Nghiên cứu ảnh hưởng của ph lên hiệu quả xử lý nước thải thủy sản việt an bằng mô hình UASB

..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

PHẠM THỊ TRÚC LY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA pH LÊN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THỦY SẢN VIỆT AN BẰNG MƠ HÌNH UASB

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

Khóa học: 2007 - 2011

An Giang 05/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

PHẠM THỊ TRÚC LY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA pH LÊN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THỦY SẢN VIỆT AN BẰNG MƠ HÌNH UASB

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG
Khóa học: 2007 – 2011

GVHD
Th.S TRẦN THỊ HỒNG NGỌC
GVPB
Th.S NGUYỄN THANH HÙNG
Th.S NGUYỄN TRẦN THIỆN KHÁNH
An Giang 05/2011


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................

...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
Long xuyên, ngày……tháng……năm 2011
Giáo viên hướng dẫn

Th.S Trần Thị Hồng Ngọc


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian vừa qua em đã được trang bị rất nhiều kiến thức
chuyên môn từ các quý thầy cô, đặc biệt là các quý thầy cô Bộ môn Môi trường
và Phát triển bền vững đã tạo điều kiện cho em hồn thành khóa luận tốt
nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn:
-

Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa cùng tập thể giáo viên Bộ môn Môi
trường và Phát triển bền vững, khoa Kỹ Thuật - Công Nghệ - Môi
Trường, trường Đại học An Giang, đã trang bị kiến thức cho em trong
thời gian qua.

-

Th.S Trần Thị Hồng Ngọc đã tận tình giúp đỡ, cố vấn và hướng dẫn trực
tiếp cho em trong q trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp.

-

Công ty cổ phần Việt An, các Cô, Chú, Anh, Chị trong tất cả các Phòng

ban, đặc biệt là các anh ở phịng Kỹ thuật đã nhiệt tình chỉ dẫn và tạo
điều kiện cho em thực hiện khóa luận của mình.

Vì đây là lần đầu em đi sâu nghiên cứu và tự mình xây dựng mơ hình bể
UASB để xử lý nước thải nên không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót.
Rất mong được sự đóng góp và chỉ dạy của quý thầy cô, và tập thể lớp
DH8MT, để giúp cho đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Long xuyên, ngày 09 tháng 06 năm 2011

Phạm Thị Trúc Ly


MỤC LỤC
Chương 1: MỞ ĐẦU ................................................................................ 1
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU..................................................... 2
2.1. Nguồn gốc nước thải và tính chất nước thải ............................. ….. 2
2.2. Quá trình sinh học yếm khí .............................................................. 3
2.3. Phân loại cơng trình ......................................................................... 4
2.3.1. Q trình lọc kị khí ngược dịng ................................................ 5
2.3.2. Q trình kị khí tầng giá thể lơ lửng .......................................... 6
2.3.3. Quá trình kị khí dính bám xi dịng ......................................... 7
2.3.4. Q trình kị khí phân hủy xáo trộn ............................................ 7
2.3.5. Q trình tiếp xúc kị khí............................................................. 8
2.3.6. Q trình kị khí lớp bơng bùn dịng chảy ngược(UASB) .......... 9
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 12
3.1.Đối tượng nghiên cứu...................................................................... 12
3.2. Thời gian nghiên cứu ..................................................................... 12
3.3. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................... 12
3.4. Nội dung nghiên cứu ...................................................................... 12
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu................................................ 12

3.6. Phương pháp nghiên cứu................................................................ 13
3.6.1 Vị trí thu mẫu ............................................................................ 13
3.6.2 Các bước thực hiện thí nghiệm ................................................ 13
3.6.3 Phân tích các thơng số............................................................... 17
3.6.4 Phương pháp xử lý số liệu......................................................... 18
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................ 19
4.1. Xác định tính chất nước thải thủy sản của công ty CP Việt An..... 19
4.1.1. Thành phần và tính chất nước thải .......................................... 19
4.1.2. Xây dựng mơ hình................................................................... 19
4.2. Kết quả đo đạt các thông số ........................................................... 25


4.2.1. Kết quả đo SS........................................................................... 25
4.2.2. Kết quả đo COD....................................................................... 26
4.2.3. Kết quả đo BOD5...................................................................... 28
4.2.4. Kết quả đo NH4+ ....................................................................... 29
4.2.5. Kết quả đo PO43- ....................................................................... 32
4.2.6. Kết quả phân tích chỉ tiêu khí CO2 và CH4 .............................. 34
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................ 36
5.1. Kết luận .......................................................................................... 36
5.2. Kiến nghị ........................................................................................ 36
Tài liệu tham khảo.................................................................................... 37


