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

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



NGUYỄN NGỌC THÀNH

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đà Nẵng – 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



NGUYỄN NGỌC THÀNH

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

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường

Mã số : 8520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS TRẦN VĂN QUANG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các nội dung, số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và tin cậy

Tác giả luận văn

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

Học viên: NGUYỄN NGỌC THÀNH Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: Khóa: K41.KTM Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Tóm tắt: Nghiên cứu trình bày kết quả đánh giá hiện trạng vận hành bể Aeroten với chế độ sục

khí kéo dài và xả nước theo đợt (SBR) và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu

cơ tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu Kết quả khảo sát cho thấy công trình SBR đang vận hành với tải trọng khối lượng thấp 0,06 ÷ 0,11 gCOD/gMLVSS.ngđ; 0,018 ÷ 0,03 g N-

NH4+/gMLVSS.ngđ, tải trọng thể tích 0,5 ÷ 0,8 gCOD/m3.ngđ; 0,16 ÷ 0,21 gN-NH4+/m3.ngđ

và lưu lượng vào bể SBR là 270 ÷ 405 m3/ngđ Như vậy, tải lượng theo COD có khả năng xử

lý 338 ÷ 506kg/ngđ chỉ đáp ứng được khoảng 23 ÷ 34% tải lượng theo COD so với công suất của nhà máy

Thực nghiệm tại phòng thí nghiệm cho kết quả, bể SBR có khả năng tăng tải trọng lên 0,24

÷ 0,33 gCOD/gMLVSS.ngđ thì hiệu suất xử lý chất hữu cơ theo COD đạt được 74 ÷ 79% Kiến nghị cần phải thay đổi chế độ vận hành hiện tại với các thông số đã xác định ở phòng thí nghiệm tăng tải trọng khối lượng khoảng 0,24 ÷ 0,33 gCOD/gMLVSS.ngđ, nồng độ bùn MLVSS khoảng 3 ÷ 3,5g/L và lưu lượng vào bể SBR là 438 ÷ 655 m3/ngđ Theo đó, tải lượng theo COD sẽ có khả năng xử lý 548 ÷ 819kg/ngđ, đáp ứng được khoảng 37 ÷ 55% so với công suất của nhà máy

Từ khóa – Bùn hoạt tính; bể aeroten; tải trọng chất hữu cơ; xử lý nước thải; chế biến thủy sản ASSESSMENT OF THE CURRENT SITUATION AND PROPOSED MEASURES TO

IMPROVE THE EFFICIENCY OF ORGANICS TREATMENT IN THE

WASTEWATER TREATMENT SYSTEM OF BAC DAU FISHERY FACTORY Abstract: The study presents the results of assessing the current operating status of the

Aerotank with extended aeration and batch discharge (SBR) and proposes measures to improve the efficiency of the organic treatment in the wastewater treatment system of the Bac Dau fishery factory The results show that the SBR is working with low loading 0,06 ÷ 0,11 gCOD/gMLVSS.day, 0,018 ÷ 0,03 gN-NH4+/g MLVSS.day, loading volume 0,5 ÷ 0,8 gCOD/m3.day; 0,16 ÷ 0,21 gN-NH4+/m3.day, and the flow into the SBR tank is 270 ÷ 405m3/day Hence, the COD load capable of handling 338 ÷ 506kg/day only meets about 23 ÷ 34% of the COD load compared with the factory capacity

Experiments in the laboratory showed that the SBR tank was capable of increasing the load

by 0.24 ÷ 0.33 gCOD/gMLVSS.ngd and the COD treatment efficiency of organic matter was

74 ÷ 79%

It is recommended to change the current operating mode with the parameters determined in the laboratory by increasing the mass load to about 0,24 ÷ 0,33 gCOD/gMLVSS.day, the MLVSS sludge concentration to about 3,0 ÷ 3,5g/L, and the flow into the SBR tank is 438 ÷ 655m3/day Accordingly, the COD load capable of handling 548 ÷ 819kg/day meets approximately 37 ÷ 55% of the COD load compared with the factory capacity

Key words – Activated sludge; SBR; organic matter loading; wastewater treatment, seafood

processing

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG viii

CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

1.1.Khái quát về khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng 4

1.1.1 Giới thiệu chung 4

1.1.2 Hiện trạng quản lý và thu gom xử lý nước thải KCN DVTS Đà Nẵng 12

1.1.3 Các công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp sinh học 14

1.2.Khái quát về nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 17

1.2.1 Giới thiệu về nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 17

1.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 19

1.2.3 Hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 20

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Nội dung nghiên cứu 27

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 27

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 30

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 32

2.3 Phương pháp 32

2.3.1 Phương pháp thống kê 32

2.3.2 Phương pháp khảo sát và tham vấn 33

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 33

2.3.4 Phương pháp phân tích 33

2.3.5 Phương pháp mô hình phòng thí nghiệm 34

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Đặc điểm nước thải chế biến thủy sản và công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy Bắc Đẩu 35

3.1.1 Đặc điểm nước thải chế biến thủy sản 35

3.1.2 Công nghệ xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 41

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 42

3.2.1 Điều kiện của quá trình sinh hoá hiếu khí 42

3.2.2 Hiện trạng vận hành của quá trình sinh hoá hiếu khí 43

3.3.Kết quả thực nghiệm 51

3.3.1 Kết quả 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 51

3.2.2 Kết quả thực nghiệm 2: Xác định các thông số vận hành quá trình sinh hóa hiếu khí bằng mô hình quy mô phòng thí nghiệm 53

3.4 Đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ cho nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 59

3.4.1 Đề xuất quy trình vận hành công trình sinh hóa hiếu khí nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ 59

3.4.2 Tính toán công trình sinh học đề xuất cho HTXLN nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 61

3.4.3 Đề xuất biện pháp quản lý 62

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Vị trí khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng 4

Hình 1 2 Vị trí các nhà máy trong phạm vi KCN DVTS Đà Nẵng 5

Hình 1 3: Mục đích sử dụng nước và các loại chất thải, nước thải phát sinh từ dây chuyền chế biến sản phẩm (a) Cá fillet; (b) Cá ngừ đóng hộp; (c) Tôm đông lạnh và (d) Surimi [4] 6

Hình 1 4: Biểu đồ thể hiện lưu lượng lớn và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN năm 2020 8

Hình 1 5: Biểu đồ thể hiện nồng độ chất hữu cơ lớn và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN năm 2020 11

Hình 1 6: Sơ đồ đấu nối thoát nước KCN 12

Hình 1 7: Sơ đồ hệ thống thoát nước các nhà máy trong KCN 13

Hình 1 8: Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng trong nước thải bằng phương pháp sinh hóa trong điều kiện hiếu khí 15

