Do đặc tính của nước thải ngành chế biến thủy sản có hàm lượng chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng và vi sinh cao đã làm ảnh hưởng đến chất lượng Dương – thành phố Quảng Ngãi”
TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Nguồn gốc mọi biến đổi về môi trường sống trên thế giới và Việt Nam hiện nay bắt nguồn từ sự phát triển của các hoạt động kinh tế và xã hội do con người thực hiện Những hoạt động này vừa nâng cao chất lượng cuộc sống vừa đồng thời làm cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, gây ô nhiễm và suy thoái môi trường Vì vậy bảo vệ môi trường trở thành vấn đề cấp bách toàn cầu và là mối quan tâm của hầu hết các quốc gia trên thế giới Để phát triển bền vững, cần cân bằng giữa tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường, quản lý tài nguyên hiệu quả, giảm ô nhiễm và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ thiên nhiên.
Việt Nam đang ở giai đoạn phát triển và tiến tới nền công nghiệp hóa - hiện đại hóa để hòa nhập với các nước trong khu vực và trên thế giới Ngành công nghiệp chế biến thủy sản ngày càng được mở rộng và phát triển, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và đẩy mạnh xuất khẩu ra thị trường toàn cầu Việc này mang lại lợi ích kinh tế thiết thực, tạo nhiều cơ hội việc làm cho người lao động và nâng cao giá trị gia tăng cho ngành thủy sản Đồng thời, phát triển bền vững ngành công nghiệp chế biến thủy sản sẽ giúp Việt Nam cải thiện sức cạnh tranh, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và hội nhập kinh tế quốc tế.
Quảng Ngãi có bờ biển dài khoảng 150 km, vùng lãnh hải rộng lớn với ngư trường khai thác có hiệu quả khoảng 11.000 km 2
Việc phát triển của nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương đã thải ra lượng nước thải lớn chưa qua xử lý, trở thành một nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường tại khu vực xung quanh Nước thải từ ngành chế biến thủy sản chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng và vi sinh, làm ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân và hệ sinh thái thủy sinh quanh nhà máy.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương tại thành phố Quảng Ngãi là yêu cầu cấp thiết nhằm tối thiểu hóa ô nhiễm nguồn nước từ hoạt động sản xuất, đồng thời bảo vệ môi trường và hướng tới mục tiêu phát triển bền vững Quảng Ngãi có nguồn lợi thủy sản phong phú với các loại hải sản quý như cá thu, cá nục, cá trích, cá ngừ, tôm và mực, nên nghề đánh bắt thủy sản địa phương phát triển tương đối mạnh và kéo theo sự hình thành nhiều nhà máy chế biến thủy sản Các cơ sở này hoạt động hiệu quả, đóng góp vào sản lượng và giá trị xuất khẩu đáng kể cho tỉnh Dù mới đi vào hoạt động chưa lâu, Nhà máy Đại Dương đã mang lại nguồn thu quan trọng cho Quảng Ngãi và cho thấy tiềm năng phát triển thuận lợi trong lĩnh vực chế biến thủy sản.
M ỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN
Tìm hiểu, khảo sát tình hình sản xuất của nhà máy
Thu thập thông tin về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm của nhà máy.
Việc tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương được thực hiện nhằm đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945-2005) trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung Quá trình này phân tích lưu lượng, thành phần nước thải và lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, tối ưu hiệu suất và chi phí vận hành Kết quả là một hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, tuân thủ tiêu chuẩn môi trường và sẵn sàng hòa nhập với hệ thống thoát nước công cộng.
N ỘI DUNG LUẬN VĂN
Khảo sát hiện trạng môi trường nhà máy
Thu thập và xử lý số liệu đầu vào
Đề xuất công nghệ xử lý nước thải của nhà máy
Tính toán các công trình đơn vị
Khái toán giá thành xây dựng hệ thống xử lýnước thải của nhà máy.
PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Trên cơ sở thu thập thông tin, sưu tầm, khảo sát và nghiên cứu nhằm đề xuất công nghệ xử lý nước thải cho nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương, có thể tóm tắt các phương pháp thực hiện như sau: đánh giá đặc trưng nước thải và yêu cầu vận hành để xác định lưu lượng, thành phần ô nhiễm và tiêu chuẩn xả thải; lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, kết hợp các giải pháp sinh học và lý hóa để đạt hiệu quả cao và tối ưu chi phí; thiết kế hệ thống xử lý nước thải từ giai đoạn tiền xử lý đến xử lý đạt chuẩn, đồng thời đảm bảo vận hành dễ dàng và bền vững; lên kế hoạch thi công, vận hành và bảo trì, đồng thời đánh giá tác động môi trường và tối ưu chi phí đầu tư và vận hành; triển khai thử nghiệm, giám sát và hiệu chỉnh liên tục để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường.
Phương pháp điều tra, khảo sát.
Phương pháp tổng hợp thông tin
Phương pháp phân tích, đánh giá.
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về xử lý nước thải.
Ý NGH ĨA KHOA HỌC VÀ TH ỰC TIỄN
Với sự mở cửa của nền kinh tế thị trường, ngành chế biến thủy sản của cả nước nói chung và Quảng Ngãi nói riêng đã có sự phát triển vượt bậc Sự hình thành và hoạt động của nhiều nhà máy chế biến thủy sản với các hình thức kinh doanh khác nhau—doanh nghiệp nhà nước, tư nhân và liên doanh—đã tạo động lực tăng trưởng cho ngành, nâng cao công nghệ và năng suất lao động Nhờ đó, ngành đã mang lại nguồn thu đáng kể cho ngân sách nhà nước và đóng góp quan trọng vào tăng trưởng kinh tế địa phương và toàn quốc.
Khi hệ thống xử lý nước thải của nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương đi vào vận hành, nó sẽ giải quyết triệt để các vấn đề nước thải của nhà máy Việc này góp phần cải thiện môi trường tại khu vực xung quanh nhà máy cũng như trên phạm vi tỉnh Quảng Ngãi Kết quả là môi trường ngày càng xanh – sạch – đẹp hơn.
T ỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt và chịu tác động của gió, mưa, địa hình, thổ nhưỡng, thảm thực vật nên hình thành hệ thống sông ngòi dày đặc với tổng chiều dài các sông lên tới khoảng 41.000 km Bờ biển dài trên 3.200 km cùng với nhiều vịnh thuận lợi và mạng lưới sông ngòi, ao hồ tạo nguồn lợi lớn phục vụ cho nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy hải sản Rong biển và các loài thủy sản thân mềm, cá, nhuyễn thể và giáp xác có mặt ở biển, ao, hồ, sông suối là nguồn protein quý giá, giàu vitamin và nguyên tố vi lượng, là nguyên liệu cho ngành công nghiệp và là kho tàng tài nguyên vô tận về động vật và thực vật Biển Việt Nam thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn lợi vô cùng phong phú.
