Nghiên cứu thực nghiệm mô hình bể phản ứng theo mẻ kết hợp với giá thể di động (SBMBBR) trong xử lý nước thải thủy sản

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------- o0o --------------

NGUYỄN VĂN HẠNH
MSHV : 10250549

KHÓA : 2010

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH BỂ
PHẢN ỨNG THEO MẺ KẾT HỢP VỚI GIÁ THỂ
DI ĐỘNG (SBMBBR) TRONG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI THỦY SẢN

TP.HCM - 02/2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN TẤN PHONG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYỄN THỊ THANH PHƯỢNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN TIẾN KHÔI

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 26 tháng 01 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. GS. TS LÂM MINH TRIẾT (CT)
2. TS. ĐẶNG VIẾT HÙNG (TK)
3. TS. NGUYỄN THỊ THANH PHƯỢNG (PB1)
4. TS. TRẦN TIẾN KHÔI (PB2)
5. PGS.TS NGUYỄN TẤN PHONG (UV)
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

Trưởng khoa quản lý ngành


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày

tháng

năm 2013

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: NGUYỄN VĂN HẠNH

MSHV: 10250549

Ngày, tháng, năm sinh: 01/06/1987

Nơi sinh: Lâm Đồng

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH BỂ PHẢN ỨNG
THEO MẺ KẾT HỢP VỚI GIÁ THỂ DI ĐỘNG (SBMBBR) TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI THỦY SẢN
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Nghiên cứu xác định hiệu quả xử lý của 2 mơ hình SBR và SBMBBR với 6 tải
trọng 0.5; 0.75; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0 kg COD/m3.ngày.
Nghiên cứu khả năng bám dính và sinh khối vi sinh trên bề mặt giá thể K3.
Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bùn của 2 mơ hình.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

Ngày 02/ 07/ 2012

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

Ngày 30/ 11/ 2012

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS.TS. NGUYỄN TẤN PHONG
CN BỘ MÔN
QL. CHUYÊN NGÀNH

PGS.TS. NGUYỄN TẤN PHONG
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo Khoa Môi Trường –
Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM cũng như các thầy cô giáo đến từ các đơn vị khác
thuộc ngành Môi Trường. Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, các
thầy cơ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý giá giúp
em hồn thành chương trình đào tạo, luận văn thạc sỹ và tiếp tục phát triển trên những
bước đường trong tương lai.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tấn Phong,
Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá
trình thực hiện luận văn thạc sỹ.
Xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị nhân viên Phịng thí nghiệm Khoa Mơi
Trường, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ trong nghiên
cứu và phân tích thử nghiệm. Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn TS. Diệp Ngọc
Sương, giám đốc Công ty CP DV Khoa học Công nghệ Sắc Ký Hải Đăng và các anh chị
kỹ thuật viên đã luôn đồng hành và giúp đỡ em nghiên cứu và phân tích thử nghiệm trong
suốt thời gian thực hiện luận văn.
Cuối cùng, con xin dành lòng biết ơn đến cha mẹ đã sinh ra con, dạy dỗ và nuôi
nấng con trưởng thành nên người. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị, người
thân trong gia đình, các anh chị, các bạn lớp cao học Công nghệ Môi trường Khóa 2010,
các bạn cao học viên Khóa 2011, 2012 đã luôn động viên, giúp đỡ, đồng hành với Hạnh

trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn.

Tp. HCM, ngày

tháng

năm 2013

Nguyễn Văn Hạnh


MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. 7
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... 8
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. 10
TĨM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................ 15
CHƯƠNG I .......................................................................................................... 18
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 18
1.1 Tính cần thiết của đề tài ................................................................................... 18
1.2 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 20
1.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu..................................................................... 20
1.3.1 Phạm vi nghiên cứu: ................................................................................. 20
1.3.2 Đối tượng nghiên cứu: .............................................................................. 20
1.4 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 20
1.5 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 21
1.5.1 Phương pháp lấy mẫu ............................................................................... 21
1.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình ................................. 21
1.5.3 Phương pháp xử lý số liệu và nhận xét ...................................................... 22
1.6 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính mới của đề tài ........................................... 22
1.6.1 Ý nghĩa khoa học ...................................................................................... 22

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................... 22
1.6.3 Tính mới của đề tài ................................................................................... 22
CHƯƠNG II ........................................................................................................ 23
TỔNG QUAN ...................................................................................................... 23
1


