40

8

11

PO4

3-

12

Q

13

Cơng suất

o

3

1.2.4. Đặc trưng nước thải ngành sản xuất đường
Nhu cầu về nước cho sản xuất đường là rất lớn. Tuỳ theo công nghệ mà nhu
18


cầu nước ở mỗi công đoạn khác nhau sẽ khác nhau. Tuy nhiên có thể phân làm 3
nhóm nước chính: nước lắng trong, nước lọc trong và nước công nghệ. Nước thải
của các nhà máy đường có độ ơ nhiễm cao đến rất cao là một nguồn gây ô nhiễm
rất nghiêm trọng cho môi trường xung quanh.
Theo khảo sát kiểm tốn của Cục bảo vệ mơi trường [3] thì chất lượng của
nước thải nhà máy đường trong các công đoạn khác nhau có những đặc trưng rất
khác nhau như sau:
- Nước làm mát trục ép của cơng đoạn ép có nồng độ COD biến đổi từ 277

÷ 290mg/l, BOD5 từ 245 ÷ 255 mg/l.
- Nước rửa trục ép: COD từ 2.374 ÷ 4.762 mg/l, BOD5 từ 1.300 ÷ 1.600
mg/l, hàm lượng cặn tổng TSS: 814 ÷ 3494 mg/l.
- Nước baromet: chất lượng nước thay đổi theo công nghệ được áp dụng,
COD dao động trong khoảng 100 ÷ 800 mg/l.
- Nước thải từ tháp chưng cất cồn: COD: 24.500 ÷ 95.600 mg/l, BOD 5:
5.500 ÷ 22.500 mg/l.
- Nước thải tại cống chung: COD: 223 ÷ 982 mg/l, BOD5:75 ÷ 667 mg/l,
TSS có thể lên đến 285 mg/l.
1.3.

Khái quát chung về cơ sở giết mổ Mễ Trì

1.3.1. Cơng nghệ giết mổ
Cơ sở giết mổ Mễ Trì cũng giống như hầu hết các cơ sở giết mổ thủ công
tập trung và hộ gia đình chỉ trải qua vài cơng đoạn sơ sài và đang cung cấp trên
80% nhu cầu tiêu thụ thịt gia súc, gia cầm trên thị trường. Tại đây giết mổ theo
phương thức bán thủ công cho nên thiết bị không đồng bộ, các công đoạn được
tiến hành ngay trên sàn.
Do dây chuyền sản xuất đơn giản, thủ công nhiều, nên cơ sở phát sinh ra
nhiều nước thải, có lẫn nhiều tạp chất (lơng, phân) do q trình tách bỏ ở các
công đoạn không triệt để.
Dưới đây là sơ đồ công nghệ giết mổ tại Cơ sở giết mổ Mễ Trì:
19


Lợn đưa vào

Lấy tiết

Nước
nóng

Làm sạch lơng
- Nhúng vào nước nóng
- Cạo lông bằng tay

Tiết

Nước thải
Lông

Mổ lấy nội tạng

Nước

Làm sạch gia súc và nội
tạng sau mổ bằng nước

Đường đi
Dòng thải

Đưa sản phẩm
đến nơi tiêu thụ

Hình 1. 1. Cơng nghệ giết mổ lợn tại Cơ sở Mễ Trì
1.3.2. Hiện trạng mơi trường nước thải
Cơ sở giết mổ nằm ngay trong khu dân cư, chất thải của hoạt động giết mổ
gây ô nhiễm và nguy cơ lây nhiễm cao. Toàn bộ khu giết mổ và làm lịng nằm
ngay bên cạnh chuồng ni nhốt lợn. Mình lợn vừa phanh được đặt nằm trên

máu, lơng và phân. Những con lợn được cắt thủ, bổ đôi sau đó chuyển đến các
chợ đầu mối bằng phương tiện vận chuyển khơng đúng quy định, khơng đảm bảo
an tồn vệ sinh thực phẩm.
Kết quả phân tích nước thải của cơ sở như sau:

20


Bảng 1. 5. Kêt quả phân tích nước thải cơ sở giết mổ Mễ Trì
STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

