Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu qua xử lý chất hữ cơ tại hệ thống xử lý nhà máy chế biến thủy sản bắc đẩu (tt)

Có rất nhiều thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải chế biến thủy sản nhưng hiện tại các nhà máy nằm trong KCN tập trung chính vào chất hữu cơ COD và trước khi đấu nối vào hệ thống

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội bộ

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN VĂN QUANG

Phản biện 1: TS PHAN NHƯ THÚC

Phản biện 2: TS NGUYỄN XUÂN CƯỜNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp

thạc sĩ Kỹ thuật môi trường tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày

15 tháng 07 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Học liệu và truyền thông tại Trường Đại học Bách

khoa - Đại học Đà Nẵng

 Thư viện Khoa Môi trường, Trường Đại học Bách khoa -

ĐHĐN

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tại thành phố Đà Nẵng, ngành chế biến thủy sản một trong những ngành trọng điểm được tập trung đầu tư để thúc đẩy phát triển kinh tế của thành phố với khu công nghiệp Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng là một trong bốn khu công nghiệp lớn Tại đây, nước thải phát sinh từ các nhà máy và cơ sở sản xuất trong khu công nghiệp được xử lý sơ bộ hoặc triệt để với quy mô và hiệu suất xử lý khác nhau sau đó được đấu nối

về trạm xử lý nước thải Sơn Trà Có rất nhiều thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải chế biến thủy sản nhưng hiện tại các nhà máy nằm trong KCN tập trung chính vào chất hữu cơ COD và trước khi đấu nối vào hệ thống thoát nước chung của KCN phải xử lý cục bộ theo hợp đồng đã ký kết với Daizico Chi phí tính giá xử lý nước thải được tính dựa trên nồng độ chất ô nhiễm COD và lưu lượng thải của mỗi doanh nghiệp tại KCN nên chỉ tập trung chính vào việc xử lý các chất hữu cơ COD Công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng chủ yếu

là công nghệ xử lý sinh hóa hiếu khí, đặc biệt là công nghệ xử lý Aeroten – lắng và công nghệ SBR [2]

Nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu nằm trong KCN Dịch vụ thủy sản Đà Nẵng, nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất sau khi được

xử lý thì phải đấu nối đưa về trạm xử lý nước thải Sơn Trà Hiện tại chế độ thải của nhà máy không ổn định do lưu lượng dao động lớn trong khoảng 300 – 1.200m3/ngày đêm, thay đổi theo lượng nguyên liệu trong ngày và theo mùa nên việc duy trì chất lượng nước sau xử

lý đáp ứng yêu cầu xả thải theo hợp đồng đã ký kết với ban quản lý KCN gặp nhiều khó khăn Mặt khác, nước thải phát sinh của nhà máy chủ yếu từ quá trình chế biến chả cá (surimi) có nồng độ chất hữu cơ

theo COD cao, dao động trong khoảng 4.000 – 5.200 mg/L [3], có thể

là nguyên nhân dẫn đến sự quá tải và làm giảm hiệu quả xử lý của công trình xử lý sinh học Do đó, chất lượng nước đầu ra có nồng độ chất hữu cơ theo COD cao, vượt mức quy định của ban quản lý KCN dẫn đến nhà máy bị khống chế về lưu lượng xả thải Thêm vào đó, cán

bộ vận hành của nhà máy chỉ vận hành theo kinh nghiệm, chưa có quy trình vận hành bể sinh hóa hiếu khí khi có sự thay đổi về tải lượng chất bẩn nên thường xuyên xảy ra sự cố, hoạt động không ổn định và chất lượng nước sau khi xử lý vượt mức quy định nhiều lần có thể gây nên hiệu ứng dây chuyền, gây quá tải trạm xử lý nước thải tập trung

Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ tại hệ thống

xử lý nước thải Nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu” đã được lựa

chọn làm luận văn tốt nghiệp

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1 Đối tượng

Nước thải chế biến thủy sản và công trình sinh hóa hiếu khí với chế

độ sục khí kéo dài và xả nước theo đợt (SBR) tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu - Khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

Bổ sung thêm các tài liệu tham khảo về thông số vận hành quy mô phòng thí nghiệm của công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng quá trình sinh hóa hiếu khí với chế độ sục khí kéo dài và xả nước theo đợt

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Các kết quả thực nghiệm và số liệu thu được có thể sử dụng để đề xuất các phương án vận hành khi thay đổi tải trọng chất hữu cơ cho hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu Giúp giảm áp lực cho cán bộ vận hành hệ thống XLNT của nhà máy với khả năng vận hành công trình sinh hóa hiếu khí (SBR) hoạt động ổn định khi có sự dao động về tải lượng chất bẩn trong quá trình sản xuất Nâng cao hiệu quả xử lý nhằm đáp ứng được yêu cầu xả thải của ban quản lý khu công nghiệp và giúp cho nhà máy giải quyết được vấn đề sản xuất không bị gián đoạn Có thể áp dụng cho các nhà máy

có quy mô, loại hình sản xuất tương tự

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát về khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