2.1 Tổng quan về công nghệ chế biến thủy sản ...................................................... 23
2.1.1 Quy trình sản xuất..................................................................................... 23
2.1.2 Thuyết minh quy trình sản xuất ................................................................. 24
2.2 Nguồn gốc phát sinh và đặc tính nước thải thủy sản ......................................... 28
2.3 Các cơng nghệ xử lý nước thải thủy sản ........................................................... 34
2.4 Tổng quan về công nghệ SBR kết hợp giá thể trong xử lý nước thải ................ 39
2.4.1 Giới thiệu .................................................................................................. 39
2.4.2 Tổng quan về q trình xử lý hiếu khí của SBR ........................................ 41
2.4.3 Tổng quan về nitrat hóa và khử nitrat hóa (thiếu khí) ................................ 43
2.4.3.1 Q trình nitrat hóa ............................................................................ 43
2.4.3.2 Quá trình khử nitrat ............................................................................ 46
2.4.4 Tổng quan về quá trình xử lý phospho ...................................................... 49
2.4.5 Tổng quan về quá trình sử dụng giá thể di động trong xử lý nước thải ...... 51
2.5 Một số nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................... 53
2.5.1 Một số nghiên cứu ngoài nước .................................................................. 53
2.5.2 Một số nghiên cứu trong nước .................................................................. 56
CHƯƠNG III ....................................................................................................... 57
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ....................................................................... 57
3.1 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 57
3.1.1 Nước thủy sản ........................................................................................... 57
3.1.2 Bùn hoạt tính ............................................................................................ 57
3.1.3 Giá thể di động ......................................................................................... 58
3.2 Mơ hình nghiên cứu ......................................................................................... 58

2


3.2.1 Cài đặt mơ hình......................................................................................... 58
3.3 Phương pháp vận hành..................................................................................... 60
3.4 Nội dung thí nghiệm .................................................................................... 62
3.4.1 Giai đoạn thích nghi.................................................................................. 62
3.4.2 Giai đoạn khảo sát chính ........................................................................... 62
3.5 Phương pháp lấy mẫu, phân tích và xử lý số liệu ......................................... 63
3.5.1 Phương pháp lấy mẫu ............................................................................... 63
3.5.2 Phương pháp phân tích.............................................................................. 63
3.5.2 Phương pháp xử lý số liệu......................................................................... 70
CHƯƠNG IV ....................................................................................................... 71
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................................... 71
4.1 Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi ........................................................... 71
4.2 Kết quả vận hành thí nghiệm 1 – SBR (OLR = 0.5 kg COD/m 3.ngày) ............. 73
4.2.1 pH............................................................................................................. 73
4.2.2 COD ......................................................................................................... 74
4.2.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 74
4.3 Kết quả vận hành thí nghiệm 2 – SBR (OLR = 0.75 kg COD/m3.ngày) .......... 76
4.3.1 pH............................................................................................................. 76
4.3.2 COD ......................................................................................................... 77
4.3.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 77
4.4 Kết quả vận hành thí nghiệm 3 – SBR (OLR = 1 kg COD/m3.ngày) ................ 79
4.4.1 pH............................................................................................................. 79
4.4.2 COD ......................................................................................................... 80

3

4.4.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 80
4.5 Kết quả vận hành thí nghiệm 4 – SBR (OLR = 1.25 kg COD/m3.ngày) ........... 82
4.5.1 pH............................................................................................................. 82
4.5.2 COD ......................................................................................................... 82
4.5.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 83
4.6 Kết quả vận hành thí nghiệm 5 – SBR (OLR = 1.5 kg COD/m 3.ngày) ............. 85
4.6.1 pH............................................................................................................. 85
4.6.2 COD ......................................................................................................... 86
4.6.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 86
4.6 Kết quả vận hành thí nghiệm 6 – SBR (OLR = 2.0 kg COD/m 3.ngày) ............. 88
4.7.1 pH............................................................................................................. 89
4.7.2 COD ......................................................................................................... 90
4.7.3 Các thông số N, P ..................................................................................... 90
4.8 Kết quả vận hành thí nghiệm 1b – SBMBBR (OLR = 0.5 kg COD/m 3.ngày) ... 92
4.8.1 pH và COD ............................................................................................... 92
4.8.2 Các thông số N, P ..................................................................................... 93
4.9 Kết quả vận hành thí nghiệm 2b – SBMBBR (OLR = 0.75 kg COD/m3.ngày) . 94
4.9.1 pH và COD ............................................................................................... 95
4.9.2 Các thông số N, P ..................................................................................... 95
4.10 Kết quả vận hành thí nghiệm 3b – SBMBBR (OLR = 1.0 kg COD/m3.ngày) . 97
4.10.1 pH và COD ............................................................................................. 97
4.10.2 Các thông số N, P ................................................................................... 98