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Cơ chế sinh hóa trong lên men yếm khí .................................... 4
Hình 2.2: Một số dạng kị khí đã được ứng dụng ....................................... 5
Hình 2.3: Sơ đồ làm việc của q trình lọc kị khí ngược dịng.................. 6
Hình 2.4: Sơ đồ làm việc của quá trình kị khí dính bám ........................... 6
Hình 2.5: Sơ đồ làm việc của q trình lọc kị khí dính bám xi dịng .... 7

Hình 2.6: Sơ đồ làm việc của quá trình kị khí xáo trộn hồn tồn............. 8
Hình 2.7: Sơ đồ làm việc của q trình tiếp xúc kị khí.............................. 9
Hình 2.8: Sơ đồ làm việc của q trình kị khí lớp bơng bùn(UASB)...... 11
Hình 3.1: Bùn kỵ khí ................................................................................ 16
Hình 4.1: Lát cắt ngang của ngăn lắng..................................................... 22
Hình 4.2: Lát cắt ngang của ngăn lắng..................................................... 22
Hình 4.3: Mơ hình bể UASB.................................................................... 23
Hình 4.4: Mơ hình thật của bể UASB ...................................................... 24
Hình 4.5: Hàm lượng SS (mg/l) ............................................................... 25
Hình 4.6: Hiệu suất xử lý SS (mg/l)......................................................... 26
Hình 4.7: Hàm lượng COD (mg/l) ........................................................... 26
Hình 4.8: Hiệu suất xử lý COD (mg/l)..................................................... 27
Hình 4.9: Hàm lượng BOD5 (mg/l).......................................................... 28
Hình 4.10: Hiệu suất xử lý BOD5 (mg/l) ................................................. 29
Hình 4.11: Hàm lượng NH4+ (mg/l) ......................................................... 30
Hình 4.12: Mức độ gia tăng NH4+ (mg/l)................................................. 31
Hình 4.13: Hàm lượng PO43- (mg/l) ......................................................... 32
Hình 4.14: Hiệu suất xử lý PO43- (mg/l)................................................... 33
Hình 4.15: Nước thải đầu vào .................................................................. 35
Hình 4.16: Nước thải đầu ra..................................................................... 35
Hình 4.17: Nước thải đầu vào và đầu ra của TN1 .................................... 35
Hình 4.18: Sự khác biệt giữa nước thải đầu vào đầu ra ........................... 35


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Kết quả phân tích nước thải đầu vào ........................................ 2
Bảng 3.1: Phương pháp phân tích các thơng số ....................................... 17
Bảng 4.1: Thành phần và tính chất nước thải làm cơ sở thiết kế ............. 19
Bảng 4.2: Giá trị thiết kế bể UASB ......................................................... 23

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

CP: Cổ phần
TN1: Thí nghiệm 1
TN2: Thí nghiệm 2
TN3: Thí nghiệm 3
COD: Nhu cần oxi hóa học
BOD: Nhu cầu oxi sinh học
SS: Chất rắn lơ lửng
TS: Chất rắn tổng cộng
N-NH4+: Nitơ amonia
PO43-: Photphat
CO2: Cacbon
CH4: Metan
UASB: (Upward-flow Anaerobic Sludge Blanket) là bể xử lý sinh học kị khí

dịng chảy ngược qua lớp bùn


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Chương 1 MỞ ĐẦU

Hiện nay ngành chế biến thủy sản ở nước ta đang trong giai đoạn phát triển
mạnh. Đây là một trong những ngành kinh tế chủ lực mang lại nhiều ngoại tệ
cho đất nước.
Bên cạnh những lợi ích đạt được về kinh tế - xã hội, ngành này cũng phát

sinh nhiều vấn đề môi trường cần phải giải quyết, trong đó ơ nhiễm mơi
trường nước do nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản là một trong
những mối quan tâm hàng đầu. Vì đặc điểm của ngành chế biến thủy sản là
phải sử dụng một lượng nước khá lớn để phục vụ cho q trình sản xuất, chính
vì thế trong q trình sản xuất đã thải ra một lượng nước thải khổng lồ. Lượng
chuẩn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận gấp nhiều lần. Nước thải thủy sản có
đặc trưng riêng biệt là rất hôi và tanh. Nếu như những thành phần trong nước
thải thủy sản không được xử lý trước khi thải vào môi trường sẽ gây ảnh
hưởng đến sức khỏe cộng đồng xung quanh.
Vì vậy xử lý nước thải của ngành chế biến thủy sản đạt tiêu chuẩn là vấn đề
cần phải làm và có ý nghĩa thiết thực.
Nhận thức được tầm quan trọng của mơi trường nước và tính cấp thiết của
xã hội vì lý do đó tơi thực hiện đề tài này “Nghiên cứu ảnh hưởng của pH
lên hiệu quả xử lý nước thải thủy sản Việt An bằng mơ hình UASB”.Bể
UASB là một trong những cơng trình đơn vị chính trong hệ thống xử lý nước
thải, mang lại hiệu quả xử lý cao, góp phần khắc phục được các vấn đề ô
nhiễm môi trường từ nước thải của ngành chế biến thủy sản.