1.1.1 Giới thiệu chung

a) Vị trí địa lý:

b) Đặc điểm khí hậu

c) Doanh nghiệp trong khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà nẵng d) Nguồn và lượng nước thải

e) Tính chất, thành phần của nước thải chế biến thủy sản

Nước thải chế biến thủy sản thường có các thành phần ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn thải cho phép nhiều lần Để nghiên cứu tính chất, thành phần nước thải cần nắm vững dây chuyền công nghệ của quy trình sản xuất cũng như biết được tình hình sử dụng và thải nước của từng công đoạn Từ đó mới xác định được tính chất, thành phần nước thải của từng công đoạn, từng dây chuyền, từng phân xưởng và của toàn nhà máy

Thành phần nước thải của một số loại hình chế biến thủy sản được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1 1: Thành phần nước thải chế biến thủy sản [1]

vị

Nồng độ Tôm

đông lạnh

Cá da trơn (tra, basa)

Thủy sản đông lạnh hỗn hợp

Dựa vào bảng số liệu trên cho thấy thành phần nước thải phát sinh

từ chế biến thủy sản có nồng độ chất hữu cơ (COD, BOD5), chất rắn

lơ lửng (SS), tổng nitơ, photpho cao Tỷ lệ BOD5/CODtừ 0,6 đến 0,9 cho thấy, nước thải có khả năng phân hủy sinh học cao

1.1.2 Hiện trạng quản lý và thu gom xử lý nước thải KCN DVTS

a) Công nghệ xử lý sinh học kỵ khí dòng chảy ngược (UASB)

b) Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aeroten) c) Công nghệ xử lý sinh học với chế độ sục khí kéo dài và xả nước theo đợt (SBR)

1.2 Khái quát về nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

1.2.1 Giới thiệu về nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

a) Vị trí địa lý

b) Đặc điểm nguồn thải

1.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

1.2.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

a) Công suất thiết kế

b) Phương pháp xử lý áp dụng

c) Công nghệ xử lý

Hình 1 1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ d) Kích thước các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải nhà máy Bắc Đẩu[3]

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải chế biến thủy sản và quá trình sinh hóa hiếu khí (SBR) tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu - Khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Đánh giá hiệu quả xử lý và chế độ vận hành công trình SBR tại hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

a) Thu thập thông tin và các tài liệu liên quan

Các thông tin, tài liệu về hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu thu thập bao gồm:

­ Các số liệu về lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ theo COD xả thải và chế độ vận hành hệ thống xử lý của nhà máy

­ Bản vẽ mặt bằng, mặt cắt của hệ thống xử lý nước thải và các tài liệu liên quan khác

b) Khảo sát, đánh giá đặc điểm nước thải của quá trình chế biến thuỷ sản

­ Xác định vị trí lấy mẫu, quy trình lấy mẫu, bảo quản mẫu và kế hoạch phân tích các thông số chất lượng nước

­ Mẫu bao gồm mẫu nước thải từ quá trình sơ chế và quá trình sản xuất surimi Lấy tại vị trí B1-Hố gom đầu vào

- Mẫu sau khi lấy được bảo quản và phân tích theo các phương pháp tiêu chuẩn Các thông số phân tích bao gồm: pH, độ kiềm, TSS, BOD5, COD, N-NH4+, tổng nitơ, tổng phốtpho

­ Xử lý số liệu và đánh giá kết quả

­ Mẫu được lấy trong khoảng thời gian từ 11/2021 đến 12/2021 (5 đợt lấy mẫu)

c) Khảo sát, đánh giá quá trình sinh hoá hiếu khí xử lý chất hữu cơ

­ Khảo sát, đánh giá và xác đinh các thông số chất lượng nước

­ Lấy mẫu tại 03 vị trí: B2-Đầu vào trước bể SBR, B3- Mẫu bùn bể SBR, B4- đầu ra sau xử lý

­ Mẫu được lấy bảo quản và phân tích theo các phương pháp tiêu chuẩn hiện hành Các thông số phân tích bao gồm: độ kiềm, TSS, MLSS, MLVSS, BOD5, COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-

­ Xử lý số liệu và đánh giá các thông số vận hành quá trình sinh hoá

­ Thời gian tiến hành khảo sát lấy mẫu liên tục trong 04 chu kỳ hoạt động của 03 bể SBR

2.2.2 Xác định các thông số vận hành quá trình sinh hóa hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ bằng mô hình quy mô phòng thí nghiệm