4


4.11 Kết quả vận hành thí nghiệm 4b – SBMBBR (OLR = 1.25 kg COD/m 3.ngày)
.............................................................................................................................. 99
4.11.1 pH và COD ........................................................................................... 100

4.11.2 Các thông số N, P ................................................................................. 100
4.12 Kết quả vận hành thí nghiệm 5b – SBMBBR (OLR = 1.5 kg COD/m3.ngày)
............................................................................................................................ 102
4.12.1 pH và COD ........................................................................................... 102
4.12.2 Các thông số N, P ................................................................................. 103
4.13 Kết quả vận hành thí nghiệm 6b – SBMBBR (OLR = 2.0 kg COD/m3.ngày)
............................................................................................................................ 104
4.13.1 pH và COD ........................................................................................... 105
4.12.2 Các thông số N, P ................................................................................. 105
4.14 Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý giữa SBR và SBMBBR ......................... 107
4.14.1 So sánh hiệu quả xử lý COD ................................................................. 107
4.14.2 So sánh hiệu quả xử lý TKN ................................................................. 108
4.14.3 So sánh hiệu quả xử lý TP ..................................................................... 109
4.15 Kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu chất lượng bùn của SBR và SBMBBR ....... 110
4.16 Kết quả nghiên cứu sinh khối tích lũy trên giá thể........................................ 118
4.17 Vi sinh trong mơ hình SBR và SBMBBR .................................................... 120
4.18 Lựa chọn các thông số thiết kế vận hành tối ưu ............................................ 122
PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................. 123
Kết luận ........................................................................................................... 123
Kiến nghị ......................................................................................................... 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 125
5


CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ ............................. 128
PHỤ LỤC A ........................................................................................................ 139
PHỤ LỤC B ........................................................................................................ 142
PHỤ LỤC C ........................................................................................................ 145

6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STT

CHỮ
VIẾT TẮT

TIẾNG ANH

NGHĨA TIẾNG VIỆT

1

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

2

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

3

DO

Dissolve Oxygen

Oxy hòa tan

4

F/M

Food To Microorganism

Chỉ số thức ăn/sinh khối

5

HRT

Hydraulic Retention Time

Thời gian lưu nước

6

MLSS

Mixed Liquid Suspended Solid

Cặn lơ lửng của hỗn hợp

bùn hoạt tính

7

MLVSS

Mixed Liquid Volatile Suspended
Solid

Cặn lơ lửng bay hơi của
hỗn hợp bùn hoạt tính

8

OLR

Organic Loading Rate

Tải trọng hữu cơ

9

RBC

Rotating Biological Contactor

Bể sinh học tiếp xúc
quay

10

SBR

Sequencing batch reactor

Bể phản ứng theo mẻ

11

SBMBBR

Sequencing batch moving bed
biofilm reactor

Bể phản ứng theo mẻ kết
hợp giá thể di động

12

SVI

Sludge Volume Index

Chỉ số bùn lắng

13

SRT

Sludge Retention Time

Thời gian lưu bùn

14

TKN

Total Kjeldahl nitrogen

Tổng nitơ Kjeldahl

15

TP

Total Phosphorus

Tổng phospho

16

TF

Trickling Filter

Bể lọc sinh học

17

TSS

Total susplendid solid

Tổng chất rắn lơ lửng

7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Hiện trạng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản các tình miền Trung . 29
Bảng 2.2. Hiện trạng của ngành công nghiệp chế biến thủy sản các tình miền Nam ... 30
Bảng 2.3. So sánh tải trọng ơ nhiễm từ quy trình thủy sản và công nghiệp khác
trong khu vực sông Đồng Nai (DOSTE – HCMC và CEFINIA, 1998) ........................ 33
Bảng 2.4. Thành phần nước thải từ các phân xưởng chế biến thuỷ sản ....................... 33
Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tốc độc tăng trưởng đặc trưng tối đa của q
trình nitrate hóa ......................................................................................................... 45

Bảng 4.1. Bảng chỉ tiêu nước thải đầu vào ................................................................. 71
Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm mơ hình thích nghi ....................................................... 71
Bảng 4.3. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 1............................................................... 73
Bảng 4.4. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 2 - SBR..................................................... 76
Bảng 4.5. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 3 - SBR..................................................... 79
Bảng 4.6. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 4 - SBR..................................................... 82
Bảng 4.7. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 5 - SBR..................................................... 85
Bảng 4.8. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 5 - SBR..................................................... 89
Bảng 4.9. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 1b - SBMBBR ........................................... 92
Bảng 4.10. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 2b - SBMBBR ......................................... 94
Bảng 4.11. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 2c - SBMBBR ......................................... 97
Bảng 4.12. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 4b - SBMBBR ......................................... 99
Bảng 4.13. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 5b - SBMBBR ....................................... 102