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

1


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gốc và tính chất nước thải
Qua q trình khảo sát một số nhà máy chế biến thủy sản đông lạnh với
cùng nguồn nguyên liệu là chế biến cá Basa xuất khẩu như: Cửu Long, Việt
An, Antesco, Đông lạnh 7, Đông lạnh 8, Tồn Phát… có thể kết luận được,
nguồn gốc của nước thải thủy sản trong ngành chế biến cá Basa bao gồm nước
rửa nguyên liệu, nước rửa dùng cho các công đoạn sản xuất từ sơ chế đến
thành phẩm, nước rửa máy móc, thiết bị và nhà xưởng theo mỗi ca sản xuất
(Công ty môi trường xanh, 2007).
Theo số liệu thống kê ở một số nhà máy chế biến cá Basa đưa vào chế
biến sẽ sinh ra một lượng nước thải từ 8 – 10m3/một tấn cá nguyên liệu. Với
quy mô sản xuất 100 tấn nguyên liệu một ngày thì lượng nước thải sinh ra
tương ứng khoảng 1000 m3/ngày.
Khảo sát và phân tích mẫu nước thải chưa qua hệ thống xử lý tại một số
nhà máy chế biến thủy sản cho thấy hàm lượng ô nhiễm hữu cơ (BOD) cao
gấp 20 đến 50 lần; hàm lượng COD cao gấp 30 đến 70 lần; hàm lượng vi sinh
vượt gấp ngàn lần và hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước (SS) vượt hơn 16
lần tiêu chuẩn nước thải công nghiệp cho phép thải vào khu vực nước dùng
làm mục đích sinh hoạt
Bảng2.1: Kết quả phân tích nước thải đầu vào của một số nhà máy chế biến
thủy sản và so sánh với TCVN 5945:2005 cột A
Tên chỉ tiêu
pH
Chất rắn lơ lửng
COD
BOD
NH4+
PO43Coliform tổng

Đơn vị

Kết quả

TCVN 5945:2005
cột A

mg / l
mg/l

5,5 – 9
400 – 800
1.500 – 3.500

6–9
50
50

mg/l
mg/l
mg/l
MPN/100 ml

700 – 1.500
165 – 238
47 – 95
105 - 106

30
30
4
3.000

( Nguồn: Nguyễn Văn Vinh, 2007)

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

2


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Các con sơng, kênh rạch chính là nơi tiếp nhận chủ yếu của các nguồn
nước thải thủy sản. Hiện nay các con sông, kênh rạch đang ngày càng ô nhiễm
do trong nước thải chứa hàm lượng đạm cao từ các nhà máy chế biến thủy sản
thải vào.
Trong nước thải thủy sản không chỉ chứa chất đạm mà còn mang theo
nhiều dịch bệnh từ các xác thủy sản chết, thối rửa…. đây chính là mối nguy
hiểm đe dọa trực tiếp đến đời sống sức khỏe của cộng đồng sử dụng nguồn
nước từ các con sông, kênh rạch bị ô nhiễm từ nước thải thủy sản.
Bên cạnh lợi ích kinh tế mà ngành chế biến thủy sản mang lại, thì vấn đề
ơ nhiễm cũng đang tồn tại song song. Nhằm đảm bảo mục tiêu phục vụ cho sự
phát triển của sự nghiệp kinh tế và bảo vệ sức khỏe cho cộng đồng cũng như
người lao động, thì các nhà máy chế biến thủy sản cần phải có biện pháp xử lý
nước thải một cách triệt để trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
2.2 Q trình sinh học yếm khí
Q trình xử lý sinh học bằng vi sinh yếm khí là q trình phân hủy các
chất hữu cơ, vơ cơ trong nước thải với điều kiện khơng có oxy. Các quy trình
xử lý bằng vi sinh yếm khí được áp dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước

thải cơng nghiệp có nồng độ BOD, COD cao. Trong những năm gần đây do
công nghệ sinh học phát triển, quy trình xử lý bằng vi sinh yếm khí được áp
dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải cơng nghiệp có nồng độ BOD
cao. Quy trình xử lý 2 bậc được áp dụng để xử lý nước thải có nồng độ BOD
lớn hơn 500mg/l. Trong đó bậc 1 xử lý yếm khí, bậc 2 xử lý hiếu khí.
Q trình chuyển hóa các chất hữu cơ bằng vi sinh yếm khí trong nước
thải xảy ra theo ba bước:
- Bước 1: Một nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân
các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng
lượng nhẹ như Monosacarit, amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng
cho vi sinh hoạt động.
- Bước 2: Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn
giản thành axit hữu cơ thường là axit axetic, nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit
trong các tài liệu thốt nước gọi là nhóm axit focmơ.
- Bước 3: Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hóa hydro và axit axetic
thành khí mêtan và cacbonic. Nhóm vi khuẩn này được gọi là mêtan focmơ,
chúng có rất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại (trâu ,bò…). Vai trò
GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