Ngành thủy sản Việt Nam đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế đất nước Quy mô của ngành thủy sản ngày càng mở rộng và vai trò của ngành thủy sản cũng tăng lên không ngừng trong nền kinh tế quốc dân Từ cuối thập kỷ 80 đến nay, tốc độ tăng trưởng GDP của ngành thủy sản cao hơn các ngành kinh tế khác cả về trị số tuyệt đối và tương đối, đặc biệt so với ngành có quan hệ gần gũi nhất là nông nghiệp Giai đoạn 5 năm 1995-2000, GDP của ngành thủy sản đã tăng từ 6.664 tỷ đồng lên 14.906 tỷ đồng, tức là gấp 2 lần và năm 2003 ước tính đạt 24.327 tỷ đồng (theo giá thực tế) Tỷ trọng GDP của ngành thủy sản trong GDP của toàn bộ nền kinh tế năm 1990 chưa đến 3%, năm 2000 tỷ lệ đó là 4% và tỷ lệ này vẫn tiếp tục được giữ vững Trái lại, GDP của ngành nông nghiệp đã giảm xuống tương đối: năm 1990, tỷ trọng GDP của ngành nông nghiệp là 38,7% đến năm 2000 đã giảm xuống chỉ còn 24,3% và năm 2003 còn 16,7% Ngành thủy sản là một ngành kinh tế kỹ thuật đặc thù bao gồm nhiều lĩnh vực hoạt động mang những tính chất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại và dịch vụ, cơ cấu thành một hệ thống thống nhất có liên quan chặt chẽ và hữu cơ với nhau Trong khi các ngành khai thác, đóng sửa tàu thuyền, sản xuất ngư lưới cụ, các thiết bị chế biến và bảo quản thủy sản trực thuộc công nghiệp nhóm A (công nghiệp năng lượng, điện ), ngành chế biến thủy sản thuộc nhóm công nghiệp B (chế biến nông, lâm, thủy sản, sản xuất hàng tiêu dùng ), ngành thương mại và nhiều hoạt động dịch vụ hậu cần như cung cấp vật tư và chuyên chở đặc dụng thuộc lĩnh vực dịch vụ thì nuôi trồng thủy sản lại mang nhiều đặc tính của ngành nông nghiệp
Nhờ vai trò ngày càng quan trọng của ngành thủy sản trong sản xuất hàng hóa phục vụ nhu cầu tiêu dùng thực phẩm và thu ngoại tệ, từ cuối thập kỷ 90, Chính phủ đã chú trọng quy hoạch hệ thống thủy lợi để phục vụ tốt cho phát triển nông nghiệp và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển mạnh của nuôi trồng thủy sản, đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long Kể từ năm 2000, nuôi thủy sản nước lợ đã chuyển mạnh từ quảng canh sang quảng canh cải tiến, bán thâm canh và thâm canh Nhiều mô hình nuôi thâm canh theo công nghệ nuôi công nghiệp đã được áp dụng, hình thành các vùng nuôi tôm lớn mang tính sản xuất hàng hóa cao, sản phẩm nuôi mặn lợ mang lại giá trị xuất khẩu lớn cho nền kinh tế và thu nhập đáng kể cho người lao động.
Một bộ phận dân cư các vùng ven biển đã giàu lên nhanh chóng, rất nhiều gia đình thoát khỏi cảnh đói nghèo nhờ nuôi trồng thủy hải sản
Ngành chế biến thủy sản là một phần cơ bản của ngành thủy sản, có hệ thống cơ sở vật chất tương đối lớn và bước đầu tiếp cận trình độ khu vực, đi kèm với đội ngũ quản lý có kinh nghiệm và công nhân kỹ thuật tay nghề cao Sản lượng xuất khẩu ước đạt 120.000–130.000 tấn mỗi năm; tổng dung lượng kho bảo quản lạnh khoảng 230.000 tấn; năng lực sản xuất nước đá 3.300 tấn/ngày; và đội xe vận tải lạnh hơn 1.000 chiếc, đảm bảo chuỗi cung ứng hải sản được vận chuyển an toàn và hiệu quả.
Công suất chế biến đạt 4.000 tấn, hệ thống vận chuyển lạnh gồm khoảng 28 tàu với tổng trọng tải 6.150 tấn, trong khi nước mắm được duy trì ở mức 150 triệu lít mỗi năm Đối với hàng chế biến xuất khẩu, ngành đang chuyển dần từ hình thức bán nguyên liệu sang xuất khẩu các sản phẩm tươi sống, sản phẩm ăn liền và sản phẩm bán lẻ siêu thị có giá trị cao hơn Tuy vậy, giá trị các mặt hàng đông lạnh của nước ta chỉ bằng một nửa đến hai phần ba so với giá trị xuất khẩu các mặt hàng tương tự của Trung Quốc, Đài Loan và Thái Lan.
168 nhà máy, cơ sở chế biến đông lạnh với công su ất tổng cộng khoảng 100.000 tấn sản phẩm/năm.
Quy trình công nghệ chế biến hàng động lạnh ở nước ta hiện nay chủ yếu tập trung ở các công đoạn sơ chế và bảo quản lạnh, với chu trình từ đưa tôm cá từ nơi đánh bắt về sơ chế, đóng gói, cấp đông và lưu trữ lạnh để xuất khẩu Đối với thiết bị, đại đa số các nhà máy chế biến thủy hải sản đông lạnh được xây dựng sau năm 1975 và tập trung mạnh vào thập niên 80, nên còn tương đối mới và chủ yếu trang bị hệ thống cấp đông tiếp xúc hoặc băng chuyền.
Trên thế giới, ước tính có khoảng 150 triệu người sống phụ thuộc hoàn toàn hoặc một phần vào ngành thủy sản, một ngành được xem là nguồn ngoại tệ quan trọng cho nhiều nước và Việt Nam không ngoại lệ Xuất khẩu thủy sản Việt Nam đã trở thành hoạt động then chốt của nền kinh tế ngoại thương, với kim ngạch tăng đều hàng năm và năm 2004 đạt gần 2,4 tỷ USD, vượt 20% so với kế hoạch Nhờ đó, ngành chế biến thủy sản Việt Nam được chuyển đổi thành một ngành công nghiệp hiện đại có năng lực hội nhập và cạnh tranh quốc tế, đứng thứ 10 trong danh sách các nước xuất khẩu thủy sản hàng đầu thế giới.
Mục tiêu của ngành thủy sản đến năm 2010 là đạt tổng sản lượng thủy sản 4 triệu tấn và kim ngạch xuất khẩu 4 tỷ USD; đến năm 2020, mục tiêu này được nâng lên 8 tỷ USD.
$USD), thu hút được khoảng 4,5 triệu lao động Với quan điểm phát triển chung là:
Ngành thủy sản tập trung phát triển bền vững theo ba lĩnh vực kinh tế, xã hội và tài nguyên môi trường, chú trọng giá trị sản phẩm thay vì chỉ tổng lượng Trong lĩnh vực kinh tế, đẩy nhanh tăng trưởng gắn với công nghiệp hóa - hiện đại hóa và chuyển đổi cơ cấu, phát triển nền kinh tế thủy sản hàng hóa mạnh và tập trung ở các thành phần kinh tế để thúc đẩy xuất khẩu, đồng thời nâng cao sức cạnh tranh thông qua sản xuất ở mọi lĩnh vực Nền kinh tế thủy sản hàng hóa phải xuất phát từ lợi thế so sánh về tài nguyên thiên nhiên theo vùng sinh thái, cùng các nguồn lực và yếu tố phát triển của ngành, và được đặt trong bối cảnh hội nhập để tối ưu hóa tiềm năng Chuyển đổi cơ cấu kinh tế thủy sản cần khai thác hiệu quả tiềm năng, phù hợp với năng lực tài chính của các hệ thống tài nguyên và hệ sinh thái thủ vực, nhằm đảm bảo phát triển bền vững cho ngành.
CÁC V ẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP
Sự phát triển mạnh của ngành công nghiệp chế biến thủy sản đã gây ô nhiễm môi trường đáng kể Các nguồn ô nhiễm chính trong các nhà máy chế biến thủy sản được phân thành ba dạng nổi bật: chất thải rắn, nước thải và khí thải, đồng thời quá trình sản xuất còn phát sinh các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và nguy cơ cháy nổ Việc quản lý chất thải rắn, xử lý nước thải và kiểm soát khí thải cùng với giảm thiểu tiếng ồn và rung động là các biện pháp thiết yếu nhằm bảo vệ môi trường và đảm bảo phát triển bền vững cho ngành.
Chất thải rắn phát sinh từ quá trình chế biến tôm, mực, cá, sò… chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi và photpho, được xem là phế liệu có thể tái chế thành các sản phẩm phụ và làm thức ăn chăn nuôi gia súc Tuy nhiên vẫn còn một lượng chất thải rắn ở dạng mảnh thịt vụn từ cá, tôm trôi theo dòng nước thải do vệ sinh nhà xưởng chưa được thực hiện triệt để Lượng chất thải này có thể gây ô nhiễm không khí do mùi từ chúng thoát lên, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân và cư dân khu vực lân cận Để giảm thiểu tác động, cần áp dụng biện pháp quản lý và xử lý chất thải, kiểm soát mùi và tăng cường vệ sinh tại nguồn.