2.2.2.1 Thiết lập mô hình

- Thiết lập mô hình tại phòng thí nghiệm

Mô hình thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm, mô hình gồm: Bể phản ứng có dung tích hữu ích 7L, hệ thống cấp khí gồm thiết bị cấp khí và đá bọt khí để cấp khí cho quá trình vận hành, nhằm duy trì đảm bảo lượng oxy hòa tan (DO) trong giai đoạn sục khí của bể phản ứng luôn luôn lớn hơn 2mg/L, bộ đồng hồ hẹn giờ

Hình 2 1: (a) Thiết lập bình phản ứng; (b) Sơ đồ nguyên lý 2.2.2.2 Vận hành mô hình thực nghiệm

Vận hành mô hình bao gồm các thực nghiệm:

Thực nghiệm 1: Mô phỏng quá trình vận hành công trình sinh hóa hiếu

khí với chế độ sục khí kéo dài và xả nước theo đợt (SBR) tại nhà máy bằng mô hình quy mô phòng thí nghiệm

- Khởi động quá trình công nghệ để xác định các thông số cơ bản của quá trình sinh hoá hiếu khí: Thực nghiệm mô phỏng quá trình vận hành bể SBR với các thông số tương đương với nhà máy Thực nghiệm tiến hành với 1 bể phản ứng có dung tích hữu ích 7L Bùn hoạt tính cho vào bể có nồng độ bùn (MLVSS) khoảng 7,5 ÷ 8g/l và nước thải sau bể UASB có nồng độ chất hữu cơ theo COD khoảng 1.060 ÷ 1.380mg/l Nạp vào 1,5L nước thải sau bể UASB ứng với tải trọng khối lượng khoảng 0,1 (gCOD/gbùn/ngđ); với chu kỳ vận hành 8 giờ

- Vận hành liên tục 6 mẻ phản ứng và xác định các thông số vận hành là nồng độ bùn (MLSS, MLVSS), tải trọng khối lượng và hiệu suất xử lý Phân tích các thông số chất lượng nước bao gồm: pH, độ kiềm, chất rắn lơ lửng (TSS), chất hữu cơ (COD, BOD5) và chất dinh dưỡng (N-NH4+, P-PO43-)

- Tổng hợp và xử lý số liệu phân tích để đánh giá kết quả

Hình 2 2: (a) Mô hình thực nghiệm 1; (b) Mẫu nước sau xử lý;(c)

Mẫu bùn trước 30 phút; (d) Mẫu bùn sau 30 phút

Thực nghiệm 2: Xác định các thông số vận hành quá trình sinh hóa

hiếu khí bằng mô hình quy mô phòng thí nghiệm

- Trên cơ sở các số liệu, kết quả và đánh giá từ thực nghiệm 1 thì xác định được các thông số cần điều chỉnh trong thực nghiệm 2

- Khởi động quá trình công nghệ để xác định các thông số của quá trình sinh hoá hiếu khí: Thực nghiệm tiến hành với 03 bể phản ứng có dung tích hữu ích 7L Bùn hoạt tính cho vào 03 bể có nồng độ bùn (MLVSS) khoảng 3 ÷ 3,5g/l và nước thải sau bể UASB có nồng độ chất hữu cơ theo COD khoảng 1.060 ÷ 1.380mg/l Lượng nước thải sau bể UASB được nạp vào các bể lần lượt là 1,75L, 3,5L và 5,25L tương ứng với tải trọng khối lượng khoảng 0,3; 0,6 và 0,9 gCOD/gbùn/ngđ với chu kỳ vận hành 8 giờ

- Vận hành liên tục 6 mẻ phản ứng và xác định các thông số vận hành là nồng độ bùn (MLSS, MLVSS), tải trọng khối lượng và hiệu suất xử lý Phân tích các thông số chất lượng nước bao gồm: pH, độ kiềm, chất rắn lơ lửng (TSS), chất hữu cơ (COD, BOD5) và chất dinh dưỡng (N-NH4+, P-PO43-)

- Tổng hợp và xử lý số liệu phân tích để đánh giá kết quả

Hình 2 3: (a) Chuẩn bị bùn hoạt tính; (b) Mô hình thực nghiêm 2

2.2.3 Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ cho nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

- Đề xuất quy trình vận hành công trình sinh hóa hiếu khí nâng cao

hiệu quả xử lý chất hữu cơ

- Tính toán cải tạo công trình sinh học đề xuất cho nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

- Đề xuất biện pháp quản lý

2.3 Phương pháp

2.3.1 Phương pháp thống kê

Sử dụng phương pháp thống kê số liệu về hệ thống xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu và kiểm chứng bằng các số liệu khảo sát hiện trạng, được sử dụng trong quá trình thu thập, xử lý các số liệu, tài liệu và các thông tin liên quan đến lưu lượng, đặc điểm nước thải