3


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

quan trọng của nhóm vi khuẩn mêtan focmơ là tiêu thụ hydro và axit axetic,
chúng tăng trưởng rất chậm và q trình xử lý yếm khí chất thải được thực
hiện khi khí mêtan và cacbonic thốt ra khỏi hỗn hợp (Trịnh Xuân Lai, 2000).

Cần phải duy trì trạng thái cân bằng động của quá trình xử lý yếm khí
theo ba bước trên. Muốn vậy phải thực hiện theo đúng các điều kiện dưới đây:
-

Khơng có ơxy.

-

Khơng có hàm lượng quá mức của kim loại nặng.

-

Giá trị pH của hỗn hợp từ 6,6 đến 7,6.

-

Phải duy trì độ kiềm đủ khoảng 1000 – 1500mg/l làm dung dịch đệm để
ngăn cản pH giảm xuống dưới 6,2.

-

Nhiệt độ của hỗn hợp (nước thải) từ 27 - 38oC.

-

Phải có đủ chất dinh dưỡng theo tỷ lệ COD:N:P = 350:5:1 và nồng độ
thấp của các kim loại.

Hình 2.1: Cơ chế sinh hóa trong lên men yếm khí chất hữu cơ
2.3 Phân loại cơng trình

Dựa vào ngun tắc hoạt động và cấu tạo của các cơng trình, các bể xử lý
kị khí, xử lý nước thải trên thực tế và lý thuyết để phân ra như sau:

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

4


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Hình 2.2: Một số dạng q trình kị khí đã được ứng dụng rộng rãi trong thực
tế
2.3.1 Q trình lọc kị khí ngược dịng
Bể lọc kị khí là cột chứa đầy vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi
sinh vật kị khí sống bám trên bề mặt. Giá thể này có thể là đá, sỏi, than, vòng
nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ.
* Ưu điểm
Dòng nước thải phân bố đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với màng vi sinh
dính bám trên bề mặt giá thể. Do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh dẫn
đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài. Có thể vận
hành ở tỉ trọng cao vì thời gian lưu nước nhỏ.
* Nhược điểm
Bể lọc kị khí dùng giá thể bằng đá hoặc sỏi thường bị bít tắc do các chất
lơ lửng hoặc màng vi sinh khơng bám dính giữ lại ở khe rỗng giữa các viên đá
hoặc sỏi.
Do trong bể lọc kị khí dịng chảy quanh co đồng thời do tích lũy sinh
khối có thể gây ra các vùng chết và dòng chảy ngắn. Sau thời gian dài hoạt

động chất rắn khơng bám dính gia tăng trong bể.

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

5


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Hình 2.3: Sơ đồ làm việc của q trình lọc kị khí ngược dịng
2.3.2 Q trình kị khí tầng giá thể lơ lửng
Ở q trình này, nước thải sẽ được bơm từ dưới lên đi qua lớp vật liệu
hạt, lớp vật liệu này làm giá thể cho vi sinh sống bám. Lớp vật liệu này có
đường kính nhỏ, vì vậy tỉ lệ diện tích bề mặt/thể tích rất lớn (cát, than hoạt
tính hạt…) tạo sinh khối bám dính lớn.
Dịng nước thải đi ra được tuần hồn trở lại nhằm mục đích tạo vận tốc
nước đi lên đủ lớn để giúp cho lớp vật liệu hạt ở dạng lơ lửng, giãn nở khoảng
15 – 30% hoặc lớn hơn. Hàm lượng sinh khối có thể lên đến 10.000 –
40.000mg/l.
Vì lượng sinh khối lớn, thời gian lưu nước nhỏ, nên q trình này thích
hợp cho xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp như nước thải sinh hoạt
(Lâm Minh Triết, 2008).

Hình 2.4: Sơ đồ làm việc của q trình kị khí dính bám tầng giá thể lơ lửng

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

6


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

2.3.3 Q trình kị khí bám dính xi dịng
Nước thải trong q trình này sẽ chảy từ trên xuống đi qua lớp giá thể
module. Nhiệm vụ của giá thể này là tạo nên các dòng chảy nhỏ tương đối
thẳng theo hướng từ trên xuống. Dòng chảy nhỏ có đường kính xấp xỉ 4cm.
Ưu điểm của cấu trúc này là có thể tránh được hiện tượng bít tắc và tích lũy
chất rắn khơng bám dính và thích hợp cho xử lý nước thải có hàm lượng SS
cao.