Nước thải trong nhà máy chế biến thủy sản chủ yếu phát sinh từ quá trình sản xuất, bao gồm nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước vệ sinh cho nhà xưởng và thiết bị, dụng cụ chế biến, cũng như nước vệ sinh cho công nhân Loại nước thải này chứa phần lớn chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ động vật, thành phần chủ yếu là protein và các chất béo, trong đó chất béo khó bị phân hủy bởi vi sinh vật và được xem là nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nhất.
Khí thải từ các lò đốt dầu cho lò hơi và từ máy phát điện chứa các chất gây ô nhiễm như NO2, SO2 và bụi, với mức độ ô nhiễm dao động theo thời gian và theo mức độ vận hành Tuy nhiên, nồng độ các chất này luôn ở dưới chuẩn cho phép theo TCVN 5937-2005 Trong ngành chế biến thủy sản, các chất gây ô nhiễm không khí đặc thù còn có H2S và NH3; H2S chủ yếu phát sinh từ sự phân hủy chất thải rắn như đầu, ruột, vảy do hoạt động của vi khuẩn, trong khi NH3 cũng được ghi nhận là một chất ô nhiễm đi kèm trong quá trình xử lý và bảo quản sản phẩm.
2.2.2 Các vấn đề ô nhiễm môi trường sinh ra từ mùi nguyên liệu thủy sản hoặc do sự thất thoát từ các máy nén khí của các thiết bị đông lạnh Các khí này có đặc điểm không phát tán đi xa nên mức độ ô nhiễm chỉ giới hạn trong khu vực phát sinh chúng Nhìn chung, các chất gây ô nhiễm không khí của ngành chế biến thủy sản là khá đa dạng nhưng ở mức độ nhẹ và có thể khắc phục.
Các vấn đề ô nhiễm môi trường của ngành chế biến thủy sản được tóm tắt theo sơ đồ sau :
Chất thải rắn nếu không được thu gom và xử lý kịp thời sẽ gây ô nhiễm mùi nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trong nhà máy và cộng đồng vùng lân cận Việc triển khai các biện pháp thu gom và xử lý chất thải hiệu quả sẽ giảm thiểu ô nhiễm môi trường, cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe người lao động Đồng thời, tuân thủ tiêu chuẩn an toàn và quy trình quản lý chất thải giúp nhà máy duy trì vận hành bền vững và đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh.
Ngoài ra, tạp chất phát sinh trong quá trình rửa thiết bị và vệ sinh nhà xưởng sẽ trôi theo dòng nước Những chất này có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước và làm gián đoạn hệ thống thoát nước Đồng thời, chúng làm ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước sạch và môi trường sống của cộng đồng.
Chế biến (cá, tôm, mực…)
Chất thải rắn Nước thải Khí thải Tác động do HTL
Vệ sinh lao động và bệnh nghề nghiệp
Nước thải chế biến thủy sản có hàm lượng chất ô nhiễm cao; nếu không được xử lý, nó sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải có thể thấm xuống đất và làm ô nhiễm nước ngầm, khiến nguồn nước nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi khuẩn, khó xử lý để cấp nước sinh hoạt sạch Đối với nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm trong nước thải chế biến thủy sản làm suy thoái chất lượng nước và gây ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như hệ sinh thái thủy sinh.
Các khí thải có chứa bụi và các chất khí COx, NOx, SOx cùng với các thành phần ô nhiễm khác sẽ tác động xấu đến sức khỏe của công nhân làm việc trong khu vực và có thể trở thành tác nhân gây bệnh đường hô hấp nếu hít thở không khí ô nhiễm lâu ngày Tiếp xúc kéo dài với không khí ô nhiễm làm tăng nguy cơ mắc các vấn đề hô hấp, ảnh hưởng tới chất lượng cuộc sống và hiệu suất làm việc.
Mùi hôi tanh ở khu vực sản xuất tuy không có độc tính cấp tính ngay lập tức, nhưng khi phải tiếp xúc kéo dài với mùi này trong điều kiện làm việc, người lao động có thể gặp các biểu hiện đặc trưng như buồn nôn, kém ăn và mệt mỏi trong giờ làm việc.
Tác động do hệ thống lạnh
Các hệ thống lạnh trong chế biến thuỷ sản thường xuyên hoạt động, nhiệt độ của các tủ cấp đông hoặc kho lạnh cần duy trì tương ứng - 40 o C và - 25 0
V ệ sinh lao động và bệnh nghề nghiệp
C, làm tăng độ ẩm cục bộ lên rất cao Trong điều kiện tiếp xúc với nước lạnh thường xuyên và lâu dài, làm việc ở điều kiện nhiệt độ thay đổi ngột, liên tục, người lao động hay mắc các bệnh về đường hô hấp, viêm khớp.
Trong mọi ngành công nghiệp, vệ sinh lao động và bệnh nghề nghiệp là những vấn đề ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lao động nếu không được quan tâm giải quyết hợp lý Điều kiện lao động lạnh tại các công ty chế biến thủy sản đông lạnh dễ dẫn đến nhiều bệnh lý phổ biến như viêm xoang, viêm họng và viêm kết mạc mắt với tỷ lệ mắc trên 60%, đồng thời cũng tác động tới sức khỏe sinh sản với các bệnh phụ khoa ở mức trên 50%.
Khí CFC (Cloro – Fluo – Cacbon) được dùng trong các thiết bị lạnh và từ lâu được xem là tác nhân gây thủng tầng ozone, nên sẽ bị cấm sử dụng trong thời gian tới; ngoài ra, CFC là các chất độc, khi hít phải ở nồng độ cao có thể gây ngộ độc cấp tính và thậm chí tử vong.
2.2.3 Thành phần tính chất nước thải thủy sản
Ngành chế biến thủy sản có nguồn nguyên liệu phong phú dẫn đến sự đa dạng chất thải trong nước thải thủy sản Nước thải này được chia thành ba nguồn chính: nước thải sản xuất, nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt; ba loại nước thải này có đặc tính gần tương tự nhau nhưng nước thải sản xuất thể hiện mức độ ô nhiễm cao nhất Cụ thể, nước thải từ phân xưởng chế biến thủy sản có hàm lượng COD dao động từ 500–3.000 mg/L và hàm lượng BOD5 ở mức khá cao, do đó cần các giải pháp xử lý phù hợp để đảm bảo xả thải an toàn.
Bảng 2.1 trình bày các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thủy sản, với phạm vi dao động từ 300 đến 2000 mg/L Trong nước thường xuất hiện các vụn thủy sản, các vụn này dễ lắng xuống, nên hàm lượng chất rắn lơ lửng có sự biến động đáng kể tùy từng nguồn nước.
TÌNH HÌNH KHAI THÁC, NUÔI TR ỒNG VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN CỦA
3.1.1 Tình hình khai thác thủy sản
Với bờ biển dài khoảng 150 km, vùng lãnh hải rộng lớn với ngư trường khai thác có hiệu quả khoảng 11.000 km 2
Trong năm 2007, toàn tỉnh Quảng Ngãi có trên 4.170 tàu đánh cá với tổng công suất trên 270.000 CV, công suất bình quân khoảng 60 CV mỗi tàu; trong đó có 719 tàu có công suất trên 90 CV và đang có xu hướng chuyển dịch theo hướng phát triển tàu công suất lớn, giảm tàu công suất nhỏ Tổng công suất tàu thuyền tăng bình quân 17,7% trong giai đoạn 2001–2005 Nghề đánh bắt hải sản tại Quảng Ngãi còn lưu giữ và khai thác được nhiều hải sản quý như cá thu, cá nục, cá trích, cá ngừ, tôm, mực Năng lực đánh bắt thủy sản tăng nhanh với số lượng tàu thuyền ngày càng nhiều, đội ngũ lao động có kinh nghiệm đánh bắt và đang từng bước chuyển từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ, sử dụng ngày càng nhiều trang thiết bị và ngư cụ tiên tiến, giúp nghề khai thác thủy sản có khả năng vươn khơi xa và nâng cao hiệu quả kinh tế trong thời gian tới.
