Thử nghiệm công nghệ swim bed xử lý nước thải chế biến thủy sản mô hình phòng thí nghiệm

Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

MỤC LỤC
MỤC LỤC..............................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG............................................................................................iv
DANH MỤC HÌNH..............................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................v
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU........................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................2
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU...........................................................................3
1.3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU..........................................................................3
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..........................................................................3
1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................3
1.6. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG.........................................................................4
1.6.1. Phạm vi nghiên cứu.................................................................................4
1.6.2. Đối tượng nghiên cứu..............................................................................4
1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC..................................................................................4
1.8. Ý NGHĨA THỰC TIỄN.................................................................................4
1.9. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI...............................................................................5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.................................................................................6
2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN...........................7
2.1.1. Thành phần và tính chất nước thải chế biến thủy sản..............................7
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh và tác động của nước thải chế biến thủy sản tới
môi trường..........................................................................................................8
2.1.3. Tác động của nước thải chế biến thủy sản tới mơi trường:......................9
2.2. CƠNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI........................11
2.2.1. Sinh học tự nhiên................................................................................13
2.2.2. Sinh học nhân tạo...............................................................................15
2.2.3. Vi sinh vật tham gia vào q trình xử lý nước thải............................19
SVTH: Lâm Ngọc Hồi Thu

-i-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

2.2.4. Các q trình sinh hóa xảy ra trong xử lý nước thải.........................29
2.3. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƯỢC XỬ DỤNG
PHỔ BIẾN ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN HIỆN NAY....36
2.4. CÔNG NGHỆ SWIM-BED.........................................................................39
2.4.1. Giới thiệu...............................................................................................39
2.4.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động...........................................................40
2.4.3. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước................................................40
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................42
3.1. VẬT LIỆU....................................................................................................43
3.1.1. Nước thải................................................................................................43
3.1.2. Mơ hình..................................................................................................43
3.1.3. Giá thể....................................................................................................45
3.1.4. Bùn.........................................................................................................46
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................47
3.2.1. Xác định các thông số của bùn và của nước thải đầu vào......................47
3.2.1.1. Xác định các thông số của bùn........................................................47
3.2.1.2 Xác định các thông số đầu vào của nước thải.................................47
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................49
4.1. GIAI ĐOẠN THÍCH NGHI.........................................................................50
4.1.1. Hiệu quả xử lý COD.............................................................................50
4.1.2. Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng............................................................52

4.2. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ.....................................53
4.2.1. Hiệu quả xử lý COD.............................................................................53
4.2.2. Hiệu quả xử lý dinh dưỡng...................................................................54
4.2.2.1. Hiệu quả xử lý Nitơ:........................................................................54
4.2.2.2. Hiệu quả xử lý phospho:.................................................................57
4.3. ĐÁNH GIÁ SINH KHỐI TẠO THÀNH:....................................................58

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- ii -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – ĐỀ XUẤT.............................................................59
5.1. KẾT LUẬN..................................................................................................60
5.2. ĐỀ XUẤT.....................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................62

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- iii -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học

Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản.....................7
Bảng 2.2: Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải.....12
Bảng 2.3: Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình sinh học xử lý nước thải......23
Bảng 3.1: Các phương pháp phân tích nước thải................................................47
Bảng 4.1: Sự biến thiên của COD.......................................................................50
Bảng 4.2 Sự biến thiên các thông số cuối giai đoạn thích nghi...........................52

SVTH: Lâm Ngọc Hồi Thu

- iv -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn sự tăng trưởng của vi sinh vật trong nước thải.........20
Hình 2.2: Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật trong bể xử lý
nước thải..............................................................................................................22
Hình 2.3: Desulfovibrio.......................................................................................25
Hình 2.4: Vi khuẩn Pseudomonas.......................................................................26
Hình 2.5:Bacillus.................................................................................................27
Hình 2.6: Cytophaga...........................................................................................27
Hình 2.7: Zooglea................................................................................................28
Hình 2.8: Microthrix parvicella..........................................................................28