Bảng 4.14. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm 6b - SBMBBR ....................................... 104

8


Bảng 4.15. Bảng tóm tắt kết quả thí nghiệm ............................................................. 107
Bảng 4.16. Bảng tóm tắt các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bùn ................................. 110
Bảng 4.17. Bảng tóm tắt các chỉ tiêu vi sinh ............................................................. 120
Bảng 4.18. Lựa chọn các thông số thiết kế vận hành tối ưu ...................................... 122

9


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Quy trình sản xuất cá tra, basa fillet đơng lạnh ........................................... 23
Hình 2.2. Tiếp nhận ngun liệu đầu vào .................................................................... 31
Hình 2.3. Nước thải chế biến thủy sản ........................................................................ 31
Hình 2.4. Sơ đồ cơng nghệ 1 xử lý nước thải thuỷ sản (Lâm Minh Triết, 2006) ........... 35
Hình 2.5. Sơ đồ cơng nghệ 2 xử lý nước thải thuỷ sản (Lâm Minh Triết, 2006) ........... 38
Hình 2.6. Quá trình các bước của SBR ....................................................................... 40
Hình 2.7. Cơ chế chuyển hóa amoni ở vi khuẩn Nitrosomonas europaea .................... 44
Hình 2.8. Cơ chế chuyển hóa của vi khuẩn khử nitrat ................................................. 46
Hình 2.9. Q trình chuyển hóa phospho bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí/thiếu
khí .............................................................................................................................. 50
Hình 2.10. Một số loại giá thể .................................................................................... 52
Hình 2.11. Các quá trình xử lý trên giá thể................................................................. 52
Hình 2.12. Hiệu quả xử lý nitơ ứng dụng SBMBBR của H. Helness và các cộng sự
năm 2001.................................................................................................................... 53
Hình 2.13. Mơ hình nghiên cứu SBMBBR của Suntud Sirianuntapiboon và các cộng
sự năm 2005 ............................................................................................................... 54

Hình 2.14. Mơ hình nghiên cứu của JieYing Jing và các cộng sự năm 2008 ............... 55
Hình 2.15. Mơ hình nghiên cứu SBMBBR của S.Sirianuntapiboon năm 2005 ............. 55

Hình 3.1. Giá thể K3 và K1 ........................................................................................ 58
Hình 3.2. Mơ hình thí nghiệm bằng hình vẽ ................................................................ 59
Hình 3.3. Mơ hình thí nghiệm lúc chưa vận hành ....................................................... 60
Hình 3.4. Mơ hình thí nghiệm khi đã vận hành ........................................................... 60
10


Hình 4.1. Hiệu suất xử lý COD ở giai đoạn vận hành thích nghi ................................ 72
Hình 4.2. pH ở giai đoạn vận hành thích nghi ............................................................ 72
Hình 4.3. MLSS, MLVSS ở giai đoạn vận hành thích nghi .......................................... 72
Hình 4.4. pH ở thí nghiệm 1 ....................................................................................... 73
Hình 4.5. COD ở thí nghiệm 1 .................................................................................... 74
Hình 4.6. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 1.......................................................................... 75
Hình 4.7. NO3- ở thí nghiệm 1..................................................................................... 75
Hình 4.8. TP ở thí nghiệm 1 ........................................................................................ 75
Hình 4.9. pH ở thí nghiệm 1 ....................................................................................... 76
Hình 4.10. COD ở thí nghiệm 2 .................................................................................. 77
Hình 4.11. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 2........................................................................ 77
Hình 4.12. NO3- ở thí nghiệm 2 ................................................................................... 78
Hình 4.13. TP ở thí nghiệm 2...................................................................................... 78
Hình 4.14. pH ở thí nghiệm 3 ..................................................................................... 79
Hình 4.15. COD ở thí nghiệm 3 .................................................................................. 80
Hình 4.16. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 3........................................................................ 81
Hình 4.17. NO3- ở thí nghiệm 3 ................................................................................... 81
Hình 4.18. TP ở thí nghiệm 3...................................................................................... 81
Hình 4.19. pH ở thí nghiệm 4 ..................................................................................... 82
Hình 4.20. COD ở thí nghiệm 4 .................................................................................. 83