2.3.2 Phương pháp khảo sát và tham vấn

Khảo sát hệ thống XLNT, hiện trạng hoạt động các công trình Thu thập thông tin thông qua hình thức phỏng vấn trực tiếp cán bộ quản lý, vận hành hệ thống làm cơ sở xác định và đánh giá các trở ngại trong

quá trình vận hành

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu

Sử dụng phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu trong quá trình lấy mẫu nước thải theo TCVN 6663-3:2008 tại hệ thống xử lý nước thải

của nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

2.3.4 Phương pháp phân tích

Sử dụng phương pháp phân tích để phân tích đặc điểm chất lượng nước và bùn theo các phương pháp tiêu chuẩn tại phòng thí nghiệm

Khoa Môi Trường, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng

2.3.5 Phương pháp mô hình phòng thí nghiệm

Phương pháp mô hình, sử dụng trong quá trình triển khai các nghiên cứu thực nghiệm, bao gồm thiết lập và vận hành mô hình để xác định các thông số vận hành của quá trình sinh hóa hiếu để đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ tại nhà máy chế biến

thủy sản Bắc Đẩu

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Đặc điểm nước thải chế biến thủy sản và công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy Bắc Đẩu

3.1.1 Đặc điểm nước thải chế biến thủy sản

a) Lưu lượng thải của nhà máy

Hình 3 1: Đồ thị thể hiện tổng lưu lượng thải các tháng trong 03

năm 2019-2021

Hình 3 2: Biểu đồ thể hiện lưu lượng thải lớn, nhỏ nhất và trung

bình các tháng trong năm 2019 - 2021 Kết luận:

- Tổng lưu lượng thải tại nhà máy trong các năm 2019, 2020 và 2021 lần lượt là 169.360; 164.450 và 144.770 m3/năm Giữa các ngày trong tháng có biên độ giao đông rộng trong khoảng từ 10 đến lớn nhất 1.330

m3/ngày

b) Tính chất, thành phần nước thải chế biến thủy sản

Kết quả phân tích chất lượng nước từ quá trình chế biến thuỷ sản (mẫu nước từ quá trình sơ chế và quá trình chế biến surimi được lấy tại hố gom B1) được thể hiện tại bảng sau

Bảng 3 1: Chất lượng nước từ quá trình chế biến thủy sản

- Với nồng độ chất dinh dưỡng (N, P) trong quá trình sơ chế và sản xuất Surimi lần lượt là T-N: 118 ÷ 428mg/L; 458 ÷ 501mg/L, T-P: 18

Hình 3 4: Đồ thị thể hiện tải lượng ô nhiễm CHC COD theo ngày Nhận xét: Tải lượng ô nhiễm CHC theo COD trong nước thải sơ chế

Nhận xét: Công nghệ XLNT đang được áp dụng tại nhà máy là phù

hợp Tuy nhiên, theo kết quả khảo sát thực tế tại nhà máy và số liệu thống kê từ [11] cho thấy: hiện tại, lượng nước thải sau công trình UASB không được đưa 100% vào công trình SBR mà chỉ có khoảng

270 ÷ 405 m3 được đưa vào công trình SBR (tương ứng khoảng 31÷58

% tổng lưu lượng nước thải) và khoảng 42 ÷ 69% lưu lượng nước thải sau khi qua UASB sẽ được hòa trộn cùng với dòng nước sau bể SBR

để đưa vào hệ thống thoát nước của khu công nghiệp

b) Chất lượng nước sau xử lý

Hình 3 5: Đồ thị thể hiện nồng độ COD đầu ra từng ngày trong 03

năm 2019 -2021

Nhận xét: Kết quả số liệu thu thập cho thấy: Chất lượng nước đầu ra

với chất hữu cơ theo COD trong năm 2019-2021 có dao động rất lớn Chất hữu cơ theo COD có giá trị đầu ra lớn, nhỏ nhất và trung bình lần

lượt là 4.050; 55 và 566,8mg/L

3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý và chế độ vận hành công trình SBR tại hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

3.2.1 Điều kiện của quá trình sinh hoá hiếu khí

Bảng 3 2: Bảng thông số điều kiện môi trường

Nhận xét: Trong đợt khảo sát, các thông số điều kiện: nhiệt độ: 23,5 ÷

28,50C; pH = 6,5 ÷ 8,5; DO = 2,6 ÷6,03 (mg/l) So với yêu cầu về điều kiện môi trường cho quá trình sinh hoá sinh hoá tại bể SBR của hệ thống xử lý nước thải nhà máy Bắc Đẩu là đảm bảo

- Thông số bùn

Nhận xét: Qua đợt khảo sát, cho thấy thể tích bùn lắng sau 30 phút

(SV30) khoảng 270 ÷ 410ml/L Nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) khoảng 6,8 ÷ 10,3(g/l) Các thông số về bùn cho thấy bể SBR đang vận hành với nồng độ bùn cao