Hình 2.9: Chuyển hóa nitơ trong quá trình xử lý sinh học..................................32
Hình 2.10: Quá trình bùn hoạt tính......................................................................34
Hình 2.11: Sơ đồ dây chuyền xử lý phospho......................................................35
Hình 2.12: Sơ đồ dây chuyền khử nitơ và phospho kết hợp...............................35
Hình 2.13: Quy trình xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy sản Gia Hịa..37
Hình 3.1: Mơ hình thí nghiệm.............................................................................44
Hình 3.2: Giá thể biofringe..................................................................................45
Hình 3.3 Cấu trúc giá thể bio-fringe....................................................................46
Hình 4.1: Đồ thị biến thiên COD và hiệu quả xử lý theo thời gian.....................51
Hình 4.2: Đồ thị biến thiên COD đầu vào, đầu ra và hiệu suất theo thời gian....53
Hình 4.4: Đồ thị biến thiên T-N đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý nitơ theo thời
gian......................................................................................................................54
Hình 4.5: Đồ thị biến thiên N- NO2- theo thời gian.............................................55
Hình 4.6: Đồ thị biến thiên N-NO3- theo thời gian..............................................56
Hình 4.7: Sự biến thiên pH đầu vào và ra theo thời gian....................................57
Hình 4.8: Đồ thị biến thiên phopho đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý phospho
theo thời gian.......................................................................................................57
Hình 4.9: Sinh khối dính bám trên giá thể..........................................................58
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-v-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DO: oxy hòa tan (Biological Oxygen Demand)

BOD: Nhu cần oxy sinh hóa (Chemical Oxygen demand)
COD: Nhu cầu oxy hóa học (Suspended Solid)
SS: Tổng chất rắn lơ lững (total slid)
T-N: Tổng Nitơ (total nitrogen)
TKN: Tổng nitơ kjeldal (total kjeldal nitrogen)
T-P: tổng phsphor (total phosphorus)
MLSS: Hàm lượng chất rắn lơ lững trong hỗn hợp bùn (mixed liquor
supended solids)

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- vi -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

CHƯƠNG 1:
MỞ ĐẦU

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-1-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học

Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước Việt Nam với đường bờ biển kéo dài và nằm trong khu vực nhiệt đới
gió mùa khí hậu ơn hịa nên có nguồn thủy sinh rất phong phú. Với điều kiện
thuận lợi như thế Việt Nam nhanh chóng phát triển ngành nuôi trồng và chế biến
thủy sản. Đặc biệt là trong những năm gần đây với việc gia nhập tổ chức thương
mại thế giới WTO thì mặt hàng thủy sản của nước ta đã có mặt trên thị trường
nhiều nước trong khu vực và trên thế giới. Ngành chế biến thủy sản đã đem lại
một nguồn lợi lớn cho nền kinh tế nước ta. Tuy nhiên việc phát triển ngành chế
biến thủy sản lại đặt ra một vấn đề khó khăn và cấp bách là nước thải từ các nhà
máy chế biến thủy sản có mức độ ơ nhiễm rất cao khơng những thế cịn có mùi
hơi rất khó chịu. Hiện nay, nước thải này được xử lý bằng nhiều biện pháp khác
nhau tuy nhiên nhìn chung hiệu quả xử lý chưa cao. Vấn đề đặt ra là nghiên cứu
tìm ra giải pháp mới có thể nâng cao hiệu quả xử lý nhằm đem lại hiệu quả kinh
tế, kỹ thuật đồng thời giải quyết vấn đề về môi trường. Kenji Furukawa và cộng
sự thuộc trường Đại học Tổng hợp Kumamoto đã nghiên cứu công nghệ mới xử
lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp giữa bể phản ứng giá thể cố
định và bể phản ứng tầng sôi gọi là công nghệ Swim-bed. Theo nghiên cứu của
Kenji Furukawa và cộng sự cơng nghệ swim-bed có hiệu quả xử lý có thể đạt
80%COD ở tải trọng thể tích cao đến 12 kg/m 3ngày với thời gian lưu nước ngắn,
do đó sẽ có tính khả thi khi áp dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản. Trên
cơ sở đó đề tài này sẽ nghiên cứu thử nghiệm việc xử lý nước thải chế biến thủy
sản theo công nghệ swim-bed với mơ hình thử nghiệm đặt trong phịng thí
nghiệm là bể hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu swim-bed.