Hình 4.21. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 4........................................................................ 83
Hình 4.22. NO3- ở thí nghiệm 4 ................................................................................... 84

11


Hình 4.23. TP ở thí nghiệm 4...................................................................................... 84
Hình 4.24. pH ở thí nghiệm 5 ..................................................................................... 85
Hình 4.25. COD ở thí nghiệm 5 .................................................................................. 86
Hình 4.26. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 5........................................................................ 87
Hình 4.27. NO3- ở thí nghiệm 5 ................................................................................... 88
Hình 4.28. TP ở thí nghiệm 5...................................................................................... 88
Hình 4.29. pH ở thí nghiệm 6 ..................................................................................... 89
Hình 4.30. COD ở thí nghiệm 5 .................................................................................. 90
Hình 4.31. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 6........................................................................ 90
Hình 4.32. NO3- ở thí nghiệm 6 ................................................................................... 91
Hình 4.33. TP ở thí nghiệm 6...................................................................................... 91
Hình 4.34. pH ở thí nghiệm 1b.................................................................................... 92
Hình 4.35. COD ở thí nghiệm 1b ................................................................................ 92
Hình 4.36. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 1b ...................................................................... 93
Hình 4.37. NO3- ở thí nghiệm 1b ................................................................................. 94
Hình 4.38. TP ở thí nghiệm 1b .................................................................................... 94
Hình 4.39. pH ở thí nghiệm 2b.................................................................................... 95
Hình 4.40. COD ở thí nghiệm 2b ................................................................................ 95
Hình 4.41. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 2b ...................................................................... 96
Hình 4.42. NO3- ở thí nghiệm 2b ................................................................................. 96
Hình 4.43. TP ở thí nghiệm 2b .................................................................................... 96
Hình 4.44. pH ở thí nghiệm 3b.................................................................................... 97
Hình 4.45. COD ở thí nghiệm 3b ................................................................................ 97

12


Hình 4.46. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 3b ...................................................................... 98
Hình 4.47. NO3- ở thí nghiệm 3b ................................................................................. 99
Hình 4.48. TP ở thí nghiệm 3b .................................................................................... 99
Hình 4.49. pH ở thí nghiệm 4b.................................................................................. 100
Hình 4.50. COD ở thí nghiệm 4b .............................................................................. 100
Hình 4.51. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 4b .................................................................... 101
Hình 4.52. NO3- ở thí nghiệm 4b ............................................................................... 101
Hình 4.53. TP ở thí nghiệm 4b .................................................................................. 101
Hình 4.54. pH ở thí nghiệm 5b.................................................................................. 102
Hình 4.55. COD ở thí nghiệm 5b .............................................................................. 102
Hình 4.56. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 5b .................................................................... 103
Hình 4.57. NO3- ở thí nghiệm 5b ............................................................................... 104
Hình 4.58. TP ở thí nghiệm 5b .................................................................................. 104
Hình 4.59. pH ở thí nghiệm 6b.................................................................................. 105
Hình 4.60. COD ở thí nghiệm 6b .............................................................................. 105
Hình 4.61. TKN, NH4+ ở thí nghiệm 6b .................................................................... 105
Hình 4.62. NO3- ở thí nghiệm 6b ............................................................................... 106
Hình 4.63. TP ở thí nghiệm 6b .................................................................................. 106
Hình 4.64. Hiệu quả xử lý COD giữa SBR và SBMBBR ............................................ 107
Hình 4.65. Hiệu quả xử lý TKN giữa SBR và SBMBBR............................................. 108
Hình 4.66. Hiệu quả xử lý TP giữa SBR và SBMBBR ............................................... 109
Hình 4.67. MLSS mơ hình SBR ................................................................................. 112
Hình 4.68. SRT mơ hình SBR .................................................................................... 112

13

Hình 4.69. SVI mơ hình SBR ..................................................................................... 112
Hình 4.70. F/M mơ hình SBR .................................................................................... 112
Hình 4.71. MLSS mơ hình SBMBBR ......................................................................... 113
Hình 4.72. SRT mơ hình SBMBBR ............................................................................ 113
Hình 4.73. SVI mơ hình SBMBBR ............................................................................. 113
Hình 4.74. F/M mơ hình SBMBBR ............................................................................ 113
Hình 4.75. MLSS 2 mơ hình SBR và SBMBBR .......................................................... 114
Hình 4.76. SRT 2 mơ hình SBR và SBMBBR ............................................................. 114
Hình 4.77. SVI 2 mơ hình SBR và SBMBBR .............................................................. 114
Hình 4.78. F/M 2 mơ hình SBR và SBMBBR............................................................. 114
Hình 4.79. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý theo thời gian – SBR .............................. 115
Hình 4.80. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý theo thời gian – SBMBBR....................... 116
Hình 4.81. Lượng sinh khối trên bể phản ứng qua các thí nghiệm ............................ 119
Hình 4.82. Lượng sinh khối trên bề mặt giá thể theo thời gian.................................. 119
Hình 4.83. Lượng sinh khối trên bề mặt giá thể theo thời gian.................................. 120