Hình 1 9: Sơ đồ quy trình đối với bể SBR hoạt động gián đoạn 16

Hình 1 10: Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ 17

Hình 1 11: Quá trình tổng hợp tế bào 17

Hình 1 12: Quá trình oxy hóa nội bào 17

Hình 1 13: Vị trí nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu 18

Hình 1 14: Sơ đồ quy trình sản xuất 19

Hình 1 15: Mục đích sử dụng nước và các loại chất thải, nước thải phát sinh từ quy trình chế biến sản phẩm (a) Công đoạn chế biến thô; (b) Quy trình chế biến cá nguyên con; (c) Quy trình chế biến mực khô và (d) Quy trình chế biến chả cá Surimi [3] 20

Hình 1 16 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 22

Hình 2 1:Vị trí lấy mẫu dòng vào hệ thống xử lý nước thải 27

Hình 2 2: Lấy mẫu nước thải: (a) dòng sơ chế và (b) dòng surimi 28

Hình 2 3: Vị trí lấy mẫu khảo sát quá trình sinh hóa hiếu khí 29

Hình 2 4: (a) Lấy mẫu đầu vào bể SBR; (b) Đo nhanh mẫu tại bể SBR; 29

Hình 2 5: (a) Thiết lập bình phản ứng; (b) Sơ đồ nguyên lý của mô hình 30 Hình 2 6: (a) Mô hình thực nghiệm 1; (b) Mẫu nước sau xử lý;(c) Mẫu bùn trước 30

Hình 2 7: (a) Chuẩn bị bùn hoạt tính; (b) Mô hình thực nghiêm 2 32

Hình 3 1: Đồ thị thể hiện tổng lưu lượng thải các tháng trong 03 năm 2019-2021 35

Hình 3 2: Biểu đồ thể hiện lưu lượng thải lớn, nhỏ nhất và trung bình các tháng trong năm 2019 - 2021 36

Hình 3 3: Đồ thị thể hiện lưu lượng tháng thải lớn, nhỏ nhất trong 03 năm 2019 -2021 36

Hình 3 4: Đồ thị thể hiện tổng lưu lượng thải và sản lượng sản xuất trong 03 năm 2019 - 2021 37

Hình 3 5: Đồ thị thể hiện lưu lượng theo ngày trong 03 năm 2019 -2021 37

Hình 3 6: Đồ thị thể hiện tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ COD theo ngày 39

Hình 3 7: Đồ thị thể hiện tải lượng ô nhiễm chất dinh dưỡng T-N theo ngày 39

Hình 3 8: Đồ thị thể hiện tải lượng ô nhiễm chất hữu cơ COD theo ngày 39

Hình 3 9: Đồ thị thể hiện tải lượng ô nhiễm chất dinh dưỡng theo T-N 40

Hình 3 10: Đồ thị thể hiện nồng độ COD đầu ra từng ngày trong 03 năm 2019 -2021 41

Hình 3 11: (a) Trước lắng 30 phút; (b) Sau lắng 30 phút 43

Hình 3 12: pH đầu vào và ra của bể SBR 44

Hình 3 13: Độ kiềm đầu vào và ra của bể SBR 44

Hình 3 14: Giá trị TSS đầu vào và ra của bể SBR 44

Hình 3 15: Giá trị BOD 5 đầu vào và ra của bể SBR 45

Hình 3 16: Giá trị COD đầu vào và ra của bể SBR 45

Hình 3 17: Giá trị N-NH 4 + đầu vào và ra của bể SBR 46

Hình 3 18: Giá trị N-NO 3 - đầu vào và ra của bể SBR 46

Hình 3 19: Giá trị P-PO 4 3- đầu vào và ra của bể SBR 47

Hình 3 20: Tải lượng chất hữu cơ theo COD cần xử lý và khả năng xử lý của bể SBR 47

Hình 3 21: Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng khối lượng 49

Hình 3 22: Hiệu suất xử lý N-NH 4 + theo tải trọng khối lượng 49

Hình 3 23: Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng thể tích 50

Hình 3 24: Hiệu suất xử lý N-NH 4 + theo tải trọng thể tích 50

Hình 3 25: pH đầu vào và ra của mô hình 51

Hình 3 26: Độ kiềm đầu vào và ra của mô hình 51

Hình 3 27: Giá trị TSS đầu vào và ra của mô hình 51

Hình 3 28: Giá trị BOD 5 đầu vào và ra của mô hình 52

Hình 3 29: Giá trị COD đầu vào và ra của mô hình 52

Hình 3 30: Giá trị N-NH 4 + đầu vào và ra của mô hình 52

Hình 3 31: Giá trị P-PO 4 3- đầu vào và ra của mô hình 52

Hình 3 32: Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng khối lượng 53

Hình 3 33: Hiệu suất xử lý N-NH 4 + theo tải trọng khối lượng 53

Hình 3 34: Giá trị pH đầu vào và ra của 3 bể 54

Hình 3 35: Độ kiềm vào và ra của 3 bể 54

Hình 3 36: Giá trị TSS vào và ra của 3 bể 55

Hình 3 37: Giá trị BOD 5 đầu vào và ra của 3 bể 55

Hình 3 38: Giá trị COD đầu vào và ra của 3 bể 56

Hình 3 39: Giá trị N-NH 4 + đầu vào và ra của 3 bể 56

Hình 3 40: Giá trị P-PO 4 3- đầu vào và ra của 3 bể 57

Hình 3 41: Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng khối lượng 58

Hình 3 42: Hiệu suất xử lý N-NH 4 + theo tải trọng khối lượng 58

Hình 3 43: Phương án đề xuất quy trình vận hành 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1: Lượng nước thải lớn nhất và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản

xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN DVTS Đà Nẵng 7

Bảng 1 2: Thành phần nước thải chế biến thủy sản [1] 9

Bảng 1 3: Nồng độ COD đầu ra lớn nhất và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN DVTS Đà Nẵng 10