Bảng 3.1 Chỉ tiêu về sản phẩm ngư nghiệp
STT Chỉ tiêu Đơn vị 2001 2005 2006 2007 2008
1 Đánh bắt thủy sản Tấn 69.045 87.408 88.217 88.700 89.000
Nuôi trồng thủy sản Tấn 969 3.815 5.062 5.900 6.100
Nguồn: Niên giám thống kê 2006, Quảng Ngãi
Sản lượng thủy sản đánh bắt hàng năm liên tục tăng lên trong những năm gần đây Cụ thể, năm 2001 sản lượng đạt 69.045 tấn và đến năm 2007 sản lượng đánh bắt đã lên mức cao hơn, cho thấy xu hướng tăng trưởng rõ nét của khai thác thủy sản và tiềm năng phát triển của ngành này theo thời gian.
Tổng sản lượng đánh bắt toàn tỉnh đạt 88.700 tấn, trong đó các huyện có sản lượng lớn là Lý Sơn 31.850 tấn, Mộ Đức 17.900 tấn, Sơn Tịnh 14.250 tấn, Tư Nghĩa 11.700 tấn và Bình Sơn 10.500 tấn Năm 2007, thị trường nội địa biến động mạnh về giá tiêu dùng đã ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sản xuất của ngư dân Để đảm bảo hiệu quả, nhiều ngư dân đã chủ động chuyển đổi nghề và chọn thời điểm, vùng biển khai thác phù hợp Do cường độ khai thác giảm nên sản lượng khai thác tăng chậm và chỉ đạt 88.700 tấn (khai thác biển chiếm 75.650 tấn), giảm 1,2% so với cùng kỳ và đạt 85,93% kế hoạch.
3.1.2 Tình hình nuôi trồng thủy sản
Nuôi tôm nước lợ ở Quảng Ngãi bắt đầu từ mô hình nuôi tôm trên cát hình thành trong giai đoạn 2001–2005 Đến nay, diện tích nuôi và sản lượng tôm chân trắng trên cát phát triển nhanh, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nuôi và cho địa phương Đến năm 2007, diện tích thả tôm trên cát được ghi nhận là đã có mức tăng đáng kể, cho thấy xu hướng chuyển đổi và phát triển mạnh mẽ của ngành nuôi tôm nước lợ tại tỉnh.
720 ha; trong đó: diện tích nuôi tôm trên cát (nuôi tôm thẻ chân trắng) đạt 176 ha, tăng
Diện tích nuôi tôm vùng triều lên tới 544 ha, với tổng sản lượng tôm nuôi năm 2007 đạt 4.950 tấn, trong đó tôm thẻ chân trắng chiếm 1.960 tấn và tôm sú 200 tấn Năng suất bình quân của tôm sú là 1,5–2 tấn/ha, trong khi tôm thẻ chân trắng đạt 9–10 tấn/ha Các huyện có diện tích mặt nước nuôi tôm và sản lượng lớn gồm Bình Sơn, Sơn Tịnh, Tư Nghĩa, Mộ Đức và Đức Phổ.
Phong trào nuôi cá nước ngọt gần đây tiếp tục duy trì và phát triển mạnh với nhiều hình thức nuôi như nuôi cá ao hồ nhỏ, nuôi cá lúa kết hợp và nuôi lồng Các đối tượng nuôi đại trà chủ yếu là cá chép, cá mè, cá trắm cỏ và cá trôi; bên cạnh đó, một số thủy đặc sản như cá lóc, ếch, ba ba và cá rô phi bước đầu cho kết quả tốt Tính đến nay diện tích thả nuôi cá nước ngọt đạt 690 ha, trong đó nuôi ao hồ nhỏ chiếm 115 ha Sản lượng cá nuôi năm 2007 đạt 950 tấn.
Trong tỉnh, sản lượng nuôi trồng thủy sản hàng năm tăng chậm, tình trạng tự phát trong nuôi trồng thủy sản vẫn phổ biến; dịch bệnh tôm chưa có biện pháp khắc phục hiệu quả, kịp thời; nuôi tôm không theo quy hoạch gây ô nhiễm môi trường Mặt khác, một số dự án nuôi tôm do vốn ngân sách hỗ trợ phần hạ tầng chính đã triển khai, nhưng việc hình thành các tổ chức kinh tế tập thể để huy động nguồn vốn đầu tư và quản lý vận hành, khai thác còn rất lúng túng Năng lực sản xuất giống tôm trên địa bàn tỉnh còn thấp, chỉ đáp ứng được khoảng 20–25% nhu cầu giống toàn tỉnh.
3.1.3 Tình hình chế biến và xuất khẩu thủy sản Đến năm 2006, trên địa bàn tỉnh có 9 doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu thủy sản với sản lượng thủy sản chế biến hàng năm vào khoảng 4.000 – 5.000 tấn, sản lượng tăng bình quân hàng năm vào khoảng 13 – 14% Do có những khó khăn về lao động, thị trường, nguyên liệu nên trong số các doanh nghiệp đang ho ạt động chỉ có 4 doanh nghiệp (Đại Dương, Phùng Hưng, Hải Phú, Bình Châu) là hoạt động có hiệu quả, khối lượng sản phẩm và giá trị sản phẩm xuất khẩu tương đối lớn.
Trong năm 2007, sản lượng thủy sản chế biến qua các doanh nghiệp đạt 2.165 tấn, tăng 33,1% so với cùng kỳ; cơ cấu sản phẩm gồm thủy sản đông lạnh xuất khẩu 1.090 tấn, thủy sản chế biến khô xuất khẩu 265 tấn, gia công xuất khẩu 295 tấn và thủy sản nội địa 965 tấn Giá trị xuất khẩu thủy sản chế biến 9 tháng đầu năm 2007 tăng và đạt 6.250 triệu.
$USD, tăng 44,9% so với cùng kỳ, trong đó kim ngạch xuất khẩu đạt 4,13 triệu $USD, tăng 13,1% so với cùng kỳ.
Trong giai đoạn 2006-2010, tỉnh ta đặt mục tiêu tạo điều kiện cho các thành phần kinh tế đầu tư phát triển mạnh các cơ sở chế biến thủy sản, tăng nhanh sản phẩm thủy sản chế biến xuất khẩu, phấn đấu đến năm 2010 đạt giá trị thủy sản chế biến xuất khẩu là 18 triệu USD.
$USD, tỷ lệ tăng bình quân mỗi năm 26,41%, trong đó kim ngạch xuất khẩu 8 triệu
Hiện đại hóa công nghệ chế biến và nâng công suất lên 9.000 tấn sản phẩm/năm giúp tăng quy mô và năng lực sản xuất ngành thủy sản Sản lượng thủy sản chế biến công nghiệp đạt 5.800 tấn/năm, tăng bình quân 17,63%/năm Thuỷ sản xuất khẩu đạt 4.600 tấn, tăng bình quân 19,97%/năm.
GI ỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương được xây dựng trên diện tích của nhà máy chế biến thủy sản xuất khẩu Quảng Ngãi trước đây, tọa lạc tại lô 12, khu công nghiệp Quảng Phú, tỉnh Quảng Ngãi, nhằm tăng công suất chế biến và đóng góp vào sự phát triển kinh tế địa phương.
- Phía Đông giáp: công ty chế biến thực phẩm Quảng Ngãi.
- Phía Tây Nam giáp: khu đất công nghiệp.
- Phía Nam giáp: đường quy hoạch số 4.
- Phía Bắc: kênh Bàu Lăng
Tổng diện tích xây dựng nhà máy là: 11.432 m 2
Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương được thành lập và đi vào hoạt động từ tháng 8 năm 2005 với tổng vốn đăng ký đầu tư là 13,2 tỷ đồng, chủ yếu sản xuất, chế biến và kinh doanh thủy hải sản các loại Với hơn 400 lao động, mỗi ngày nhà máy chế biến khoảng 8 tấn thủy hải sản thành phẩm và hệ thống kho lạnh có sức chứa trên 500 tấn giúp tiếp nhận khối lượng hàng lớn và tăng tần suất chế biến theo nhu cầu thị trường Vì vậy, kim ngạch xuất khẩu trong 5 tháng cuối năm 2007 đạt 3,5 triệu USD và dự kiến năm 2008 đạt 4 triệu USD.