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-2-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải chế
biến thủy sản theo cơng nghệ swim-bed với thiết kế bể hiếu khí và giá thể nhúng
chìm.
1.3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Áp dụng cơng nghệ swim-bed xử lý nước thải chế biến thủy sản thay thế
cho các công nghệ hiện hành để nâng cao hiệu quả xử lý.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Lấy nước thải của nhà máy chế biến thủy sản và phân tích các thơng số
đặc trưng.
- Thiết kế mơ hình xử lý sinh học hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu
swim-bed trong phịng thí nghiệm.
- Vận hành mơ hình.
- Đánh giá hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu:
+ pH

+ Amonia

+ Độ kiềm

+ Hàm chất rắn lơ lững (SS)

+ Nhu cầu oxy hóa học (COD)

+ Nitrat N-NO3-

+ Nito tổng

+ Nitrit N-NO2-

+ Phospho tổng

+ Đánh giá sinh khối tạo thành

1.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Tham khảo tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước.
- Thiết kế và vận hành nghiên cứu mơ hình với quy mơ phịng thí nghiệm.
- Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu.
- Phương pháp phân tích, xử lý số liệu, vẽ đồ thị và viết báo cáo.

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-3-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

1.6. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG
Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu được thực hiện với quy mơ phịng thí nghiệm.
- Các thơng số theo dõi:

+ pH

+ Amonia

+ Độ kiềm

+ Hàm chất rắn lơ lững (SS)

+ Nhu cầu oxy hóa học (COD)

+ Nitrat N-NO3-

+ Nito tổng

+ Nitrit N-NO2-

+ Phospho tổng

+ Đánh giá sinh khối tạo thành

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-4-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

1.6.2. Đối tượng nghiên cứu
- Nước thải của nhà máy chế biến thủy sản được lấy sau bể lắng 1 của khu chế
biến và kinh doanh thủy hải sản thuộc Trung tâm thương mại Bình Điền.
- Giá thể: bio-fringe được sản xuất tại Nhật
- Bùn hoạt tính được lấy từ bể hiếu khí của khu chế biến và kinh doanh thủy
hải sản thuộc Trung tâm thương mại Bình Điền.
- Mơ hình sinh học hiếu khí với giá thể nhúng chìm theo kiểu swim-bed, có thể
tích 11 lít được thiết kế ở quy mơ phịng thí nghiệm.
1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC
Cơng nghệ swim-bed là sự kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lững và quá
trình sinh trưởng dính bám. Điều này giúp nâng cao nồng độ và hoạt tính của
sinh khối. Từ đó tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ của vi sinh vật, nâng cao
hiệu quả xử lý.
1.8. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
Với công nghệ Swim-bed các thành phần gây ra ô nhiễm trong nước thải
chế biến thủy sản được xử lý tương đối triệt để nâng cao hiệu quả xử lý có thể
đảm bảo nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn về mặt mơi trường. Ngồi ra, cơng
nghệ này có lượng bùn sinh ra thấp, thể tích cơng trình nhỏ, tiết kiệm diện tích
và dễ dàng cho việc nâng cấp và nâng cao tải trọng xử lý.
1.9. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay các công nghệ sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản còn
nhiều hạn chế, hiệu quả xử lý chưa cao. Công nghệ swim-bed với giá thể nhúng
chìm cho phép tập trung nồng độ sinh khối cao do đó sẽ rất thích hợp cho việc
xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và dinh dưỡng cao như nước thải chế

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-5-

MSSV: 107111173

Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

biến thủy sản. Vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ swim-bed vào xử
lý nước thải chế biến thủy sản là một công nghệ mới và cần thiết.
Công nghệ Swim-bed đối với Việt Nam hiện còn khá mới mẻ. Các nghiên
cứu về cơng nghệ Swim-bed vẫn cịn nhiều hạn chế và chỉ mới dừng lại ở việc
thử nghiệm hiệu quả xử lý.