Bảng 2 1: Phương pháp phân tích 33

Bảng 3 1: Chất lượng nước từ quá trình chế biến thủy sản 38

Bảng 3 2: Bảng thông số điều kiện môi trường 42

Bảng 3 3: Các thông số về bùn trong bể sinh hoá hiếu khí (SBR) 42

Bảng 3 4 Bảng tính toán tải trọng, hiệu suất của bể SBR 1 48

Bảng 3 5 Bảng tính toán tải trọng, hiệu suất của bể SBR 2 48

Bảng 3 6 Bảng tính toán tải trọng, hiệu suất của bể SBR 3 49

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT Bộ tài nguyên môi trường

CBTS Chế biến thủy sản

COD Nhu cầu oxy hóa học

Daizico Công ty phát triển và khai thác hạ tầng Khu Công Nghiệp Đà Nẵng

DO Hàm lượng oxy hòa tan

HRT Hydraulic Retention Time / Thời gian lưu

KCN Khu Công Nghiệp

Lo Organic load / Tải trọng khối lượng

Lv Volume load / Tải trọng thể tích

MLSS Mixed Liquor Suspended Solids / Nồng độ bùn

MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solids / Nồng độ bùn thực

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

SBR Sequencing Batch Reactor / Bể phản ứng hoạt động theo mẻ

SVI Sludge Volume Index / Chỉ số bùn

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành chế biến thủy sản là một ngành có đóng góp rất lớn đến nền kinh tế Việt Nam

và ngày càng chiếm vị trí cao trên thị trường quốc tế Bên cạnh những lợi ích mà ngành thủy sản mang lại cho nền kinh tế thì ngành này cũng đưa đến vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là vấn đề nước thải [1]

Tại thành phố Đà Nẵng, ngành chế biến thủy sản là 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 với mục tiêu nâng cao

quy trình vận hành công trình sinh hóa hiếu khí Từ đó, giúp cho cán bộ vận hành hệ thống XLNT của nhà máy có khả năng vận hành hệ thống ổn định, đáp ứng yêu cầu của

cơ quan quản lý khi có sự dao động về tải lượng chất bẩn trong quá trình sản xuất

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

2.2.Phạm vi nghiên cứu

Công trình sinh hóa hiếu khí (SBR) tại nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

Quá trình sinh hóa hiếu khí với chế độ sục khí kéo dài và xả nước theo đợt (SBR) quy

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

4 Bố cục luận văn

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1.Khái quát về khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

1.1.1 Giới thiệu chung

phố Đà Nẵng Cách trung tâm thành phố 0,4km, cách cảng biển Tiên Sa 0,3km và cách cầu Sông Hàn 0,4km Khu công nghiệp DVTS Đà Nẵng có tổng diện tích đất quy hoạch 57,9ha (trong đó 43,68ha đất có thể cho thuê) do Công ty Phát triển và Khai thác hạ tầng khu công nghiệp Đà Nẵng (Daizico) làm chủ đầu tư Khu công nghiệp có ranh giới cụ

thể như sau:

- Phía Đông : giáp với Khu tái định cư Thọ Quang 2, Thọ Quang 3

- Phía Tây : giáp với Khu dịch vụ Âu Thuyền

- Phía Nam : giáp với Khu tái định cư Mân Thái

- Phía Bắc : giáp với Khu tái định cư phía đông đường Yết Kiêu

Vị trí khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng thể hiện ở hình 1.1

Hình 1 1 Vị trí khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng

b) Đặc điểm khí hậu

Khu công nghiệp dịch vụ thuỷ sản Đà Nẵng nằm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng nên mang tính chất khí hậu của vùng Đà Nẵng Khí hậu của thành phố Đà Nẵng là khí hậu nhiệt đới gió mùa với lượng bức xạ dồi dào, nắng nhiều, nhiệt độ cao, ít biến động, lượng mưa phong phú Mỗi năm có hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 1 đến tháng 9, mùa mưa từ tháng 10 đến tháng 12 Với mùa khô thì các doanh nghiệp hoạt động hết công suất, do đó lưu lượng nước thải sẽ tăng lên trong mùa này, điều này đòi hỏi trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng cũng phải hoạt động hết công suất để xử lý nước thải được triệt để hơn Ngược lại, với mùa mưa các doanh nghiệp sẽ có xu hướng sản xuất ít hơn, lưu lượng thải cũng ít hơn, nên trạm xử lý nước thải tập trung cần điều chỉnh quy trình vận hành xử lý để phù hợp với từng mùa trong năm

Theo thống kê từ Ban quản lý khu công nghiệp dịch vụ thủy sản Đà Nẵng, hiện nay

có 46 doanh nghiệp đăng kí đầu tư và sản xuất Các doanh nghiệp đã đấu nối vào hệ thống thoát nước gồm 20 doanh nghiệp chế biến thủy sản và 11 công ty kinh doanh kho chứa hàng Trong 20 doanh nghiệp chế biến thủy sản có 3 doanh nghiệp chế biến chả cá

- surimi và 17 doanh nghiệp sản xuất fillet và sơ chế cá nguyên con

Hình 1 2 Vị trí các nhà máy trong phạm vi KCN DVTS Đà Nẵng

Bên trong KCN là các nhà máy, cơ sở sản xuất kinh doanh với tỷ lệ lấp đầy 100%, gồm 50 dự án Ngành nghề đang hoạt động chủ yếu gồm sản xuất chế biến thủy hải sản (15 dự án), Trung tâm dịch vụ và trưng bày sản phẩm, Kho lưu giữ hàng hóa, Kho bãi

và dịch vụ logistic và các ngành dịch vụ khác Lực lượng lao động khoảng 8.000 lao động, tập trung đông nhất là lĩnh vực chế biến thủy sản Các doanh nghiệp sản xuất có

số lao động lớn và hoạt động lâu đời đến nay tại KCN là Công ty CP thủy sản và thương mại Thuận Phước, Công ty CP thủy sản xuất nhập khẩu Miền Trung, Công ty TNHH

Bắc Đẩu, Công ty TNHH Hải Thanh, Công ty TNHH Đại Thuận, Công ty CP thủy sản Nước thải phát sinh từ các nhà máy, cơ sở sản xuất kinh doanh hoạt động trong KCN chủ yếu là nước thải sinh hoạt và nước thải từ quá trình chế biến sản phẩm Chế độ thải liên tục và không đều, phụ thuộc vào từng thời điểm trong ngày, theo mùa Đặc điểm nước thải tại đây có hàm lượng chất ô nhiễm cao, có nhiều thịt hải sản vụn trong quá trình chế biến rất dễ lên men yếm khí, gây nên mùi hôi thối Trong nước thải hàm lượng kim loại nặng và chất độc hại rất thấp Các số liệu được thu thập cho thấy, nguồn gốc phát sinh nước thải của các nhà máy trong KCN chủ yếu từ quá trình chế biến sản phẩm Với các sản phẩm chính được chế biến: cá đông lạnh nguyên con, cá fillet, tôm, chả cá (Surimi) và cá ngừ đóng hộp, lượng nước thải phát sinh từ các công đoạn chế biến sản phẩm là khác nhau Mục đích sử dụng nước và các hoạt động phát sinh nước thải từ các quá trình chế biến các sản phẩm được trình bày ở hình 1.3