14


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong các ngành sản xuất trọng điểm và chiếm giá trị xuất khẩu của Việt Nam,
ngành chế biến và xuất khẩu thủy sản ngày càng có giá trị xuất khẩu lớn. Bên cạnh
đó, vấn đề bảo vệ môi trường đối với ngành chế biến thủy sản luôn là một nhu cầu
cấp thiết và liên tục để đảm bảo cho việc phịng ngừa và giảm thiểu ơ nhiễm môi
trường, hướng đến mục tiêu phát triển bền vững .
Ngành chế biến thủy sản cơ bản là một ngành nông nghiệp vì vậy nhu cầu về nước
và nguyên liệu sản xuất ln là yếu tố cơ bản nhất, vì vậy ngành chế biến này luôn
tiềm tàng khả năng gây ô nhiễm lớn đến môi trường đặc biệt là sự phát sinh nước
thải hữu cơ nồng độ cao.
Đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình bể phản ứng theo mẻ kết hợp với giá thể

di động (SBMBBR) trong xử lý nước thải thủy sản” đã được nghiên cứu với 6 tải
trọng 0.5; 0.75; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0 kg COD/m3.ngày trên mô hình bể phản ứng theo
mẻ (SBR) truyền thống và mơ hình SBMBBR sử dụng giá thể di động K3 với 5
bước bao gồm làm đầy, phản ứng thiếu khí, phản ứng hiếu khí, lắng, nghỉ và xả bùn
ứng với thời gian lưu nước là 0.25h, 3h, 15h, 1.5 và 0.25h. Nghiên cứu cho kết quả
khả quan với lượng sinh khối bám tốt trên giá thể sau thời gian 2 – 5 tuần, các chỉ
số về chất lượng bùn đối với MLSS và SRT cao hơn, chỉ số F/M và SVI thấp hơn so
với mơ hình truyền thống SBR. Khả năng xử lý COD, TKN, TP của SBMBBR cao
hơn SBR từ 1 – 2, 4 – 8, 12 – 14% với hiệu quả xử lý COD cao hơn 97%, TKN cao
hơn 68% và TP cao hơn 68% khi hệ thống vận hành với tải trọng tối ưu 1500 ± 42.8
g COD/m3.ngày tương ứng với COD, TKN và TP đầu ra là 34.2 ± 2.4, 48.2 ± 2.0 và
5.9 ± 1.0 mg/l. Lượng sinh khối trên một đơn vị khối lượng giá thể là 17 – 34%.

15


ABSTRACT
In the importance of manufacturing industry and high export value of Vietnam, the
fishery process and export is increasing large export value. Besides that, the issue of
environmental protection for the fishery processing industry is always necessary
and continuous to ensure for the prevention and reduce environmental pollution
aims to sustainable development.
The fishery processing industry is agriculture with the demand for water and raw
materials are always the most basic element, so this processing is potentially to get
pollution especially is the generation of high concentration organic wastewater.
The theme “Experimental research on sequencing batch moving bed biofilm reactor
(SBMBBR) system in fishery wastewater treatment” with 6 organic loading rates
0.5; 0.75; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0 kg COD/m3.day using K3 media with 5 steps include
fill 0.25h, anoxic 3h, aeration 15h, settle 1.5h and discharge 0.25h. Research results
are good with the biomass increase on media surfaces after a period of 2 – 5 weeks,

the sludge quality indicators for higher MLSS and SRT values, F/M and SVI values
lower than the traditional model of SBR. The COD removal, TKN removal and TP
removal efficiencies of the SBMBBR is about 1 – 2, 4 – 8 and 12 – 14% higher than
that of the SBR with the removal efficiency of the SBMBBR was higher than 97%
(COD), 68% (TKN), 68% (TP) even when the system was operated under an
optimum organic loading of 1500 ± 42.8 g COD/m3.d. The effluent COD, TKN and
TP were 34.2 ± 2.4, 48.2 ± 2.0 and 5.9 ± 1.0 mg/l. The biomass/media was 17 –
34%.