1

pH

-

6,9

2

SS

mg/l

190

3

BOD5

mg/l

920

4

COD

mg/l

1520

5

TN

mg/l

212

6

TP

mg/l

23

Qua kết quả phân tích có thể thấy, nước thải của cơ sở giết mổ Mễ Trì có
hàm lượng chất hữu cơ (BOD5, COD) và thành phần các chất dinh dưỡng (TN &
TP) rất cao, gấp nhiều lần so với giá trị cho phép.
* Kết luận
Như vậy, dựa trên cơ sở các thông tin, tài liệu thu thập về đặc tính nước
thải của một số ngành công nghiệp chế biến thực phẩm như trên, có thể thấy hiện
nay hầu hết các ngành đều phát sinh lượng lớn nước thải với lưu lượng và tải
lượng ô nhiễm cao. Đồng thời, qua những số liệu đã thu thập được, có thể thấy
rằng một số ngành gây phát sinh nước thải giàu dinh dưỡng (nitơ, photpho) điển
hình như:
- Nước thải ngành chế biến thủy hải sản
- Nước thải ngành giết mổ gia súc, gia cầm
- Nước thải chế biến thịt các loại.
Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về đặc tính nước thải của một số lĩnh vực
sản xuất trong ngành chế biến thực phẩm kết hợp với mục tiêu của đề tài nghiên
cứu và thực tế điều kiện nghiên cứu, tác giả đã lựa chọn đối tượng nước thải
21


trong chế biến thực phẩm giàu nitơ, photpho là nước thải của ngành giết mổ gia
súc gia cầm, cụ thể là nước thải của thải của cơ sở giết mổ lợn tại Mễ Trì.
1.4. Tổng quan về cơng nghệ xử lý nước thải giàu nitơ, photpho.
1.4.1. Các công nghệ xử lý đang áp dụng trên thế giới
Hiện nay, nhiều công trình xử lý nước thải giàu dinh dưỡng (nitơ, photpho)
đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới cũng như tại Việt Nam,

gồm các phương pháp hóa học, sinh học, vật lý…. Một số công nghệ được sử
dụng thông dụng trên thế giới bao gồm: Công nghệ A2/O (kỵ khí - thiếu khí hiếu khí), quy trình Bardenpho (5 bước), Quy trình UCT (University of Cape
Town), quá trình VIP (Virginia Initiative Plant - in Norfork, Virginia), bể
Aeroten hoạt động theo mẻ dạng SBR (Sequencing Batch Reactor), mương oxy
hóa, cơng nghệ kỵ khí, lọc sinh học dịng ngược USBF...[2, 6, 12, 15, 16].
1.4.1.1. Bể Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (dạng SBR) [2, 12, 15]
Công nghệ SBR đã được ứng dụng rộng rãi tại Mỹ và Canada, xử lý từng
mẻ liên tục theo chu kỳ, phù hợp với các xí nghiệp sản xuất hóa chất, dệt nhuộm,
giấy, mỹ phẩm, thực phẩm… có quy mơ vừa và nhỏ.

Hình 1. 2. Các giai đoạn hoạt động trong bể SBR
Bể phản ứng theo mẻ là dạng cơng trình xử lý nước thải dựa trên phương
pháp bùn hoạt tính, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong
cùng một hệ thống. Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước
thải, phản ứng, lắng, hút nước thải ra
 Các giai đoạn trong bể SBR
22


Đưa nước vào bể (Filling): nước được đưa vào bể bằng cách làm đầy tĩnh,
làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí hóa và phân hủy chất hữu cơ.
Giai đoạn phản ứng (Reaction): sục khí để tiến hành q trình nitrat hóa.
Giai đoạn lắng (Settling): các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, q trình
lắng diễn ra trong mơi trường tĩnh hồn tồn, thời gian lắng thường khơng lớn
hơn 2 giờ.
Giai đoạn xả nước (Discharge): nước sau khi lắng sẽ được hệ thống thu
nước tháo ra đến giai đoạn khử tiếp theo, đồng thời trong quá trình này bùn lắng
cũng được tháo ra.
Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn
hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau đó hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí

ở bước hai với thời gian thổi khí đúng như thời gian u cầu. Q trình diễn ra
gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được oxy hóa trong giai
đoạn này. Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó, nước
trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. Bước cuối cùng là xả lượng bùn
dư được hình thành trong q trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, các ngăn bể khác
hoạt động lệch pha để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử lý nước
thải liên tục.
Cơng trình hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các q trình trộn nước thải
với bùn, lắng bùn .. diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước
thải cao. Giá trị BOD5 của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20mg/l, hàm
lượng cặn lơ lửng từ 3-25mg/l và N-NH3 khoảng từ 0,3-12mg/l.
Hệ thống aroten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ &
photpho sinh hóa do có thể điều chỉnh được các q trình hiếu khí, thiếu khí và
kỵ khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp oxy.
 Ưu/nhược điểm:
Ưu điểm:
- Không cần bể lắng 1, lắng 2, bể Aerotank, bể điều hòa.
23