Hình 1 3: Mục đích sử dụng nước và các loại chất thải, nước thải phát sinh từ dây chuyền chế biến sản phẩm (a) Cá fillet; (b) Cá ngừ đóng hộp; (c) Tôm đông lạnh và (d) Surimi [4]

Lượng nước thải lớn nhất và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN DVTS Đà Nẵng được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 1 1: Lượng nước thải lớn nhất và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN DVTS Đà Nẵng

STT Nhà máy/Công

Lượng m 3 /tháng Lớn nhất (Tháng) Nhỏ nhất (Tháng)

6 Đại Thuận Chế biến hải sản xuất khẩu 192 (07/2020) 58 (02/2020)

7 Thuận Phước Tôm đông lạnh 27.520 (12/2020) 5.260 (01/2020)

83 (08/2020) 0 (03/2020)

11 Bắc Đẩu Cá fillet, chả cá 25.400 (09/2020) 3.250 (02/2020)

12 Anh Minh

Sản xuất, chế biến hàng hàng thủy sản xuất nhập khẩu

385 (08/2020) 0 (02/2020)

15 Chef meat

Chế biến thịt nguội, xúc xích, thịt heo hun khói các loại

49 (10/2020) 6 (02/2020)

16 Thiên Mã Chế biến thủy hải sản 2.954 (03/2020) 1.008 (02/2020)

17 Viesky Sản xuất nước yến và kho

thành phẩm 25.400 (09/2020) 3.250 (06/2020)

18 An Khánh Sản xuất suất ăn công

nghiệp, suất ăn nhanh 1.060 (09/2020) 206 (11/2020)

20 Thái An

Sản xuất và kinh doanh hàng thủy hải sản; Sản xuất đá cây

93 (01/2020) 0 (06/2020)

Từ các số liệu thu thập, thống kê trong 12 tháng từ tháng 01/2020 đến tháng 12/2020,

ta có giá trị lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất của các doanh nghiệp trong KCN dịch vụ thủy sản Đà Nẵng được thể hiện qua các biểu đồ sau:

Hình 1 4: Biểu đồ thể hiện lưu lượng lớn và nhỏ nhất theo tháng của các doanh

nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN năm 2020 Các số liệu thống kê trong bảng và đồ thị cho thấy:

Lượng nước thải phát sinh từ quá trình chế biến sản xuất thủy, hải sản của các nhà máy có sự khác biệt lớn, thay đổi theo loại và lượng sản phẩm được chế biến trong ngày Nhà máy Thuận Phước có lưu lượng nước thải phát sinh lớn nhất theo tháng, tiếp theo

là Bắc Đẩu, Thủy sản Miền Trung, Hải Thanh, Danifoods và Đồ hộp Hạ Long Các nhà máy trên có tổng lưu lượng thải chiếm gần 90% lượng nước thải phát sinh từ KCN Trong đó, lượng nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất surimi của các nhà máy Bắc Đẩu, Hải Thanh và Danifoods chiếm 50% tổng lượng thải Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu chế biến và kế hoạch sản xuất của từng nhà máy nên lượng nước thải phát sinh lớn nhất trong tháng của một nhà máy có thể nhiều hơn giá trị trung bình từ 1 đến 2 lần Các phân tích trên sơ bộ cho thấy, với lưu lượng tăng giảm đột ngột nếu không có biện pháp quản lý hữu hiệu sẽ có những ảnh hưởng lớn đến các thông số vận hành: thời gian nước lưu, tải trọng xử lý,…của các công trình trong hệ thống XLNT của các nhà máy Đây cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến sự quá tải và làm giảm hiệu quả xử lý của các công trình trong hệ thống XLNT

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

STT Chỉ tiêu Đơn vị

Nồng độ Tôm

đông lạnh

Cá da trơn (tra, basa)

Thủy sản đông lạnh hỗn hợp

số loại hình chế biến hải sản chủ yếu:

+ Chất rắn lơ lửng: Chủ yếu là các mảnh vụn chứa thịt, xương và vảy cá, những loại này rất dễ lắng

+ Các chất hữu cơ: Bao gồm các chất hữu cơ hoà tan và phân tán nhỏ có nguồn gốc

từ quá trình rửa nguyên liệu và chế biến sản phẩm: máu, thịt cá, mỡ cá, các chất nhờn hình thành trên cơ thể cá sau khi bị cóng… Ngoài ra, trong quá trình vệ sinh phân xưởng

và vệ sinh của công nhân sau ca làm việc còn sản sinh một hàm lượng các hợp chất hữu

cơ khác như các chất hoạt động bề mặt, tẩy rửa tổng hợp…

Các tiêu chí cơ bản để đánh giá thành phần nước thải chế biến thủy sản chủ yếu là BOD5, COD, tổng nitơ, chất rắn lơ lửng, mỡ, …có trong nước thải

Một đặc điểm cần phải quan tâm đối với nước thải chế biến thủy sản là hàm lượng

mỡ rất cao Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh học phía sau nếu nồng độ mỡ không được tách ra khỏi nước thải trước khi xử lý sinh học Vì vậy, để tránh ảnh hưởng đến quá trình vận hành hệ thống, cần có biện pháp xử lý triệt để vấn đề này Do đó, công đoạn tách mỡ là bước rất quan trọng

đối với toàn hệ thống xử lý

Đối với nước thải chế biến thủy sản thường có hàm lượng mỡ cao thì trong quy trình công nghệ thường có thêm bước tiền xử lý nhằm mục đích loại bỏ mỡ trong nước thải trước khi đi vào công trình xử lý sơ bộ Tuy nhiên trên thực tế, quá trình xử lý bậc 1 (cụm xử lý hóa lý, tách mỡ) thực giải quyết 80% hàm lượng mỡ có trong nước thải chế biến thủy sản (CBTS), có vai trò quyết định cho quá trình XLSH phía sau Hiện nay các nhà máy đã đầu tư hệ thống xử lý sơ bộ

Trong quá trình CBTS, sự khác biệt về lượng nước sử dụng phụ thuộc vào nguyên liệu theo ngày, theo mùa đưa vào sản xuất và sản phẩm chế biến Điều này dẫn đến mức

độ ô nhiễm của nước thải từ các quá trình chế biến là khác nhau Các số liệu về tính chất

và thành phần các chất ô nhiễm đặc biệt là nồng độ chất hữu cơ theo COD trong nước thải từ quá trình sản xuất và chế biến các loại sản phẩm của các nhà máy trong KCN được trình bày trong bảng 1.2, trang 9 của luận văn này

Bảng 1 3: Chất lượng nước sau xử lý có nồng độ chất hữu cơ theo COD lớn nhất và nhỏ nhất theo tháng của các doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN

DVTS Đà Nẵng

STT Nhà máy/Công ty Sản phẩm

Nồng độ COD đầu ra (mg/L) Lớn nhất

(Tháng)

Nhỏ nhất (Tháng)

1 Đồ hộp Hạ Long Cá ngừ đóng hộp 4.540 (09/2020) 104 (04/2020)

2 Khang Thông Kinh doanh, chế biến hải sản

xuất khẩu 478 (01/2020) 52 (05/2020)

3 Thủy sản Đà Nẵng Chế biến thuỷ sản xuất khẩu 1.460 (05/2020) 111 (04/2020)

4 Hải Thanh Cá fillet, chả cá 1.422 (04/2020) 142 (02/2020)

5 Thủy sản Sơn Trà Sơ chế, Cá fillet 810 (08/2020) 73 (04/2020)

6 Đại Thuận Chế biến hải sản xuất khẩu 2.004 (10/2020) 267 (03/2020)

7 Thuận Phước Tôm đông lạnh 801 (05/2020) 53 (02/2020)

8 Thủy sản Miền

Trung Sơ chế, Cá fillet 175(10/2020) 24 (06/2020)

9 D & N Cá fillet, chả cá 214 (04/2020) 15 (02/2020)

10 Bắc Đẩu Cá fillet, chả cá 2.022 (03/2020) 139 (01/2020)

11 Anh Minh Sản xuất, chế biến hàng hàng

thủy sản xuất nhập khẩu 231 (10/2020) 15 (02/2020)

12 Pufong Chế biến hàng thuỷ hải sản 648 (05/2020) 44 (01/2020)

13 Tin Thịnh

Sản xuất thủy hải sản đông lạnh xuất khẩu; Gia công hàng đông lạnh

1.540 (07/2020) 97 (08/2020)

14 Thiên Mã Chế biến thủy hải sản 365 (07/2020) 53 (11/2020)

STT Nhà máy/Công ty Sản phẩm

Nồng độ COD đầu ra (mg/L) Lớn nhất

(Tháng)

Nhỏ nhất (Tháng)

15 Vietsky Sản xuất nước yến và kho

thành phẩm 5.226 (10/2020) 374 (07/2020)

16 An Khánh Sản xuất suất ăn công nghiệp,

suất ăn nhanh 1.060 (09/2020) 206 (11/2020)

17 Cảng cá Hoạt động theo Quyết định

UBND thành phố 1.310 (02/2020) 40 (11/2020)

Ghi chú: Giá trị lớn nhất và nhỏ nhất được thống kê và tính toán từ giá trị trung bình trong 3 đợt lấy mẫu đầu ra do Daizico thực hiện, các số liệu trong khoảng thời gian từ tháng 01/2020 đến tháng 12/2020

Từ các số liệu thu thập, thống kê trong 12 tháng từ tháng 01/2020 đến tháng 12/2020,

ta có giá trị nồng độ chất hữu cơ theo COD đầu ra lớn nhất và nhỏ nhất của các doanh nghiệp trong KCN dịch vụ thủy sản Đà Nẵng được thể hiện qua các biểu đồ sau:

Hình 1 5: Biểu đồ thể hiện nồng độ chất hữu cơ lớn và nhỏ nhất theo tháng của các

doanh nghiệp sản xuất chế biến thủy, hải sản trong KCN năm 2020

Từ số liệu thu thập và thống kê chất ô nhiễm đặc biệt là chất hữu cơ theo COD trong nước thải của các nhà máy cho thấy hàm lượng chất hữu cơ theo COD phát sinh từ quá trình chế biến sản xuất thủy, hải sản của các nhà máy có sự khác biệt lớn, thay đổi theo loại và lượng sản phẩm được chế biến trong ngày

Nhà máy Vietsky có hàm lượng chất hữu cơ theo COD phát sinh lớn nhất theo tháng với loại hình sản xuất nước yến và kho thành phẩm (5,3g/L), tiếp theo là loại hình sản xuất chế biến thủy hải sản của nhà máy Đồ hộp Hạ Long (4,5g/L), Sáng Ngọc (2,4g/L) Bắc Đẩu (2,0g/L), Đại Thuận (2,0g/L) và Hải Thanh (1,4g/L) Theo đó, hàm lượng chất hữu cơ theo COD phát sinh từ quá trình sản xuất surimi của các nhà máy Bắc Đẩu và Hải Thanh chiếm giá trị rất cao

Mùi tanh và hôi đặc trưng của thủy sản có mức độ thay đổi theo loại sản phẩm chế biến Ở các nhà máy chế biến sản phẩm cá fillet (sơ chế), tôm đông lạnh và đồ hộp có

mùi nhẹ hơn so với các nhà máy chế biến sản phẩm surimi Tương tự, màu nước thải từ các phân xưởng cũng có sự thay đổi tùy thuộc sản phẩm và trạng thái nguyên liệu Các chất không tan trong nước thải, chủ yếu là các chất hữu cơ có nguồn gốc động vật, bao gồm: vảy, xương và các mảnh vụn thịt cá, đầu và vỏ tôm,…và các chất ở dạng

lơ lửng và phân tán nhỏ như thịt, mỡ cá và máu cá Các chất hòa tan: khoáng chất khuếch tán vào nước từ quá trình xay, nghiền và các loại phụ gia Nguồn gốc của các tạp chất được trình bày trong sơ đồ các quy trình chế biến sản phẩm trong hình 1.3, trang 6 của luận văn này

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

- Hiện trạng quản lý nước thải KCN

Hiện tại các doanh nghiệp nằm trong KCN trước khi đấu nối vào hệ thống thoát nước chung của KCN phải xử lý nước thải 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 Đơn giá xử lý nước thải dao động từ (3.636

÷ 31.000) đồng/m3 tùy thuộc vào COD Nước thải thủy sản từ các doanh nghiệp trong KCN trước khi được đấu nối vào trạm xử lý nước thải tập trung Sơn Trà được xử lý sơ

bộ theo hợp đồng ký kết với Daizico và với các thông số chất lượng nước tối đa không vượt quá giá trị yêu cầu [5]

- Quản lý, giám sát theo lưu lượng và chất lượng xả thải

Lưu lượng các doanh nghiệp được tính theo chỉ số đồng hồ đo lưu lượng là đồng hồ

cơ và một số doanh nghiệp có khối lượng nước thải ngày đêm ít thì được tính theo đồng

hồ cấp nước sạch Tất cả các doanh nghiệp đều được yêu cầu xây dựng hố ga tại vị trí đấu nối vào hệ thống thu gom