16


LỜI CAM ĐOAN
Tôi tên là Nguyễn Văn Hạnh, là học viên cao học chun ngành Cơng nghệ Mơi
trường, khóa học 2010. Tơi xin cam đoan:
 Cơng trình nghiên cứu này do chính tơi thực hiện tại phịng thí nghiệm Khoa Mơi
trường, trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
 Các số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố ở các
nghiên cứu của tác giả khác hay trên bất kỳ phương tiện truyền thơng nào.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong Luận văn tốt nghiệp
của mình.

Học viên

Nguyễn Văn Hạnh

17


CHƯƠNG I

MỞ ĐẦU
1.1 Tính cần thiết của đề tài
Trong bối cảnh nền kinh tế đang phát triển nhanh của Việt Nam, các ngành chế biến
và xuất khẩu nông sản thực phẩm, thủy sản đang đóng vai trị chủ đạo trong phát
triển kinh tế trong đó có thủy sản. Xuất khẩu thủy sản trong năm 2011 đứng thứ 3
trong các nhóm ngành xuất khẩu hàng đầu trong nước đạt doanh thu trên 5 tỷ USD
sau dệt may và dầu thô. Ngành chế biến thủy sản trong nước đã và đang tạo được
những dấu ấn trong xuất khẩu sang nước ngoài với các sản phẩm phong phú, đa
dạng, đáp ứng nhu cầu các thị trường khó tính. Theo Quyết định số 10/2006/QĐTTg của Thủ tướng chính phủ, phê chuẩn kế hoạch phát triển chung của ngành công
nghiệp chế biến thủy sản và định hướng tới năm 2020. Đây là tiền đề và nền tảng
cho ngành công nghiệp thủy sản để phát triển mạnh mẽ trong những năm tới, như
là: xây dựng ngành công nghiệp thủy sản trở thành 1 ngành sản xuất hàng hóa mạnh
có khả năng cạnh tranh và đạt doanh thu xuất khẩu cao, khả năng tự đầu tư và phát
triển, và đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại những vùng
duyên hải và hải đảo.
Trong bối cảnh phát triển kinh tế hiện tại, nhiệm vụ đặt ra là phát triển kinh tế đi
đôi với bảo vệ môi trường đáp ứng các yêu cầu phát triển bền vững vì vậy đối với
ngành thủy sản cũng không ngoại lệ. Do đặc thù của ngành chế biến thủy sản phát
sinh lượng nước thải lớn trong các khâu sản xuất với các chất ô nhiễm khác nhau,
tải lượng ô nhiễm cao nên yêu cầu cấp thiết là nghiên cứu những mơ hình xử lý
nước thải triệt để với chi phí đầu tư và vận hành thấp.
Đối với nước thải thủy sản nói chung tồn tại các chất ơ nhiễm hóa lý, chất hữu cơ,
dinh dưỡng với các thơng số điển hình như nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngày
(BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), dầu mỡ (FOG).
Trong thành phần nước thải thủy sản đặc trưng là chỉ chứa các thành phần chất ô
nhiễm hữu cơ nguồn gốc tự nhiên.
18


Những hệ thống xử lý nước thải bằng sinh học thường được áp dụng trong xử lý

nước thải thủy sản chẳng hạn như q trình xử lý hiếu khí: hệ thống bể bùn hoạt
tính (Aerotank), hồ sinh học sục khí, bể lọc sinh học (TF), bể sinh học tiếp xúc quay
(RBC) hoặc xử lý kị khí (Suntud Sirianuntapiboon và cộng sự, 2006). Tuy nhiên
điểm hạn chế của những hệ thống xử lý sinh học này là thiếu xử lý với cơng đoạn
thiếu khí dẫn đến khó khăn đối với nồng độ nitơ. Thêm vào đó, đối với một hệ
thống xử lý nước thải thủy sản còn phụ thuộc vào loại cơng trình, chi phí đầu tư và
vận hành.
Bể phản ứng theo mẻ (SBR) là quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính với đặc điểm chỉ
sử dụng một bể phản ứng thường được ứng dụng trong xử lý nước thải hữu cơ
(Keller và cộng sự, 1997; Carucci và cộng sự, 1999; Laughlin và cộng sự, 1999).
Đối với bể SBR quá trình xử lý sẽ bao gồm các quá trình thiếu khí, hiếu khí, lắng và
xả nước sau xử lý tuy nhiên các hệ thống SBR có một khác biệt quan trọng là các
quá trình được thực hiện trong cùng một bể phản ứng. Bể SBR được ứng dụng để
xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao vì hệ thống tạo điều kiện thuận lợi cho cả hai
quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa (Metcalf và Eddy, 1991; Sirianuntapiboon,
2000).
Các cơng trình xử lý sinh học với các loại giá thể đang được ứng dụng rộng rãi
nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của các hệ thống hiện tại. Ưu điểm của giá thể sinh
học là nâng cao sinh khối bùn, chất lượng bùn cũng như tốc độ xử lý ở cộng đồng
sinh khối trên bề mặt giá thể.
Đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình bể phản ứng theo mẻ kết hợp với giá thể
di động (SBMBBR) trong xử lý nước thải thủy sản” được thực hiện với mục đích
kết hợp các giải pháp xử lý nước thải trong cùng một bể phản ứng có thể xử lý nước
thải nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng nhằm giảm chi phí xử lý so với các cơng
trình trước đó nhằm góp phần vào nâng cao giá trị sản xuất của các doanh nghiệp
chế biến thủy sản.