Hình 2.5: Sơ đồ làm việc của q trình lọc kị khí dính bám xi dịng
2.3.4 Q trình phân hủy kị khí xáo trộn
Bể phân hủy kị khí xáo trộn hồn tồn là loại bể xáo trộn liên tục, khơng
có tuần hồn bùn. Loại bể này thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm
lượng chất hữu cơ hịa tan dễ phân hủy nồng độ cao hoặc xử lý bùn hữu cơ.
Các thiết bị dùng cho việc xáo trộn có thể dùng hệ thống cánh khuấy cơ khí
hoặc tuần hồn khí biogas (địi hỏi có máy nén khí biogas va dàn phân phối
khí nén). Trong q trình phân hủy kị khí lượng sinh khối mới được sinh ra và
phân phối đều trong tồn bộ thể tích bể. Hàm lượng chất lơ lửng ở dòng ra phụ
thuộc vào thành phần nước thải vào và yêu cầu xử lý (Lâm Minh Triết, 2008).
* Nhược điểm
Vì bể phân hủy kị khí xáo trộn hồn tồn khơng có biện pháp nào để lưu
giữ sinh khối bùn, nên thời gian lưu sinh khối chính là thời gian lưu nước.
Thời gian lưu bùn trong phân hủy kị khí thơng thường từ 12 – 30 ngày. Vậy

thể tích bể xáo trộn hồn tồn địi hỏi phải lớn hơn nhiều so với các cơng nghệ
xử lý kị khí khác.
GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

7


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

* Ưu điểm
Do hàm lượng sinh khối trong bể thấp và thời gian lưu nước lớn, nên bể kị
khí xáo trộn hồn tồn có thể chịu đựng tốt trong trường hợp có độc tố hoặc
khi tải trọng tăng đột ngột. Bể xáo trộn hồn tồn có tải trọng đặc trưng là 0,5
– 6,0 kgVS/m3 (Lâm Minh Triết, 2008).

Hình 2.6: Sơ đồ làm việc của quá trình kị khí xáo trộn hồn tồn
2.3.5 Q trình tiếp xúc kị khí
Tương tự như hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí, q trình tiếp xúc kị khí
gồm hai gian đoạn: (1) phân hủy kị khí xáo trộn hồn tồn; (2) lắng hoặc tuyển
nổi tách riêng phần cặn sinh học và nước thải sau xử lí. Bùn sinh học sau khi
được tách ra sẽ tuần hoàn trở lại bể phân hủy kị khí.
Hàm lượng vi sinh vật trong bể tiếp xúc kị khí dao động trong khoảng
4000 – 6000mg/l.
Các hệ thống tiếp xúc kị khí có thể hoạt động tốt ở tải trọng hữu cơ từ
0,5- 10 kgCOD/m3/ngày với thời gian lưu nước từ 12 giờ đến 5 ngày.
* Ưu điểm:
Lượng sinh khối trong q trình này có thể kiểm sốt được và khơng phụ

thuộc vào lưu lượng nước thải, vì vậy thời gian lưu bùn cũng có thể khống chế
được và không liên quan đến thời gian lưu nước. Khi thiết kế cho q trình
này ta có thể chọn thời gian lưu bùn thích hợp cho phát triển sinh khối, khi đó
có thể tăng được tải trọng và giảm thời gian lưu nước.
* Nhược điểm:

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

8


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Q trình tiếp xúc kị khí sử dụng hệ thống lắng trọng lực phụ thuộc nhiều
vào tính chất bơng bùn kị khí. Các bọt khí biogas sinh ra trong q trình phân
hủy kị khí thường dính bám vào các hạt bùn làm giảm tính lắng của bùn.

Hình 2.7: Sơ đồ làm việc của quá trình tiếp xúc kị khí
2.3.6 Q trình kị khí lớp bơng bùn dịng chảy ngược (UASB)
UASB là bể xử lý sinh học kị khí dịng chảy ngược qua lớp bùn, phát
triển mạnh ở Hà Lan. Trong bể UASB các chất bẩn hữu cơ trong nước thải
được giữ lại và bị oxy hóa trong điều kiện yếm khí ngay trong lớp bùn hoạt
tính kị khí ở vùng đáy bể. Các chất khí tạo thành trong quá trình lên men trong
lớp bùn này sẽ nổi lên, cuốn theo các hạt bùn và được tách khỏi chúng khi va
phải tấm chắn khí phía trên. Các hạt bùn được rơi trở lại tầng cặn. Khí được
thu và dẫn ra ngồi về thùng chứa khí. Nước thải sau khi lắng tách bùn cặn
được thu về máng nước trong phía trên và dẫn ra khỏi bể.