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-6-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-7-

MSSV: 107111173

Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

2.1. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN
Nước thải chế biến thủy sản là dung dịch thải từ nhà máy, công ty, xí
nghiệp…sử dụng các quy trình cơng nghệ sản xuất các sản phẩm thủy sản như:
đông lạnh, đồ hộp, nước mắm, bột cá, agar…
Thành phần và tính chất nước thải chế biến thủy sản
Nước thải nhà máy chế biến thủy sản được đặc trưng bởi hàm lượng ô
nhiễm chất hữu cơ và nitơ cao. Cho phép xử lý nước thải theo phương pháp sinh
học đạt hiệu quả cao.
Mỗi công ty, nhà máy, phân xưởng, xí nghiệp… thì sẽ có thành phần và tính
chất nước thải khác nhau phụ thuộc vào nguồn ngun liệu, cơ sở cơng nghệ,
tình trạng máy móc, quy mô sản xuất, … Theo kết quả khảo sát tại một số cơng
ty chế biến thủy sản thì các thơng số đặc trưng của nước thải thủy sản có thể dao
động trong khoảng của bảng sau:
Bảng 2.1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản
QCVN 24:2009/BTNMT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Khoảng giá trị
Loại B
pH
6,2 – 7,6
5,5 – 9
SS
mg/l
100 – 400
100

COD
mg/l
1000 – 1500
100
0
BOD5 (20 c)
mg/l
750 – 1200
50
Tổng N
mg/l
59 – 80
30
Tổng P
mg/l
15,8 – 25
6
Coliorm
MNP/100 ml
1100 – 1500
5000
(Theo nguồn của công ty TNHH chế biến thủy sản xuất khẩu JS. ViNa)

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-8-

MSSV: 107111173

Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Nước thải các cơ sở chế biến thủy sản chứa các thành phần chất hữu cơ và
các chất dinh dưỡng với hàm lượng cao, nếu thải ra môi trường sẽ tạo điều kiện
cho các vi sinh vật phát triển mạnh, gây ô nhiễm môi trường nặng nề.
Nguồn gốc phát sinh và tác động của nước thải chế biến thủy sản tới môi
trường
Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty chế biến thủy sản thường
được phân chia thành 3 dạng: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong
q trình sản xuất cịn gây ra các nguồn ơ nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và
khả năng gây cháy nổ.
Chất thải rắn
Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tơm, mực, cá,sị có đầu vỏ tơm,
vỏ sị, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản
phẩm thuỷ sản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho. Toàn bộ
phế liệu này được tận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho
dân làm thức ăn cho người, thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản.
Ngồi ra cịn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư
hỏng hoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị.
Chất thải lỏng
Nước thải trong công ty máy chế biến đơng lạnh phần lớn là nước thải
trong q trình sản xuất bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước
sử dụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho
công nhân.
Lượng nước thải và ơ nhiễm chính là nguồn gây do nước thải trong sản
xuất.
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

-9-

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Chất thải khí
Khí thải sinh ra từ cơng ty có thể là:
- Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế biến
và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm.
- Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ sò,
cống rãnh.
- Bụi sinh ra trong quá trình vận chuyển, bốc dỡ nguyên liệu.
- Hơi tác nhân lạnh có thể bị rị rỉ: NH3
- Hơi xăng dầu từ các bồn chứa nhiên liệu, máy phát điện, nồi hơi.
- Tiếng ồn, nhiệt độ
- Tiếng ồn xuất hiện trong công ty chế biến thuỷ sản chủ yếu do hoạt động của
các thiết bị lạnh, cháy nổ, phương tiện vận chuyển…
- Trong phân xưởng chế biến của các công ty thuỷ sản nhiệt độ thường thấp và
ẩm hơn so khu vực khác.
Tác động của nước thải chế biến thủy sản tới môi trường:
Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ơ nhiễm cao nếu không
được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực.
Đối với nước ngầm tầng nơng, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm
xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất
hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh
hoạt.
Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến
thuỷ sản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy

sinh vật, cụ thể như sau:
Các chất hữu cơ
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 10 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị
phân hủy. Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo...
khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi
sinh vật sử dụng ơxy hịa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng độ oxy hòa tan
dưới 50% bão hịa có khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tơm, cá. Oxy
hịa tan giảm khơng chỉ gây suy thối tài ngun thủy sản mà cịn làm giảm khả
năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh
hoạt và công nghiệp.
Chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu
tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp
của tảo, rong rêu... Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến
tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn
nước) và gây bồi lắng lịng sơng, cản trở sự lưu thơng nước và tàu bè…
Chất dinh dưỡng (N, P)
Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ
các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng
thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới 0mg/l gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh

hưởng tới chất lượng nước của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt
nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới khơng có ánh sáng. Quá trình
quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ. Tất cả các hiện tượng trên
gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi
trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước.
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 11 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm,
cá từ
1,2  3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia
yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l.
Vi sinh vật
Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn
nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm
bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như
bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính.
2.2. CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Xử lý nước thải bắng phương pháp sinh học là dựa trên cơ sở sử dụng các
hoạt động sống của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ra ô nhiễm. Các
vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh
dưỡng và năng lượng để duy trì sự sống của chúng. Trong quá trình sống, chúng
nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh

khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh
vật còn được gọi là q trình oxy hóa sinh hóa.
Như vậy, nước thải được xử lý bằng phương pháp sinh học cuối cùng sẽ
làm cho các chỉ tiêu COD và BOD giảm đến mức cho phép. Để có thể xử lý
bằng phương pháp này, nước thải không được chứa chất độc và tạp chất, các
muối kim loại nặng, hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực
đại cho phép và có tỷ số BOD/COD >= 0,5.

Bảng 2.2 : Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải
Dạng
SVTH: Lâm Ngọc Hồi Thu

Tên thơng dụng
- 12 -

Sử dụng
MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Q trình hiếu khí
Tăng trưởng lơ
lửng
Tăng trưởng bám
dính

Q trình bùn họat tính
Hồ làm thống

Phân huỷ hiếu khí
Lọc nhỏ giọt
Tiếp xúc sinh học quay
Bể phản ứng tầng vật liệu cố
định

Khử CBOD, nitrat hoá
Khử CBOD, nitrat hoá
Ổn định , khử CBOD
Khử CBOD, nitrat hoá
Khử CBOD, nitrat hố
Khử CBOD, nitrat hố

Q trình kết hợp
tăng trưởng lơ lửng Lọc nhỏ giọt /bùn hoạt tính

Khử CBOD, nitrat hố

và bám dính
Q trình thiếu khí
Tăng trưởng lơ
Tăng trưởng lơ lửng khử
lửng
Tăng trưởng bám

nitrat
Tăng trưởng bám dính khử

dính
Q trình kị khí

nitrat

Khử nitrat
Khử nitrat

Q trình kị khí tiếp xúc

Khử CBOD
Ổn định, phân huỷ cặn,

lửng

Phân huỷ hiếu khí

loại
trừ mầm bệnh

Tăng trưởng bám

Kị khí tầng vật liệu cố định

Khử CBOD,ổn định chất

dính

và lơ lửng

thải, khử nitrat

Bể kị khí dịng

Xử lý kị khí dịng chảy

Khử CBOD, đặc biệt là

chảy ngược

ngược

chất thải có nồng độ bẩn

qua lớp bùn( UASB)

cao

Tăng trưởng lơ

Kết hợp

Lớp bùn bơ lửng dòng hướng
lên/ tăng trưởng bám dinh

Khử CBOD

dịng hướng lên
Q trình kết hợp hiếu khí, thiếu khí và kị khí

SVTH: Lâm Ngọc Hồi Thu

- 13 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Tăng trưởng lơ

Q trình một hay nhiều

Khử CBOD,nitrat

lửng

bậc,mỗi q trình có đặc

hố,khử nitrat và loại bỏ

trưng khác nhau
Quá trình một hay nhiều bậc

photpho

Kết hợp

với
tẩng giá thể cố định cho tăng
trưởng bám dính

Q trình hồ
Hồ hiếu khí
Hồ xử lý triệt để
Hồ tuỳ tiện

Hồ hiếu khí
Hồ xử lý triệt để
Hồ tuỳ tiện

Hồ kị khí

Hồ kị khí

Khử CBOD,nitrat
hoá,khử nitrat và loại bỏ
photpho
Khử CBOD
Khử CBOD,nitrat hoá
Khử CBOD
Khử CBOD,ổn định chất
thải