19

Trên cơ sở từ nghiên cứu, có khả năng áp dụng hệ thống triển khai vào quy mô thực
tế.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
-

Xác định tải trọng tối ưu để đạt hiệu suất xử lý COD, TKN, TP cao nhất trong
mô hình nghiên cứu SBMBBR so với SBR.

-

Đánh giá lượng sinh khối trên khối lượng giá thể

-

Đánh giá các chỉ tiêu về chất lượng bùn của mơ hình nghiên cứu

-

Đánh giá hiệu quả xử lý của mơ hình đối với các chỉ tiêu COD, TKN, TP

-

Xác định thông số thiết kế và vận hành cơng trình thực tế

1.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
1.3.1 Phạm vi nghiên cứu:
Nước thải thủy sản chứa thành phần hữu cơ (BOD5, COD) và dinh dưỡng (N, P)
cao.
1.3.2 Đối tượng nghiên cứu:
Nước thải thủy sản lấy tại một cơ sở chế biến thủy sản nhỏ tại chợ Bà Hạt, Quận 10,

Tp HCM.
1.4 Nội dung nghiên cứu
Đề tài được tiến hành trên 2 mơ hình nghiên cứu liên tiếp nhau:
-

Nghiên cứu 1: Mơ hình xử lý nước thải ứng dụng SBR truyền thống.

-

Nghiên cứu 2: Mô hình xử lý nước thải với giá thể di động K3 trên nền bể SBR
truyền thống
+ Nghiên cứu hiệu quả xử lý của 2 mơ hình SBR và SBMBBR với 6 tải trọng
0.5; 0.75; 1.0; 1.25; 1.5; 2.0 kg COD/m3.ngày với thời gian lưu nước 20h tương
ứng với các bước làm đầy 0.25h, phản ứng thiếu khí 3h, phản ứng hiếu khí 15h,
lắng 1.5h, nghỉ và xả bùn ứng 0.25h.
+ Nghiên cứu khả năng bám dính và sinh khối vi sinh trên bề mặt giá thể K3

20


+ Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bùn của 2 mơ hình
+ So sánh kết quả đạt được của 2 nghiên cứu
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Tham khảo, tổng hợp số liệu về thành phần tính chất nước thải thủy sản theo các tài
liệu trong và ngoài nước. Tìm hiểu nghiên cứu các cơng nghệ xử lý nước thải thủy
sản, những nghiên cứu đã được thực hiện trong và ngồi nước.
Thu thập, tìm hiểu các nghiên cứu đã được thực hiện về xử lý loại chất hữu cơ trong
nước thải thủy sản cũng như các cơng trình đã áp dụng trên thế giới về hệ thống
SBR và hệ thống SBR có giá thể để có cơ sở và phương hướng nghiên cứu ứng
dụng ở Việt Nam.

1.5.1 Phương pháp lấy mẫu
Mẫu nước thải được lấy theo TCVN 6663-1:2011 Chất lượng nước. Lấy mẫu. Phần
1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và Kỹ thuật lấy mẫu và TCVN 5999:1995
Chất lượng nước – lấy mẫu – Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được nghiên cứu trong suốt quá trình xử
lý: pH, BOD5, COD, TKN, NH4+, NO3Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bùn: MLSS, F/M, SVI, SRT được được nghiên cứu
định kỳ trong quá trình xử lý.
1.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình
Mơ hình nghiên cứu được chế bằng nhựa trong suốt, đảm bảo các điều kiện sinh
trưởng cũng như hoạt động của vi sinh trong nghiên cứu. Nước thải thực cung cấp
chạy cho mơ hình nghiên cứu. Các mẫu phân tích được lấy từ đầu vào và đầu ra của
mơ hình.

21