* Ưu điểm:
Xử lý bằng phương pháp kị khí là phương pháp được ứng dụng để xử lý
các loại chất thải có hàm lượng hữu cơ tương đối cao, thời gian lưu nước trong
bể ngắn, khả năng phân hủy sinh học tốt, nhu cầu năng lượng phục vụ vận
hành bể thấp và sản sinh năng lượng mới. Ngồi ra bể UASB có cấu tạo khơng
phức tạp, khơng u cầu có giá thể sinh vật.
* Nhược điểm:
Khó kiểm sốt trạng thái và kích thước các hạt bùn cặn, trạng thái tầng
bùn hoạt tính kị khí không ổn định khi điều kiện môi trường thay đổi.
* Điều kiện vận hành:

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

9


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Vì q trình phân hủy kị khí dưới tác dụng của bùn hoạt tính là q trình
sinh học phức tạp trong mơi trường khơng có oxi, nên bùn ni cấy ban đầu
phải có độ hoạt tính mêtan. Độ hoạt tính mêtan càng cao thì thời gian khởi
động (thời gian vận hành ban đầu đạt đến tải trọng thiết kế) càng ngắn.
Trước khi vận hành bể UASB cần phải xem xét thành phần tính chất nước
thải cần xử lý cụ thể

¾ Hàm lượng chất hữu cơ
Khi COD nhỏ hơn 100 mg/l, xử lý nước thải bằng UASB không thích

hợp. Khi COD lớn hơn 50.000mg/l cần pha lỗng nước thải hoặc tuần hồn
nước đầu ra.

¾ Hàm lượng cặn lơ lửng
UASB khơng thích hợp đối với nước thải có hàm lượng SS lớn. Khi nồng
độ cặn lơ lửng lớn hơn 3000 mg/l, cặn này khó có thể phân hủy sinh học được
trong thời gian lưu nước ngắn và sẽ tích lũy dần trong bể, gây trở ngại cho quá
trình phân hủy nước thải. Tuy nhiên, nếu lượng cặn này bị cuốn trơi ra khỏi bể
thì khơng có trở ngại gì. Cặn lơ lửng sẽ lưu lại trong bể hay không tùy thuộc
vào kích thước hạt cặn và hạt bùn ni cấy. Khi kích thước của hai loại cặn
này gần như nhau, cặn lơ lửng sẽ tích lại trong bể. Khi sử dụng bùn hạt, cặn lơ
lửng sẽ dễ dàng bị cuốn trôi ra khỏi bể. Đôi khi, lượng cặn lơ lửng này có thể
bị phân hủy trong bể. Lúc đó, cần biết tốc độ phân hủy của chúng để tính thời
gian lưu cặn trong bể (Lâm Minh Triết, 2008).

¾ Khả năng phân hủy sinh học của nước thải
Cần phải tiến hành định lượng COD trước trong mơ hình tĩnh và theo dõi
sản lượng khí mêtan sinh ra hoặc lượng COD cịn lại trong thời gian dài (40
ngày). Khi đó có thể đánh giá được khả năng phân hủy sinh học của nước thải.

¾Tính đệm
Xác định tính đệm của nước thải bằng cách thêm một lượng axit acetic
vào 1 lít nước thải thô.
Lượng axit acetic thêm vào tương đương với 1g COD/l hoặc 40% hàm
lượng COD nước thải thô khi hàm lượng COD nước thải thô nhỏ hơn 2,5g/l.
Khi pH của nước thải sau khi thêm axit acetic lớn hơn hoặc bằng 6,5 có
thể kết luận nước thải có tính đệm tốt.

¾ Chất dinh dưỡng
GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc

SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

10


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn kị khí thường thấp
hơn so với vi khuẩn hiếu khí nhưng khơng thể thiếu.
Nồng độ N, P và S được tính theo biểu thức ( COD/Y): N: P: S = (50/Y):
5: 1: 1 ( trong đó Y là hệ số sản lượng trung bình phụ thuộc vào nước thải)
- Nước thải khơng dễ axit hóa có Y = 0,15
- Nước thải dễ axit hóa có Y = 0,03

¾ Hàm lượng chất độc
UASB khơng thích hợp với nước thải có hàm lượng amonia lớn hơn 2.000
mg/l hoặc nước thải có hàm lượng sunphate vượt quá 500 mg/l (tỉ số
COD/SO42- ≤ 5) (Lâm Minh Triết, 2008).