2.2.1 Sinh học tự nhiên
Dựa vào các quá trình sinh học trong điều kiện tự nhiên ( đất, hồ nước ) để
xử lý. Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp, thân thiện với
mơi trường. Xử lý sinh học tự nhiên bao gồm các quá trình:
2.2.1.1 Ao sinh học
Ao sinh học là dãy ao gồm 3-5 bậc, qua đó nước thải được chảy với vận tốc
nhỏ, được lắng trong và xử lý sinh học. Các ao được ứng dụng để xử lý sinh học

và sử lý bổ sung trong tổ hợp các cxơng trình xử lý khác. Ao được chia ra làm
ao thơng khí tự nhiên và nhân tạo. Ao thơng khí tự nhiên khơng sâu (0,5-1m),
hấp thu nhiệt từ ánh sáng mặt trời và có chứa các hệ vi sinh vật. Vi khuẩn sử
dụng oxy trong sinh ra trong quá trình quang hợp của rêu, tảo và oxy tự nhiên
trong khơng khí để oxy hóa các chất ơ nhiễm. Rêu tảo tiêu thụ CO 2, phosphate,
nitrat amon, sinh ra từ sự phân hủy sinh học các chất hữu cơ. Để hoạt động bình
thường, ao sinh học cần phải đạt pH và nhiệt độ tối ưu. Nhiệt độ trong nước
không được thấp hơn 60C. Trong tính tốn, ta cần đảm bảo thời gian lưu cần
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 14 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

thiết và tốc độ oxy hóa ( được đánh giá theo BOD của chất phân hủy chậm
nhất).
Để tăng vận tốc hòa tan oxy, nghĩa là tăng vận tốc oxy hóa, có thể phối hợp
nhiều ao thơng khí. Sự thơng khí được tiến hành bằng cơ khí hoặc cơ động. Việc
thơng khí cho phép tăng tải trong lên 3-3,5 lần và tăng chiều sâu đến 3,5m.
Để nạp khơng khí trong thơng khí bằng khí động, người ta sử dụng máy nén
áp suất thấp. Khi đó, ngồi sự bão hịa oxy, trong nước cịn diễn ra sự khuấy
trộn.
Hệ thực vật trong nước như rêu, tảo cũng ảnh hưởng khơng nhỏ đến hiệu
quả xử lý, và nó cũng tiêu thụ một phần các chất dinh dưỡng trong nước.
2.2.1.2 Cánh đồng lọc và cánh đồng tưới
Đây là khu đất đồng thời sử dụng cho hai mục đích là xử lý nước thải và

gieo trồng. Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên diễn ra dưới sự tác dụng của
hệ vi sinh vật trong đất, thực vật, ánh sáng mặt trời và khơng khí.
Hệ vi sinh vật trong đất gồm có vi khuẩn, nấm, men, tảo, rêu, động vật
ngun sinh và động vật khơng xương sống, ngồi ra trong nước thải cũng có
nhiều vi khuẩn . Trong lớp đất tích cực xuất hiện sự tương tác phức tạp của các
vi sinh vật có bậc cạnh tranh.
Số lượng và thành phần của các vi sinh vật trong cánh đồng tưới phụ thuộc
vào thời tiết trong năm. Vào mùa đông số lượng vi sinh vật nhỏ hơn rất nhiều so
với mùa hè. Nếu chỉ được xử lý sinh học nước thải và khơng gieo trồng thì
chúng được gọi là cánh đồng lọc nước.
Cánh đồng tưới, sau khi xử lý sinh học nước thải, làm ẩm và bón phân
được sử dụng để gieo trồng cây có hạt và cây ăn tươi, cỏ, rau cũng như cây
khóm và cây bụi.
Trong q trình xử lý sinh học, nước thải đi qua lớp đất lọc, trong đó các
hạt lơ lững và keo được giữ lại, tạo thành màng trong lỗ xốp của đất. Sau đó,
màng này tiếp tục hấp phụ các hạt keo và các chất tan trong nước thải. Oxy từ
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 15 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