Với chủ trương vừa xây dựng vừa sản xuất vừa học hỏi nhằm khai thác hiệu quả tiềm năng sẵn có tại địa phương và ổn định đời sống cho người lao động, nhà máy luôn chú trọng thực hiện nghĩa vụ với nhà nước Từ khi thành lập đến nay, lãnh đạo nhà máy tích cực đào tạo, bồi dưỡng tay nghề và xây dựng tác phong công nghiệp cho người lao động, góp phần nâng cao năng suất và đảm bảo hoạt động liên tục Nhờ đó nhu cầu lao động của nhà máy được đáp ứng đầy đủ, giúp tăng sản lượng qua từng năm.
Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương, tọa lạc tại khu công nghiệp Quảng Phú, đã và đang hoạt động hiệu quả, đóng góp nguồn thu ngân sách hàng năm và tăng kim ngạch xuất khẩu cho tỉnh, đồng thời tạo nguồn ngoại tệ và thúc đẩy phát triển ngành nuôi trồng, chế biến thủy sản địa phương Đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng tăng, công ty vừa đầu tư nâng cấp và xây mới toàn bộ phân xưởng chế xuất với quy mô hiện đại và công nghệ tiên tiến.
HI ỆN TRẠNG VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY
Tổng diện tích của khu vực sản xuất chính khoảng 2.356 m 2
Những loại trang thiết bị của nhà máy tương đối mới và vận hành ổn định, được bảo trì định kỳ 3 tháng một lần Nhờ đầu tư và dây chuyền công nghệ sản xuất hiện đại, nhà máy có quy mô lớn, trở thành một trong những cơ sở chế biến thủy sản hiện đại nhất trong khu công nghiệp và tỉnh, đóng vai trò quan trọng trong ngành chế biến thủy sản.
Nhà xưởng có kết cấu khung thép bền vững, tường sơn và mái lợp bằng tôn mạ kẽm, bên trong được ốp gạch men cao 1,25 m để tăng độ bền và tính sạch sẽ Các vách ngăn làm bằng nhôm và kính tạo không gian sáng, thông thoáng và dễ vệ sinh Nền được lát gạch men màu trắng, trần lắp đặt la phông nhôm sóng nhằm tăng thẩm mỹ và khả năng xử lý âm thanh Hệ thống trang bị gồm thiết bị lạnh và quạt thông gió, đáp ứng yêu cầu điều hòa và thông gió cho khu vực sản xuất.
Nguồn nước đang sử dụng là nước giếng khoan có độ sâu 80 m, được quản lý để đảm bảo chất lượng nước cung cấp cho khu vực sản xuất, bao gồm cả khu vực sản xuất nước đá Lượng nước tiêu thụ mỗi ngày trung bình khoảng 375 m3, đáp ứng nhu cầu sản xuất và duy trì hoạt động ổn định của toàn khu vực.
H ệ thống xử lý nước thải
Hiện nay nhà máy chưa có hệ thống xử lý nước thải, toàn bộ nước thải từ các quá trình sản xuất được thải ra kênh Bàu Lăng thuộc khu công nghiệp Quảng Phú ở phía sau nhà máy, khiến môi trường nước khu vực này bị ô nhiễm Vì vậy, cần thiết phải xây dựng một hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy trước khi thải ra môi trường để bảo vệ nguồn nước, giảm thiểu ô nhiễm và tuân thủ các quy định xả thải.
3.3.2 Quy trình sản xuất của nhà máy
Nguồn nguyên liệu chủ lực được vận chuyển về nhà máy từ các loại thủy sản như tôm, cua và cá để chế biến các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu Lượng nguyên liệu vận chuyển từ các địa phương về nhà máy luôn thay đổi tùy theo đơn đặt hàng và nhu cầu của thị trường.
Các loại thủy sản tươi sống rất dễ bị hỏng hoặc giảm chất lượng nếu không được vận chuyển, giao nhận và bảo quản đúng kỹ thuật Vì vậy, nguyên liệu thủy sản được vận chuyển và giao nhận bằng các xe lạnh chuyên dụng của nhà máy và được lưu trữ trong kho lạnh với thời gian bảo quản được quy định chặt chẽ, nhằm đảm bảo độ tươi ngon, an toàn thực phẩm và tối ưu chất lượng sản phẩm Việc tuân thủ quy trình vận chuyển và bảo quản lạnh là yếu tố quyết định giảm thiểu lãng phí và đáp ứng yêu cầu của khách hàng cùng các tiêu chuẩn chất lượng.
Nguyên liệu chính là dầu DO được dùng cho lò hơi và vận hành máy phát điện, kèm theo nước để rửa nguyên liệu và các hóa chất khử trùng Đối với chế biến thủy sản đông lạnh, nhà máy sử dụng Chlorine làm chất khử trùng nhằm bảo quản sản phẩm và duy trì vệ sinh nhà xưởng theo các tiêu chuẩn ngành.
Quy trình công nghệ sản xuất chung của nhà máy được mô tả dưới dạng sơ đồ như sau:
Nguồn: nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương,2005
Xương, vây, vỏ, đầu, mỡ, máu, nguyên liệu không đủ chất lượng, tạp…
V ẤN ĐỀ GÂY Ô NHIỄM CỦA NHÀ MÁY
Giống như các nhà máy chế biến thủy sản khác, nhà máy cần quan tâm đến nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, gồm khí thải, bụi, mùi và ô nhiễm từ chất thải rắn cũng như nước thải; trong đó ô nhiễm môi trường do nước thải được xem là quan trọng nhất và cần được ưu tiên kiểm soát chặt chẽ Việc kiểm soát ô nhiễm nước thải giúp bảo vệ nguồn nước, đất và sức khỏe cộng đồng, đồng thời góp phần tuân thủ quy định môi trường và nâng cao năng lực vận hành Do đó, việc triển khai hệ thống xử lý nước thải hiệu quả, quản lý chất thải rắn và kiểm soát khí thải, bụi và mùi từ nguồn là các yếu tố then chốt để giảm thiểu tác động môi trường và cải thiện hình ảnh, hiệu quả hoạt động của nhà máy.
3.4.1 Ô nhiễm do khí thải, bụi, mùi Ô nhiễm mùi phát sinh từ chất thải rắn, các chất này là phế liệu bỏ ra từ nguyên liệu chính (đầu tôm, vây cá, xương cá,…) Nếu để lâu ngày sẽ diễn ra quá trình phân hủy làm phát sinh mùi hôi, ảnh hưởng đến môi trường bên trong và ngoài nhà máy Do đó cần xử lý triệt để lượng chất thải rắn phát sinh nhằm hạn chế ô nhiễm mùi.
Khí thải công nghiệp từ nhà máy chủ yếu phát sinh từ lò hơi sử dụng dầu DO và các nguồn khác như máy phát điện cùng các máy nén khí của các thiết bị lạnh Các chất khí thải chính gồm NH3 (amoniac), NO2 (nitơ dioxit), SO2 (sunfua), cùng với bụi và các hạt lơ lửng, gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh khu vực công nghiệp Việc kiểm soát và xử lý khí thải từ những nguồn này là cần thiết để giảm thiểu tác động đến môi trường và chất lượng không khí.
3.4.2 Ô nhiễm do chất thải rắn
S Tuy vậy mức độ ô nhiễm không lớn và có thể khống chế nếu công ty thường xuyên quan tâm đến việc bảo quản và sửa chữa trang thiết bị.
Do lượng chất thải rắn phát sinh từ quá trình sản xuất ngày càng lớn và chưa được xử lý kịp thời nên dễ gây ô nhiễm mùi, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Để đảm bảo hiệu quả quản lý chất thải rắn và bảo vệ môi trường, nhà máy đã thực hiện phân loại và tách riêng chất thải rắn từ khu vực sản xuất với chất thải sinh hoạt; chất thải rắn từ khu sản xuất được vận chuyển ra ngoài để xử lý theo quy định, phần lớn được bán lại để chế biến thức ăn cho gia súc Chất thải rắn phát sinh từ khâu bao bì, đóng gói và chất thải rắn sinh hoạt được tập trung tại vị trí riêng và được cơ quan quản lý công trình vệ sinh công cộng hợp đồng vận chuyển ra bãi đổ.