Hình 2.8: Sơ đồ làm việc của q trình kị khí lớp bơng bùn dòng chảy ngược
(UASB)

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

11

Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH lên hiệu quả xử lý nước thải thủy sản Việt
An bằng mơ hình UASB(Upward-flow Anaerobic Sludge Blanket).
3.2 Thời gian nghiên cứu
Từ ngày 08/01/2011 đến ngày 08/04/2011
3.3 Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá hiệu quả xử lý các thông số COD, BOD5, SS, PO43-, NH4+, trong
nước thải thủy sản bằng mô hình bể UASB (Upward-flow Anaerobic Sludge
Blanket) và xác định nồng độ pH tối ưu của nước thải để xử lý tốt các thông
số: COD, BOD5, SS, PO43-, NH4+.
3.4 Nội dung nghiên cứu
-

Thu thập dữ liệu để tính tốn các thơng số thiết kế của bể.

-

Chuẩn bị vật liệu

-

Đi lấy mẫu nước thải và bùn vi sinh

-

Phân tích nước thải đầu vào và bùn vi sinh

-

Xây dựng mơ hình

-

Chạy mơ hình

-

Phân tích nước thải đầu ra

-

Phân tích số liệu của các thông số COD, BOD5, SS, CH4, CO2, PO43-,
NH4+

-

Tổng hợp và xử lý số liệu

-

Viết báo cáo

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu
-

Máy vi tính, máy in, máy đo các chỉ tiêu của nước thải

-

Phần mềm Word, Excel, Autocad

-

Sách và các tài liệu tham khảo có liên quan

-

Beca trong

-

Thùng nhựa, can nhựa chứa nước thải

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

12


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

-

Ống nhựa dẫn nước

-

Máy bơm

-

Nước thải thủy sản ( 40 lít/ ngày.đêm = 0,04 m3/ngày.đêm)

-

Bùn vi sinh

-

Hóa chất: H2SO4, NaOH, KOH, K2Cr2O7, FAS, Ferroin

3.6 Phương pháp nghiên cứu
3.6.1 Thu mẫu
Vị trí thu mẫu nước thải được lấy sau bể tuyển nổi của hệ thống xử lý
nước thải của công ty Việt An.
Nước thải được lấy lúc 10 giờ, mỗi lần lấy 160 lít.
Dùng ca hứng nước thải dưới ống xả nước từ bể tuyển nổi sang bể sinh
học và đổ vào can nhựa 30 lít đã được tráng nước thải từ trước. Nước thải đem
về trữ lạnh ở 4oC và phân tích các chỉ tiêu trong phịng thí nghiệm của trường
Đại học An Giang, Khoa Kỹ thuật – Cơng Nghệ – Mơi Trường.
Bùn kỵ khí được lấy bằng bùn đáy ao ni thủy sản ở phường Bình
Khánh – TP Long Xuyên – An Giang.

3.6.2 Các bước thực hiện thí nghiệm
Phương pháp mơ hình được thực hiện qua các bước sau:
* Bước 1: Xác định thành phần nước thải đầu vào bao gồm các chỉ tiêu: pH,
SS, COD, BOD5, NH4+, PO43-.
* Bước 2: Thiết kế mơ hình
a. Xác định kích thước bể
- Lượng COD cần khử: COD = CODv - CODr
- Lượng COD cần khử trong ngày (G): G = Q × COD
- Chọn tải trọng xử lý trong bể UASB : L = 3 kg COD/m3ngày (với L:
Tải trọng COD (kgCOD/m3.ngày))
- Thể tích phần xử lý yếm khí cần thiết (Vykhi):

Vykhi =

G G
=
L 3

Chọn v =0,06m/h (với v là tốc độ nước dâng lên trong bể).
- Diện tích bề mặt cần thiết của bể (F): F =

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

Q
v

13

Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

- Chiều cao phần xử lý yếm khí: H1 =

V ykhi
F

- Tổng chiều cao bể: H = H1 + H2 +H3
Trong đó:
H1: Chiều cao phần xử lý yếm khí
H2: Chiều cao vùng lắng.
H3 : chiều cao dự trữ
a: cạnh của bể : a = F
- Thể tích thực của bể (V): V = a x a x H
- Thời gian lưu nước trong bể (T): T =

Vnuoc
× 24
Q

b. Tính ngăn lắng
Trong bể bố trí 4 tấm chắn khí và 2 tấm hướng dịng.
Nước thải khi đi vào ngăn lắng sẽ được tách khí bằng các tấm tách khí
đặt nghiêng so với phương ngang một góc 45o- 60º. Chọn góc nghiêng giữa
tấm chắn khí với phương ngang là 60º các tấm này đặt song song nhau.Tổng
chiều cao toàn bộ ngăn lắng H nglang(kể cả chiều cao vùng lắng) và chiều cao
dự trữ chiếm trên 30% chiều cao bể.
Ta có:

Tg60o =

H nglang + H 3
a × tg 60 o
=> Hnglang + H3 =
a
2
2

c. Tính tốn khe hở giữa các tấm chắn khí và tấm hướng dịng
Chọn khe hở giữa các tấm chắn khí và giữa tấm chắn khí với tấm
hướng dịng là như nhau.
Tổng diện tích giữa các khe hở này chiếm 15-20% tổng diện tích bể.
Chọn Skhe = 0,15Sđnguyen
Trong bể có 4 khe hở, diện tích mỗi khe:
Skhe =
Bề rộng của khe hở rkhe =

0 ,15 × S đnguyen
4

S khe
a

d. Tính tốn các tấm chắn khí, tấm hướng dòng
* Tấm chắn 1
- Chiều dài : l1 = a
- Chiều rộng: b1 = (Hnglang – H2)/sin60o
- Chiều cao: γ1= b1 x sin60o
GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc

SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

14


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

* Tấm chắn 2
- Chiều dài: l2 = a
- Chiều rộng b2 = X1 + X2
h1 = rkhe x sin(90º- 60º)
X1 = 16mm
X2 =

( H nglang + H 3 ) − (h1 +γ 1 )
sin 60 o

* Tấm hướng dòng.
Tấm hướng dòng cũng được đặt nghiêng một góc 60o so với phương
ngang cách tấm chắn khí 7,5mm. Khoảng cách giữa hai tấm chắn khí là R =4X
Tấm hướng dịng có chức năng chặn bùn đi lên phần xử lý yếm khí lên
phần lắng nên độ rộng đáy D giữa tấm hướng dòng phải lớn hơn R.
Chọn đoạn nhơ ra của tấm hướng dịng nằm bên dưới khe hở, mỗi bên
nhơ ra 7,5mm.
e. Tính tốn hệ thống phân phối nước.
Chọn 0,025m2 cho một vị trí phân phối nước.
Số vị trí phân phối nước trong mỗi đơn nguyên:

n=

F
0,025

* Bước 3: Chuẩn bị vật liệu
Chuẩn bị nước thải
Nước thải được lấy vào lúc 10 giờ (lấy vào thời điểm này đến khi kết
thúc thí nghiệm) đem về phịng thí nghiệm khoa Kỹ Thuật – Công Nghệ - Môi
Trường. Lưu lượng nước thải được lấy theo nội dung các thí nghiệm, nước
thải đem về phịng thí nghiệm phân tích các thơng số như: pH, SS, COD,
BOD5, NH4+, PO43-.
Chuẩn bị bùn vi sinh
Bùn kỵ khí được lấy bằng bùn đáy ao ni thủy sản. Bùn sau khi lấy về
được sàn lọc để loại bỏ các tạp chất như đá, rác, lá cây... trước khi đưa vào mơ
hình, chỉ số SS = 36125 mg/l, TS = 9%
Mb =

=

C ss × Vr
TS

(Lâm Minh Triết, 2008)

36125 ×14
= 5619444 mg ≈ 5,6kg
0,09

(1lít bùn ≈ 1,5kg => 5,6kg ≈ 3,7 lít bùn)

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

15


Khóa luận tốt nghiệp

DH8MT

Trong đó: Css : Hàm lượng bùn trong bể, kg/m3
Vr : Thể tích ngăn phản ứng
TS : Hàm lượng chất rắn trong bùn ni cấy ban đầu

Hình 3.1: Bùn kỵ khí
Chuẩn bị vật liệu thiết kế
- Beca trong
- Can nhựa, thùng nhựa, bình nhựa chứa khí
- Dây nước biển dùng để dẫn khí, ống nhựa dẫn nước
- Máy bơm định lượng
* Bước 4: Cách tiến hành thí nghiệm:
Cho bùn kỵ khí và nước thải vào đầy bể để lắng 1 ngày, sau khi lắng chiều
cao lớp bùn đo được 9,5 cm, sau đó mở ống nước ở đầu ra cho nước tự chảy
đến ngang mặt ống để đảm bảo khơng có oxi trong bể.
Chạy mơ hình cho bùn thích nghi khoảng 10 ngày chạy liên tục với nước
thải có giá trị pH từ 6,5 – 8 (nước thải thủy sản không thay đổi pH).
Sau thời gian chạy mơ hình cho bùn thích nghi thì tiến hành thay đổi giá
trị pH của nước thải, mỗi lần thay đổi giá trị pH sẽ tiến hành chạy thích nghi
với giá trị đó 2 ngày mới lấy mẫu phân tích.

GVHD: ThS. Trần Thị Hồng Ngọc
SVTH: Phạm Thị Trúc Ly

16