khơng khí xâm nhập vào lỗ xốp, oxy hóa các chất hữu cơ, chuyển chúng thành
chất vơ cơ. Oxy khó xâm nhập vào lớp đất trong sâu, vì vậy q trình oxy hóa
diễn ra mãnh liệt nhất ở lớp đất phía trên (0,2-0,4m). Nếu khơng đủ oxy, trong
đất sẽ xảy ra q trình yếm khí. Các cánh đồng lọc và cánh đồng tưới tốt nhất

nên bố trí trên cát, đất sét thịt và đất đen.Nước ngầm khơng được q 1,25m tính
từ mặt đất, nếu khơng thì phải lắp hệ thồng thốt nước.
Cánh đồng tưới và cánh đồng lọc có những ưu điểm vượt trội là:
+ Chi phí thấp, dễ vận hành.
+ Nước thải khơng ra ngồi phạm vi diện tích tưới.
+ Đảm bảo được mùa cây công nghiệp lớn và bền.
+ Phục hồi đất bạc màu.
2.2.2 Sinh học nhân tạo
2.2.2.1 Cơng nghệ kỵ khí


Ngun tắc của q trình sinh học kỵ khí

Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí:
vi sinh vật

Chất hữu cơ 

CO2 + H2O + NH3 + H2S + tế bào mới

Sinh học kỵ khí bao gồm các quá trình:
- Thủy phân polymer
- Lên men amino acid và đường
- Phân hủy kị khí các acid béo mạch dài và rượu (acohol)
- Thủy phân các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic)
- Hình thành khí methan từ acid acetic
- Hình thành khí methan từ hydro và cacbonic
+ Giai đoạn thủy phân:

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 16 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Trong giai đoạn này dưới tác dụng của enzyme tiết ra, các phức chất và chất
khơng tan (như polysaccharides, proteins, lipits) chuyển hóa thành các phức chất
đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các amono acids béo).
Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt
và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất. Các chất béo thủy phân rất chậm.
+ Giai đoạn acid hóa :
Trong giai doạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành các
chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO 2, H2,
NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành acid có thể làm giảm pH xuống 4,0.
+ Giai đoạn acetic hóa:
Trong giai đoạn này, vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai doạn
trước( acid hóa ) thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
+ Giai đoạn methan hóa:
Đây là giai đoạn cuối cùng của q trình kỵ khí, cacetic, H 2, acid formic và
methanol chuyển hóa thành methan, CO2, và sinh khối mới.
4H2 + CO2  CH4 + H2O
4HCOOH  3CO2 + CH4 + 2 H2O
CH3COOH  CH4 + CO2
4CH3OH  CO2 + 3CH4 + 2 H2O
4(CH3)N + H2O  3CO2 + 9CH4 + 6 H2O + 4NH3
Lưu ý: trong ba giai đoạn đầu ( thủy phân, acid hóa, acetic hóa ) COD trong

dung dịch hầu như khơng giảm. COD chỉ giảm trong giai đoạn methan hóa.
Ngược với q trình hiếu khí, q trình kỵ khí tải trọng tối đa không bị hạn chế
bởi chất phản ứng như oxy, nhưng trong cơng nghệ kỵ khí cần lưu ý đến hai yếu
tố quan trọng:
 Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt
 Tạo tiếp yếu tố trên được đáp ứng cơng trình kỵ khí có thể được áp dụng
với tải trọng rất cao.xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 17 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Khi hai yếu tố trên được đáp ứng cơng trình kỵ khí có thể được áp dụng với tải
trọng rất cao.
2.2.2.2 Công nghệ hiếu khí


Ngun tắc của q trình sinh học hiếu khí:

Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện hiếu khí:
vi sinh vật

Chất hữu cơ + O2

CO2+ H2O + sinh khối mới



Quá trình sinh học hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: oxy hóa các chất hữu cơ:
enzyme