Hình 1 6: Sơ đồ đấu nối thoát nước KCN

Nước sau

xử lý

Hố ga hệ thống thu gom KCN

Hố ga chắn rác

Đồng hồ

Hố ga đồng hồ Van khoá

Daizico thường xuyên kiểm tra, giám sát 24/24 về lưu lượng và chất lượng nước thải tại vị trí các hố ga đấu nối vào HTTN chung của KCN Trong trường hợp phát hiện nước thải doanh nghiệp có dấu hiệu bất thường, Daizico sẽ tiến hành lấy mẫu đột xuất tại hố

ga đấu nối của các nhà máy thành viên để kiểm tra chất lượng nước thải Nếu chất lượng nước thải không đạt tiêu chuẩn quy định, ban quản lý KCN có quyền ngừng tiếp nhận nước thải từ doanh nghiệp Bên cạnh đó, kịp thời phát hiện các trường hợp nước thải của các doanh nghiệp thứ cấp xử lý gặp sự cố và nhanh chóng khắc phục Daizico sẽ dựa vào nồng độ các chất thải phát sinh (COD) để tiến hành thu tiền phí xử lý nước thải của các doanh nghiệp thành viên trong KCN

- Tất cả các doanh nghiệp thuộc KCN DVTS Đà Nẵng đều đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng Các nhà máy có phát sinh nước thải từ quá trình sản xuất đều có hai hệ thống thoát nước độc lập và tùy thuộc yêu cầu cụ thể của cơ quan quản lý nhà nước, các nhà máy có xây dựng hệ thống XLNT để xử lý sơ bộ hoặc triệt

để với phương pháp xử lý và quá trình công nghệ áp dụng khác nhau Sơ đồ khối về tổ chức thoát nước mưa, thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất của các nhà máy trong KCN được trình bày ở hình 1.7

Hình 1 7: Sơ đồ hệ thống thoát nước các nhà máy trong KCN

- Hệ thống thu gom nước thải tại KCN được đầu tư xây dựng tách riêng với hệ thống thoát nước mưa Hiện tại hệ thống thu gom nước thải đã được xây dựng hoàn thiện trên toàn bộ diện tích đất của KCN Toàn bộ nước thải phát sinh tại các dự án thứ cấp được Daizico ký hợp đồng thu gom và đưa về Trạm XLNT Sơn Trà để xử lý đạt yêu cầu trước khi xả ra môi trường

- Hệ thống thu gom nước thải tại KCN đã được lắp đặt đường ống thu gom nước thải bằng bê tông ly tâm (BTLT, đường kính D300 – 500mm), ống nhựa HDPE (đường

Trạm XLNT Sơn Trà

Nhà vệ sinh (toilet)

Xả vào nguồn tiếp nhận (Âu thuyền Thọ Quang)

Nước thải

sinh hoạt

HTTN thải nội bộ

Hố ga đấu nối nước thải Nước

thải sản

xuất

HTTN thải của KCN

Bể tự hoại

Rửa tay chân,

ăn uống

Hệ thống XLNT cục

bộ

kính D315 – 630mm) với tổng chiều dài khoảng 5.404m và một trạm bơm PS2 để thu

gom toàn bộ nước thải từ các cơ sở hoạt động trong KCN Chi tiết bản đồ quy hoạch

các tuyến cống của hệ thống thu gom nước thải KCN được trình bày ở phụ lục E

1.1.3 Các công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học được áp dụng để loại bỏ các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học

và chất dinh dưỡng ở dạng phân tán nhỏ, hoà tan ra khỏi nước thải nhờ hoạt động của các loại vi sinh vật Trong xử lý nước thải chế biến thuỷ sản, các nhà máy thường áp

dụng các quá trình sinh hoá như quá trình sinh hóa kỵ khí, quá trình sinh hóa hiếu khí

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí UASB được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao

và thành phần chất rắn thấp Trong xử lý nước thải chế biến thuỷ sản, các nhà máy thường áp dụng công nghệ xử lý sinh học kỵ khí trước khi đưa vào xử lý công đoạn sinh học tiếp theo

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh học trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Chất hữu cơ 𝑣𝑖 𝑠𝑖𝑛ℎ 𝑣ậ𝑡→ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra theo 3 giai đoạn như sau: Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất hữu

cơ đơn giản hơn

Giai đoạn 2: Axít hóa các hợp chất hữu cơ đơn giản đã tạo thành ở giai đoạn 1 Giai đoạn 3: Metan hóa Giai đoạn này chuyển từ sản phẩm đã axit hóa thành khí (CH4 và CO2) bằng nhiều loại vi khuẩn kỵ khí

Ưu điểm: Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao; Hiệu xuất xử lý chất

hữu cơ theo COD cao; Do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí… nên yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống xử lý sinh học kỵ khí cũng thấp hơn hệ thống xử lý sinh học hiếu khí; Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành; Ứng dụng rộng rãi, xử lý được hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ theo COD từ mức trung bình đến cao như chế biến thủy sản, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, sản xuất tinh bột

Hạn chế: Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khó kiểm soát

b) Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aeroten)

Aeroten là quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học được vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Qua đó thì sinh khối vi sinh ngày càng gia tăng và nồng độ ô nhiễm của nước thải giảm xuống Không khí trong bể Aeroten được tăng cường bằng các thiết bị cấp khí: máy sục khí bề mặt, máy thổi khí,…

Nước thải bao giờ cũng có các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng Sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng, sinh sản và phát triển Các tế bào vi khuẩn

sẽ dính vào các hạt lơ lửng này và phát triển thành các hạt bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nước thể hiện bằng BOD, COD Các hạt bông này được gọi là bùn hoạt tính

Khi cân bằng dinh dưỡng cho vi sinh vật trong nước thải cần quan tâm tới tỉ số BOD:N:P là 100:5:1

Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng trong nước thải bằng phương pháp sinh hóa trong điều kiện hiếu khí được thể hiện dưới sơ đồ sau:

Hình 1 8: Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng trong nước thải

bằng phương pháp sinh hóa trong điều kiện hiếu khí

SBR (Sequencing Batch Reactor) là quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học được vi sinh vật hiếu khí sử dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển

Bể SBR hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả nước Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục chỉ có điều tất cả xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo

Các quá trình sinh hóa của vi khuẩn

Tế bào VSV mới

các bước như sau: (1) Làm đầy; (2) Phản ứng; (3) Lắng; (4) Xả nước; (5) Ngưng

Hình 1 9: Sơ đồ quy trình đối với bể SBR hoạt động gián đoạn

Khả năng làm sạch nước thải của bể SBR phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như: DO, thành phần chất dinh dưỡng, nồng độ cơ chất, các chất có độc tính trong nước thải, độ

pH, nhiệt độ, nồng độ các chất lơ lửng ở dạng huyền phù

Ưu điểm: Xử lý nồng độ các chất hữu cơ cao; Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao; Phù hợp

với mọi hệ thống, mọi công suất; Linh hoạt trong quá trình hoạt động; Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt; Dễ dàng kiểm soát các sự cố