Nguồn nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động
Nước thải vệ sinh công nghiệp là lượng nước được sử dụng cho các hoạt động vệ sinh và làm sạch trong môi trường công nghiệp, đặc biệt là nước dùng để rửa sàn nhà mỗi ngày Ngoài ra, loại nước này còn được dùng để rửa máy móc, rửa xe và thậm chí tưới đường nhằm duy trì khu vực sản xuất sạch sẽ và an toàn Quản lý hiệu quả nước thải vệ sinh công nghiệp giúp tối ưu chi phí vận hành, giảm thiểu ô nhiễm và tuân thủ các quy định về bảo vệ nguồn nước.
- Nước thải sinh hoạt: Nước thải ra từ việc tắm giặt, vệ sinh của toàn bộ công nhân, cán bộ trong nhà máy
Nước thải sản xuất phát sinh chủ yếu từ khâu rửa nguyên liệu trong quá trình tiếp nhận và sơ chế (cá, tôm, mực ), đây là loại nước thải có mức ô nhiễm cao nhất Toàn bộ lượng nước thải sản xuất của nhà máy được tập trung và sau đó thải ra kênh Bàu Lăng thuộc khu công nghiệp Quảng Phú, phía sau nhà máy Tổng lưu lượng của nước thải sản xuất dao động khoảng 300 m3/ngày đêm.
Sau đây là bảng kết quả xét nghiệm các thông số ô nhiễm có trong mẫu nước thải của nhà máy được lấy từ mương thoát nước thải.
Bảng 3.2 Các thông số ô nhiễm trong nước thải của nhà máy Đại Dương
STT Các thông số ô nhiễm Đơn vị Kết quả đo Giá trị giới hạn
Nguồn: Công ty phát triển Công nghệ và Môi trường Á Đông, 09 - 2008
Do thời gian làm luận văn và kinh phí có giới hạn nên chỉ có thể khảo sát sự biến thiên của các thông số như: COD, BOD 5
Phân tích cho thấy nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương chưa đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường Do đó, việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy là giải pháp cấp thiết và cấp bách nhằm đảm bảo tuân thủ quy định và bảo vệ môi trường.
, SS, pH Nếu có điều kiện nghiên cứu tiếp theo sẽ khảo sát thêm hàm lượng Nitơ, Phốtpho ……
TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
X Ử LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Các công trình xử lý cơ học bao gồm các hệ thống lắng đọng để tách chất rắn lắng xuống, lọc để loại bỏ các hạt rắn còn lại và tách nổi (flotation) để thu hồi các chất rắn mang theo bọt hoặc khí; đồng thời có thể sử dụng sàng lọc và chắn rác để ngăn chặn các vật liệu lớn xâm nhập vào các giai đoạn xử lý tiếp theo Những phương pháp này cung cấp bước xử lý sơ bộ hiệu quả trước khi vận hành các công đoạn xử lý tiếp theo như sinh học hay hoá học.
Song chắn rác là thiết bị dùng để chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ và rác thải, được gọi chung là rác Rác sau đó được đưa tới máy nghiền để nghiền nhỏ, và sau đó đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất dưới 5 mm, thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật, hình tròn hoặc hình bầu dục Song chắn rác được chia làm loại cố định và loại di động.
2 loại di động hoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0
Trong những năm gần đây, loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác được sử dụng rất phổ biến tại các trạm xử lý nước có công suất vừa và nhỏ Thiết bị hoạt động theo hướng dòng chảy, vừa ngăn rác có kích thước lớn vừa nghiền nhỏ rác trước khi đưa vào các công đoạn xử lý tiếp theo Việc áp dụng song chắn rác liên hợp giúp tăng hiệu quả xử lý, giảm nguy cơ tắc nghẽn và phù hợp với các hệ thống có công suất vừa và nhỏ.
Trong bể lắng cát, các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than và cát được tách ra khỏi nước thải Những chất này không có lợi cho các quá trình làm trong nước thải và xử lý sinh hóa nước thải cũng như không có lợi cho công nghệ thiết bị tại trạm xử lý và quá trình xử lý cặn Cát sau đó được đưa đi phơi khô trên sân phơi và thường được tái sử dụng cho mục đích xây dựng.
Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn nước, khiến các hạt nặng lắng xuống đáy và các hạt nhẹ hơn nổi lên mặt nước Các thiết bị thu gom và vận chuyển chất bẩn lắng và nổi (gọi là cặn) đưa chúng tới công trình xử lý cặn để được xử lý.
Dựa vào chức năng và vị trí đặt, bể lắng được phân loại thành hai loại chính: bể lắng đợt 1 đặt trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 đặt sau công trình xử lý sinh học.
Dựa trên nguyên tắc hoạt động, bể lắng được phân thành hai loại chính: bể lắng hoạt động gián đoạn và bể lắng hoạt động liên tục Sự phân loại này giúp người thiết kế và vận hành hệ thống hiểu rõ đặc điểm chu trình xử lý và thời gian lưu nước của từng loại, từ đó chọn phương án phù hợp với lưu lượng và yêu cầu xử lý, tối ưu hóa hiệu quả lắng và độ ổn định của hệ thống.
Dựa vào cấu tạo, bể lắng được phân loại thành các loại cơ bản như sau: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm, cùng với một số loại bể lắng khác có thiết kế và ứng dụng riêng Mỗi loại bể lắng có đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt, giúp tối ưu quá trình lắng và tách chất rắn trong nước hoặc nước thải tùy thuộc điều kiện vận hành.
Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m 3
Quá trình xử lý nước thải diễn ra ngày đêm: nước thải được dẫn vào ống trung tâm và di chuyển theo hướng thẳng đứng từ đáy lên phía trên Vận tốc dòng nước đi lên nhỏ hơn vận tốc lắng của các hạt lắng, nhờ đó các hạt rắn tách xuống và hình thành cặn ở phần dưới của thiết bị Nước sau khi tách được tập trung về máng thu ở phía trên để thu gom và tiếp tục xử lý Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới, đảm bảo sự phân lớp và lưu trữ an toàn.
Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, với tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1/4 và chiều sâu đến 4 m Bể lắng ngang được sử dụng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m³, nhằm tối ưu quá trình lắng cặn và nâng cao hiệu quả xử lý nước.
Bể lắng ngang xử lý nước thải vận hành liên tục, nước thải di chuyển theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo Vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không vượt quá 40 mm/s để đảm bảo quá trình lắng và tách chất rắn hiệu quả Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu tại máng cuối bể.
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính từ 16 m đến 40 m (có trường hợp lên tới 60 m), chiều cao làm việc bằng khoảng 1/6–1/10 đường kính bể Bể được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m³/ngày đêm Nước trong bể lắng chảy từ tâm ra quanh thành bể, cặn lắng được dồn vào hố thu cặn xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục ở góc 45 độ.
Đáy bể thường làm với độ dốc i = 0,02 – 0,05 Dàn quay với tốc độ 2 – 3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên
Trong xử lý nước thải công nghiệp có chứa dầu mỡ, bể vớt dầu mỡ được ứng dụng phổ biến để loại bỏ dầu mỡ ngay từ giai đoạn đầu của hệ thống xử lý Khi nước thải sinh hoạt có hàm lượng dầu mỡ không cao, việc vớt dầu mỡ thường được thực hiện ngay tại bể lắng thông qua thiết bị gạt nổi, giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm tải cho các công đoạn tiếp theo.
Bể lọc là hệ thống xử lý nước thải có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng có kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, nhờ đó các hạt rắn lơ lửng được loại bỏ và nước sau xử lý có chất lượng tốt hơn Công trình này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp, nơi hàm lượng chất rắn lơ lửng cao và cần xử lý trước khi thải ra môi trường hoặc đưa vào các bước xử lý tiếp theo để đạt tiêu chuẩn môi trường.
Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khoảng 60% tạp chất không hòa tan và 20% BOD trong nước thải Khi áp dụng các biện pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới khoảng 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30–35% theo BOD.
X Ử LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là quá trình sử dụng đồng thời các yếu tố vật lý và hóa học để đưa vào nước thải các chất phản ứng nhằm tác động lên tạp chất, biến đổi chúng thành các hợp chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan vô hại, giúp giảm ô nhiễm môi trường Giai đoạn hóa lý có thể được thực hiện độc lập hoặc phối hợp với các phương pháp cơ học, hóa học và sinh học trong một hệ thống công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh để tối ưu hiệu quả xử lý.
Trong xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý, các kỹ thuật phổ biến gồm keo tụ, tuyển nổi, đông tụ, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc Những phương pháp này hỗ trợ loại bỏ chất rắn và các chất hòa tan bằng cách hình thành kết tủa, tách chất rắn nổi, hấp phụ các hợp chất hữu cơ và màu sắc, trao đổi ion để khử ion hòa tan, và cuối cùng dùng thấm lọc ngược hoặc siêu lọc để loại bỏ các chất ở kích thước nano Tùy tính chất nước thải và mục tiêu xử lý, người ta có thể kết hợp các phương pháp này để tối ưu hiệu quả và chi phí.
4.2.1 Phương pháp keo tụ (đông tụ keo)
Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù, còn các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan thì không bị loại bỏ do kích thước quá nhỏ Để tách các hạt keo hiệu quả bằng lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự liên kết giữa các hạt phân tán thành tập hợp, từ đó tăng vận tốc lắng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết trung hòa điện tích của chúng, sau đó liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích được gọi là đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông từ các hạt nhỏ gọi là keo tụ (flocculation).
Phương pháp tuyển nổi là kỹ thuật tách các tạp chất ở dạng rắn hoặc lỏng phân tán không tan và lắng kém ra khỏi pha nước, thường được áp dụng trong xử lý nước thải để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể loại bỏ hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, và rút ngắn thời gian xử lý Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom dễ dàng bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng, thường là không khí Các bọt khí này kết dính với các hạt và khi lực nổi của hệ gồm các bong khí và hạt đã đủ lớn sẽ kéo các hạt nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại thành lớp bọt chứa hàm lượng hạt cao hơn so với chất lỏng ban đầu Quá trình này cho phép tách các hạt khỏi dung dịch bằng cách tích tụ chúng thành lớp bọt trên bề mặt chất lỏng và dễ dàng thu hồi các hạt mong muốn.
Phương pháp hấp phụ được áp dụng rộng rãi để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan ra khỏi nước thải sau xử lý sinh học và để xử lý cục bộ khi nước thải chứa một lượng rất nhỏ các chất này Các chất này không phân hủy sinh học và thường có độc tính cao, nên hấp phụ được xem là biện pháp hiệu quả để loại bỏ chúng Khi khả năng hấp phụ của các chất cần loại bỏ cao và chi phí trên mỗi đơn vị lượng chất hấp phụ ở mức hợp lý, phương pháp này trở thành lựa chọn hợp lý để làm sạch nước thải.
Trong lĩnh vực xử lý nước thải, các chất hấp phụ thường được sử dụng gồm than hoạt tính, các chất tổng hợp và các chất thải từ một số ngành sản xuất (tro, rỉ, mạt cưa…), bên cạnh chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các hydroxide kim loại ít được dùng do năng lượng tương tác với nước cao khiến chúng ít hiệu quả với nước và các phân tử hữu cơ Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến nhất nhờ có khả năng tương tác yếu với nước và mạnh với các hợp chất hữu cơ, đồng thời có lỗ xốp thô cho phép hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, cùng với khả năng tái sinh Tuy nhiên, than cần bền với nước và thấm nước nhanh, và quan trọng là có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hóa vì một số chất hữu cơ trong nước thải có thể bị oxy hóa và hóa nhựa; các chất hóa nhựa sẽ bít kín lỗ xốp của than và cản trở quá trình tái sinh ở nhiệt độ thấp.
4.2.4 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là quá trình các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion mang cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất tham gia được gọi là ionit (chất trao đổi ion); chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Trong dung dịch điện ly, các chất có khả năng hút các ion dương được gọi là cationit và chúng mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm được gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu một ionit có khả năng trao đổi được cả hai loại ion, tức là cả cation và anion, người ta gọi nó là ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion là công nghệ được ứng dụng phổ biến để loại bỏ khỏi nước các kim loại nặng như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg và Mn, cùng với các hợp chất của Asen, Phốtpho, Cyanua và các chất phóng xạ Quá trình này dựa trên sự trao đổi ion giữa các ion ô nhiễm và các ion trên chất trao đổi, giúp gắn các thành phần độc hại vào chất trao đổi và cho nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn an toàn cho các ứng dụng dân dụng và công nghiệp.
Chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc được tổng hợp nhân tạo Trong đó, chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm zeolit, đất sét, fenspat và các loại mica khác nhau; các chất trao đổi ion vô cơ tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước) và các oxit khó tan, hydroxit của một số kim loại như nhôm, crôm và ziriconi Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá mang tính axit, còn các chất có nguồn gốc tổng hợp là nhựa có bề mặt riêng lớn, là những hợp chất cao phân tử.
4.2.5 Các quá trình tách bằng màng
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau
Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng Người ta dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác
Thẩm thấu ngược (RO) và siêu lọc (UF) là hai công nghệ lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, được thực thi ở áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho phép phân tử dung môi đi qua và giữ lại các chất hòa tan Sự khác biệt chính giữa hai quá trình là siêu lọc (UF) thường được dùng để tách các dung dịch có khối lượng phân tử trên khoảng 500 Da và có áp suất thẩm thấu tương đối thấp, ví dụ như vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét; còn thẩm thấu ngược (RO) thường được dùng để loại bỏ các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và được đẩy qua màng ở áp suất cao.
Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, và có thể áp dụng trong các quá trình oxy hóa tại điện cực dương và khử tại điện cực âm, đông tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này diễn ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải, từ đó tăng hiệu quả loại bỏ tạp chất và cải thiện chất lượng nước sau xử lý.
Phương pháp điện hóa giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hóa và không sử dụng hóa chất Nhược điểm lớn của công nghệ này là tiêu hao điện năng đáng kể Việc xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa có thể tiến hành ở chế độ gián đoạn hoặc liên tục, tùy thuộc nhu cầu vận hành và lưu lượng xử lý.
X Ử LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
Các phương pháp hóa học được sử dụng trong xử lý nước thải gồm trung hòa, oxy hóa và khử, dựa vào tác nhân hóa học và thường đòi hỏi chi phí cao Chúng được dùng để loại bỏ các chất hòa tan và hoạt động trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được áp dụng như tiền xử lý trước xử lý sinh học hoặc sau khi xử lý sinh học như một bước xử lý nước thải cuối cùng trước khi thải ra nguồn nước.
Nước thải chứa axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa để đưa pH về khoảng 5,5–9 trước khi thải ra nguồn nước hoặc đưa vào công nghệ xử lý tiếp theo Quá trình trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào thành phần và lưu lượng nước thải, và thường bao gồm điều chỉnh pH bằng các chất kiềm hoặc axit phù hợp, sử dụng hệ thống điều khiển tự động để duy trì giá trị pH ổn định và đảm bảo tiêu chuẩn xả thải hoặc tối ưu cho các bước xử lý tiếp theo.
- Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm
- Bổ sung các tác nhân hóa học
- Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa
- Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit
Việc lựa chọn phương pháp trung hòa phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ xả thải và khả năng sẵn có cùng với giá thành của các tác nhân hóa học Trong quá trình trung hòa, một lượng bùn cặn hình thành, và lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần nước thải cũng như loại và lượng tác nhân sử dụng cho quá trình.