CxHyOz + O2 

CO2 + H2O

Giai đoạn 2: tổng hợp tế bào mới:
enzyme

CxHyOz + NH3 + O2

CO2 + H2O + C5H7NO2



Giai đoạn 3: phân hủy nội bào:
enzyme

C5H7NO2 + 5O2 

5CO2 + 2H2O + NH3

Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, q trình xử lý sinh học hiếu khí
nhân tạo có thể chia thành xử lý sinh học hiếu khí lơ lững và xử lý sinh học hiếu
khí dạng dính bám.



Xử lý sinh học sinh trưởng lơ lững (bùn hoạt tính)
Quá trình bùn hoạt tính là q trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh

vật, chúng sống tập trung kết dính lại với nhau thành hạt bùn hoặc những bơng
bùn với trung tâm là chất nền rắn lơ lững (40%), những bơng bùn này cịn được
gọi là bùn hoạt tính có kích thước từ 50-200 micromet. Bùn hoạt tính có màu
vàng nâu dễ lắng.

SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 18 -

MSSV: 107111173


Đồ án tốt nghiệp Đại Học
Thử nghiệm công nghệ swim-bed xử lý NTCBTS-mơ hình phịng thí nghiệm

Bùn hoạt tính là khối quần thể vi sinh vật có khả năng ổn định chất thải
dưới điều kiện hiếu khí. Chất nền trong bùn hoạt tính có thể chiếm tới 90% là
chất rắn, rong, rêu, tảo. Những vi sinh vật có trong bùn hoạt tính thường là vi
khuẩn đơn bào, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh, một số
vi sinh vật bậc thấp... Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong
nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới. Chỉ có một phần
chất hữu cơ bị oxy hóa hồn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-…


Xử lý sinh học sinh trưởng dính bám

Phần lớn các vi sinh vật có khả năng xâm chiếm bề mặt của một vật rắn

( vật liệu lọc ) với các chất hữu cơ, muối khoáng và oxy. Việc dính bám được
thực hiện nhờ một chất phụ trợ và keo động vật có nguồn gộc từ
tcq1625999988.docđầu được thực hiện ở một số điểm, và từ những điểm này
màng sinh học bắt đầu nhân ra cho đến khi toàn bộ bề mặt chất rắn được bao
phủ một lớp màng đơn bào. Từ đó các lớp tế bào sinh ra và bao phủ lên lớp ban
đầu. Trên bề mặt ccác lớp màng nhầy này chủ yếu chứa các vi khuẩn. Chất hữu
cơ trong nước thải thì được các vi khuẩn phân giải tạo thành CO2 và H2O.
Oxy và các thức ăn đồng hóa được nước thải vận chuyển và khuếch tán qua
bế mặt dày lớp màng sinh học cho đến khi các tế bào nằm ở phần sâu nhất
không thể tiếp xúc được với oxy và thức ăn đồng hóa trực tiếp nữa. Sau một thời
gian nhất định xuất hiện sự phân tầng với những lớp hiếu khí chồng lên những
lớp kỵ khí. Ở lớp hiếu khí có sự khuếch tán oxy cịn lớp kỵ khí thì khơng. Lớp
màng kỵ khí khơng được tiếp xúc với oxy sẽ bị phân hủy kỵ khí sinh ra H 2S,
amoniac, axit hữu cơ … Những sản phẩm này được các vi khuẩn hiếu khí oxy
hóa để tạo thành H2SO4, HNO3, CO2, H2O.
Chất nến khơng cịn khuếch tán tới nữa các vi sinh vật trong lớp ưa khí sẽ
bị chết cà tự tiêu đi. Do đó xuất hiện các khoảng trống tế bào cho những sinh vật
hiếu khí và kị khí khác. Khi chất nền thực sự can kiệt, việc tiêu hủy các tế bào
còn lại làm cho lớp màng bị tách rời từng vùng ra khỏi bề mặt. Bề mặt này lại
SVTH: Lâm Ngọc Hoài Thu

- 19 -

MSSV: 107111173