Hạn chế: Vận hành phức tạp; Yêu cầu người vận hành phải có trình độ; Lập trình hệ

thống điều khiển tự động khó khăn; Hệ thống thổi khí dễ bị tắc do bùn; Chi phí vận hành cao

- Cơ chế chuyển hóa chất hữu cơ:

Khi đưa nước thải vào các công trình xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí Vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ, dinh dưỡng và khoáng chất làm nguồn thức ăn, tạo năng lượng Trong quá trình trao đổi chất, vi sinh vật nhận cơ chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản dẫn đến sinh khối được tăng lên, chất hữu cơ giảm Quá trình oxy hóa gồm ba giai đoạn như sau:

1 Khuếch tán, chuyển dịch và hấp thụ chất bẩn từ môi trường lên bề mặt tế bào các

vi khuẩn

2 Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được qua màng tế bào vi khuẩn

3 Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh khối từ chất hữu cơ

và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn

Quá trình hiếu khí có thể biểu diễn dưới dạng phương trình sau:

- Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ:

Hình 1 12: Quá trình oxy hóa nội bào

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

Nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu nằm tại Lô C1 – 8 thuộc KCN dịch vụ thủy sản

Đà Nẵng, quận Sơn Trà, thành phố Đà Nẵng Tổng diện tích đất xây dựng của nhà máy

là 9.329 m2 Khu đất có ranh giới cụ thể như sau:

- Phía Đông : giáp với Đường Phạm Văn Xảo

- Phía Tây : giáp với Đường Vân Đồn

- Phía Nam : giáp với Nhà máy Hải Thanh

- Phía Bắc : giáp với Công ty Cổ phần Procimex Việt Nam

Vị trí nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu được thể hiện ở hình 1.13

Hình 1 13: Vị trí nhà máy chế biến thủy sản Bắc Đẩu

Hoạt động của nhà máy phát sinh các loại nước thải gồm: nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn Trong đó nước thải sản xuất đặc biệt là nước thải sản xuất surimi là vấn đề môi trường chính và đặc trưng nhất của nhà máy

Nước thải sản xuất phát sinh từ các nguồn sau:

- Nước thải từ quá trình sơ chế và chế biến nguyên liệu: Thành phần nước thải gồm các chất hữu cơ không tan và tan

- Nước thải từ quá trình chế biến chả cá Surimi: Thành phần nước thải gồm các CHC, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ Loại nước thải này vẫn còn một hàm lượng nhỏ thịt cá (dạng bọt mịn) không được tách hết ra tại công đoạn ly tâm tách nước

Ngoài ra, còn có nước thải từ quá trình vệ sinh mặt bằng nhà xưởng với thành phần nước thải gồm có các chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, chlorine dư, vi khuẩn và một hàm lượng nhỏ chất hữu cơ

Nước thải sinh hoạt phát sinh từ các nguồn sau:

- Nước thải phát sinh từ hoạt động vệ sinh rửa tay chân và nhà ăn của CBCNV nhà

máy Thành phần nước thải chủ yếu chứa các cặn bã, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học…[3]

Nước mưa chảy tràn

- Nước mưa chảy tràn qua các mặt bằng sân bãi của nhà máy Thành phần nước mưa bao gồm rác thô, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ,… do cuốn trôi đất cát, bụi dính bám trên bề mặt sân bãi [3]

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

Quy trình sản xuất của nhà máy hiện nay gồm có 03 quy trình: chế biến cá nguyên con; chế biến sấy khô mực và chế biến chả cá surimi Quy trình sản xuất gồm công đoạn chế biến thô và công đoạn chế biến tinh của từng loại sản phẩm được bố trí riêng tại 03 nhà xưởng đặt trong khuôn viên của nhà máy, được thể hiện qua sơ đồ sau [3]:

Hình 1 14: Sơ đồ quy trình sản xuất

Mục đích sử dụng nước và các hoạt động phát sinh nước thải từ các quá trình chế biến các sản phẩm được trình bày ở hình sau:

Hình 1 15: Mục đích sử dụng nước và các loại chất thải, nước thải phát sinh từ quy trình chế biến sản phẩm (a) Công đoạn chế biến thô; (b) Quy trình chế biến cá nguyên con; (c) Quy trình chế biến mực khô và (d) Quy trình chế biến chả cá Surimi

[3]

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

Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy thu gom và xử lý lượng nước thải phát sinh từ quá trình chế biến thuỷ sản bao gồm quá trình sơ chế thuỷ sản và quá trình sản xuất chả

cá surimi có công suất thiết kế 1.200m3/ngày đêm Bên cạnh đó, tính chất thành phần của nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất chả cá surimi chênh lệch khá lớn với tính chất thành phần của nước thải phát sinh từ quá trình sơ chế sản phẩm nên nước thải từ quá trình sản xuất surimi được xử lý bằng thiết bị tuyệt nổi siêu nông (DAF) trước khi

đi vào các công trình xử lý sinh học

b) Phương pháp xử lý áp dụng

Phương pháp xử lý nước thải đang áp dụng tại nhà máy bao gồm 02 phương pháp: phương pháp cơ học và phương pháp sinh học Phương pháp cơ học với các quá trình: lọc mảnh vụn, gạt/ keo tụ - tuyển nổi nhằm tách các chất không tan có kích thước, dầu,

mỡ và chất béo Phương pháp sinh học với quá trình sinh hóa trong điều kiện: kỵ khí để phân hủy các mảnh vụn nhỏ thành dạng phân tán nhỏ và hiếu khí chuyển hóa các chất hữu cơ ở dạng hòa tan và phân tán nhỏ

Hiện nay, hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy Bắc Đẩu đang áp dụng công trình sinh hoá hiếu khí hoạt động gián đoạn (SBR) để xử lý chất hữu cơ và chất dinh dưỡng Ngoài ra còn sử dụng các biện pháp cơ học để làm giảm lượng chất rắn có trong nước thải, tránh gây ảnh hưởng đến quá trình sinh hoá Nước sau xử lý được xả vào hệ thống thu gom về trạm xử lý tập trung của khu công nghiệp Sơ đồ dây chuyền công nghệ được thể hiện tại hình 1.16

Hình 1 16 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Đóng bao và vận chuyển

Bể SBR 2

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nước thải từ quá trình sản xuất theo hệ thống mương kín chảy về bể thu gom có nhiều ngăn, vừa đóng vai trò tách mỡ Sau đó, nước thải được bơm lên hai lồng xoay ly tâm

có nhiệm vụ tách rác, cặn hữu cơ kích thước lớn trước khi chảy về bể điều hòa có chức năng ổn định nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào và lưu lượng đảm bảo các công trình xử lý phía sau Nước thải tiếp tục được bơm lên hai bồn phản ứng hóa học tại đây có bổ sung thêm hóa chất Poly Aluminium Chloride và Polyme Anion Sau

đó, nước thải tự chảy qua thiết bị tuyển nổi (DAF) nhằm tách mỡ và chất rắn lơ lửng có trong nước thải trước khi được đưa vào bể sinh hóa Nước thải sau thiết bị DAF tự chảy

về bể điều hòa 2

Nước thải sau bể điều hòa 2 sẽ được bơm qua bể sinh học kỵ khí UASB, phần mỡ và chất rắn lơ lửng được thu gom về bể chứa Tại bể UASB, để phân hủy các mảnh vụn nhỏ thành dạng phân tán nhỏ Sau đó lượng nước thải sau bể UASB sẽ tự chảy vào 03

bể SBR với thể tích hữu ích của bể 1, 2 và 3 lần lượt là 259; 259 và 216m3 Chế độ vận hành hiện tại các bể SBR, lượng nước thải nạp vào mỗi mẻ chiếm 20% thể tích bể và thời gian vận hành 1 mẻ là 8 giờ SBR trong đó thời gian làm đầy và phản ứng 6 giờ, lắng 60 phút và xả 60 phút Tuy nhiên lượng nước thải sau bể UASB không được đưa 100% vào 03 bể SBR mà chỉ có khoảng 270 ÷ 405m3 được đưa vào 03 bể SBR (tương ứng khoảng 31 ÷ 58% tổng lưu lượng 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 Phần bùn hoạt tính dư từ đáy bể SBR một phần được bơm tuần hoàn sang các SBR còn lại, phần còn lại bơm về bể chứa bùn cùng với bùn sinh học kỵ khí và lượng cặn được tách từ thiết bị DAF Lượng bùn được xử lý tách nước bằng máy ép bùn nhằm giảm tỉ trọng bùn/nước, thuận lợi cho quá trình thu gom,

xử lý Chi tiết các bản vẽ mặt bằng và mặt cắt được thể hiện tại phụ lục F

Bảng 1 4 Kích thước các công trình đơn vị

Stt Công

trình

Chiều dài (m)

Chiều rộng/

Đường kính (m)

Chiều cao hiệu dụng (m)

Chiều cao bảo

vệ (m)

Chiều cao xây dựng (m)

Thể tích hiệu dụng (m 3 )

Thể tích xây dựng (m 3 )

Hiện trạng hoạt động

Stt Công

trình

Chiều dài (m)

Chiều rộng/

Đường kính (m)

Chiều cao hiệu dụng (m)

Chiều cao bảo

vệ (m)

Chiều cao xây dựng (m)

Thể tích hiệu dụng (m 3 )

Thể tích xây dựng (m 3 )

Hiện trạng hoạt động

3 Bể điều

hòa 1 10,8 7,1 4,4 0,5 4,9 337,4 375,7

Bình thường

4 Bồn keo tụ

Bình thường

7 Bể UASB

1 10,8 5,3 7,0 0,9 7,9 400 452

Bình thường

8 Bể UASB

2 22,3 10,3 7,5 0,5 8,0 1.723 1.838

Bình thường

9 Bể SBR 1

& 2 13,96 5,3 3,5 0,4 3,9 259 289

Bình thường

Bảng 1 5 Các hạng mục vật tư thiết bị trong hệ thống xử lý nước thải[3]

STT Hạng mục thiết bị Đv tính Số lượng

- Kích thước lưới: 1-2mm

- Công suất môtơ: 2 kW

- Vật liệu: Inox

- Xuất xứ: Việt Nam

III BỒN KEO TỤ - TẠO BÔNG

- Vật liệu: thép CT3 sơn lớp chống rỉ và inox

- Xuất xứ: Việt Nam

- Công suất khuếch tán khí: 80 - 140 lít/phút

- Vật liệu màng khuếch tán: rubber

- Băng tải: sợi P.E.S

- Xuất xứ: Đài Loan

- Hệ trích Polymer cho máy ép bùn

- Bồn chứa hóa chất: 2m3

- Môtơ khuấy: 150 vòng/phút

- Bơm định lượng: 50 lít/h

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

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, mẫu nước thải từ quá trình sản xuất surimi Mẫu được lấy tại vị trí B1-Hố gom đầu vào

­ Sơ đồ vị trí lấy mẫu được trình bày tại hình 2.1

Hình 2 1:Vị trí lấy mẫu dòng vào hệ thống xử lý nước thải

Chú thích: 1 Mẫu nước dòng vào hố gom B1

- 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 5 đợt trong khoảng thời gian từ 11/2021 đến 12/2021 vào các ngày 21/11/2021, 22/11/2021, 23/11/2021, 27/11/2021 và 08/12/2021

­ Một số hình ảnh lấy mẫu và phân tích thông số chất lượng nước được thể hiện tại hình 2.2

Hình 2 2: Lấy mẫu nước thải: (a) dòng sơ chế và (b) dòng surimi

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

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

­ Xác định vị trí lấy mẫu, lựa chọn quy trình và phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, phân tích các thông số chất lượng nước và tính toán các thông số của quá trình sinh hoá hiếu khí xử lý chất hữu cơ

­ Lấy mẫu tại 03 vị trí: B2-Đầu vào trước bể SBR, B3- Mẫu bùn bể SBR, B4- đầu ra sau xử lý được thể hiện ở hình 2.3

Sơ đồ vị trí lấy mẫu

Hình 2 3: Vị trí lấy mẫu khảo sát quá trình sinh hóa hiếu khí

Chú thích: 1 Mẫu nước đầu vào bể SBR B2; 2 Mẫu bùn bể SBR 1&2,3 B3; 3.Mẫu nước đầu ra B4

Quan trắc và phân tích các thông số đánh giá quá trình sinh hoá hiếu khí xử lý chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, các thông số bao gồm:

­Quan trắc trực tiếp tại hiện trường các thông số điều kiện cho quá trình sinh hoá hiếu khí pH, DO

­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

­Mốt số hình ảnh lấy mẫu và phân tích thông số chất lượng nước được thể hiện tại hình 2.4

Hình 2 4: (a) Lấy mẫu đầu vào bể SBR; (b) Đo nhanh mẫu tại bể SBR;