4.3.2 Phương pháp oxy hóa - khử
Mục đích của phương pháp oxy hóa trong xử lý nước thải là chuyển các chất ô nhiễm độc hại thành các hợp chất ít độc hơn và dễ bị loại bỏ khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn lượng lớn tác nhân oxi hóa nên thường chỉ được áp dụng khi các tạp chất gây ô nhiễm không thể tách bằng các phương pháp khác Thông thường các chất oxy hóa được sử dụng gồm Clo khí và Clo lỏng (Cl2 và NaOCl), Kali permanganat KMnO4, Hypoclorit canxi Ca(ClO)2 và H2O2.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học diệt phần lớn vi khuẩn; sau khi qua các hệ thống xử lý sinh học nhân tạo như Biophin hay Aeroten, số lượng vi khuẩn giảm xuống còn khoảng 5%, còn trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc là 1–2% Tuy nhiên, để tiêu diệt hoàn toàn các vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần được khử trùng bằng clo hóa, ozon hóa, điện phân hoặc tia cực tím.
Phương pháp Clo hóa là kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong xử lý nước thải để khử trùng Clo được đưa vào nước thải ở dạng Clo hơi hoặc Clorua vôi Lượng Clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học và 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn chỉnh Clo phải được trộn đều với nước và thời gian tiếp xúc giữa nước và hóa chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Clo hóa nước thải Clo hơi gồm thiết bị Clorator, máng trộn và bể tiếp xúc Clorator phục vụ cho mục đích chuyển Clo hơi thành dung dịch Clo trước khi hòa trộn với nước thải và được chia thành hai nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Clo hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải ở dạng bình chịu áp Trong trạm xử lý cần có kho để lưu giữ các bình này Phương pháp dùng Clo hơi ít được dùng phổ biến.
- Phương pháp Clo hóa nước thải bằng Clorua vôi: Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m 3
Clorua vôi được hòa trộn sơ bộ trong thùng hòa trộn cho đến dung dịch 10–15%, sau đó chuyển sang thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch clorua vôi với liều lượng nhất định đi hòa trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện.
Hoạt động của dây chuyền diễn ra ngày đêm, với các công trình và thiết bị chủ yếu gồm thùng hòa trộn, thiết bị chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng, máng trộn và bể tiếp xúc.
Phương pháp ozon hóa là công nghệ xử lý nước hiệu quả, dùng ozon tác động mạnh lên các chất khoáng và chất hữu cơ Quá trình oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi và tiệt trùng nước, mang lại nước sạch và an toàn Bằng ozon hóa có thể xử lý phenol, sản phẩm dầu mỏ và các chất chứa H2.
X Ử LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm.… Sau quá trình Ozôn hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%
Ozôn còn oxy hóa các hợp chất nitơ và phốt pho trong nước, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, phốt pho để nâng cao chất lượng nước cấp Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao, nhưng công nghệ ozon được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp nhờ khả năng oxy hóa mạnh và hiệu quả xử lý các hợp chất khó phân hủy.
Phương pháp xử lý sinh học tận dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, từ đó tăng sinh khối nhờ quá trình xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Phương pháp xử lý sinh học có thể được thực hiện ở điều kiện hiếu khí (có oxy) hoặc điều kiện kỵ khí (không có oxy).
Phương pháp xử lý sinh học được ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ, mang lại hiệu quả xử lý cao cho hệ thống nước thải Vì vậy, phương pháp này thường được áp dụng sau khi đã loại bỏ các tạp chất thô khỏi nước thải nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý sinh học và đảm bảo nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra môi trường.
Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :
- Chuyển hóa các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh
- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải
- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng
4.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hồ tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lý nước thải trong ao, hồ ( hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…).
Hồ oxy hóa hay hồ sinh học là hệ thống chứa nước tự nhiên hoặc nhân tạo dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ sinh học diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ vi khuẩn, tảo và các sinh vật thủy sinh khác, tương tự quá trình làm sạch nước mặt Vi sinh vật sử dụng oxy do tảo quang hợp giải phóng và oxy từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ; đồng thời tảo hấp thụ CO2 và các chất dinh dưỡng như phốt phát và nitrat từ sự phân hủy, từ đó tham gia vào quá trình làm sạch nước Để hồ hoạt động bình thường, cần duy trì pH và nhiệt độ ở mức tối ưu; nhiệt độ không được để ở mức quá thấp để đảm bảo hoạt động hiệu quả của sinh vật trong hồ.
Theo bản chất của quá trình sinh hóa, hồ sinh vật được phân chia thành ba loại chính: hồ hiếu khí, hồ tùy tiện và hồ yếm khí Hồ hiếu khí duy trì oxi ở mức cao và vi sinh vật hoạt động mạnh để phân hủy chất hữu cơ nhanh chóng Hồ tùy tiện có thể hoạt động ở cả hai trạng thái có oxi và thiếu oxi, cho phép vi sinh vật thích nghi với sự biến động của môi trường Hồ yếm khí vận hành khi oxy rất thấp hoặc không có, nơi vi sinh vật yếm khí phân hủy chất hữu cơ và tạo ra các sản phẩm phụ đặc trưng như metan Việc hiểu rõ sự phân loại này giúp tối ưu quá trình xử lý sinh học và thiết kế hệ thống hồ phù hợp với mục tiêu xử lý nước thải hoặc sản phẩm sinh học.
Quá trình xử lý nước thải diễn ra trong điều kiện oxy đầy đủ, oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức bởi các hệ thống cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn, từ 0,5 đến 1,5 mét, giúp tối ưu sự trao đổi khí và hiệu quả xử lý nước thải.
Ở độ sâu từ 1,5–2,5 mét, trong hồ thủy sinh, theo chiều sâu của lớp nước có thể diễn ra hai quá trình chính: oxy hóa hiếu khí và lên men yếm khí các chất hữu cơ bẩn Trong hồ thủy sinh, vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ, đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất hữu cơ và duy trì sự cân bằng của hệ sinh thái nước.
Độ sâu trên 3 mét của hồ đồng thời thu hút sự tham gia của hàng trăm chủng vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này thực hiện hàng chục phản ứng sinh hóa để phân hủy và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu quả giảm BOD trong hồ có thể lên tới 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD ở mức cao, nên loại hồ này chủ yếu được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp đậm đặc và được dùng làm hồ bậc 1 trong hệ thống nhiều bậc xử lý.
Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc
Cánh đồng tưới là những khu đất canh tác có khả năng tiếp nhận và xử lý nước thải bằng cơ chế tự nhiên Quá trình xử lý diễn ra nhờ hoạt động của vi sinh vật trong đất, tác động của ánh sáng mặt trời và sự trao đổi khí cùng với các hoạt động sống của thực vật Chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong lớp đất, sau đó các vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân hủy chúng thành những chất đơn giản để cây trồng có thể hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng, phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nguồn nước.
4.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
Bể lọc sinh học là một công trình xử lý nước thải bằng cách lọc nước qua vật liệu rắn được bao bọc bởi lớp màng vi sinh vật Cấu trúc của bể gồm các thành phần chính: khoang chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, và hệ thống phân phối khí phục vụ cho quá trình sinh học.
Quá trình oxy hóa chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra với cường độ mạnh hơn so với cánh đồng lọc, khi màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước thải trôi khỏi bể được tách khỏi nước tại bể lắng đợt 2 Để đảm bảo quá trình oxy hóa sinh học diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhựa Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit.
- B ể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể có dạng hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng, là bể lọc sinh học nhỏ giọt hoạt động theo nguyên tắc sau: nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối, theo chu kỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc; nước thải sau khi lọc chảy vào hệ thống thu nước và được dẫn ra khỏi bể; oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗ xung quanh thành bể Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội, đá với đường kính trung bình 20–30 mm Tải trọng nước thải của bể ở mức thấp (0,5–1,5 m3/m3 vật liệu lọc/ngày đêm) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5–2 m Hiệu quả xử lý BOD trong nước thải đạt khoảng 90% (dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới ).
- B ể lọc sinh học cao tải
Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh học nhỏ giọt, nước thải được tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tải trọng 10–20 m3 nước thải trên 1 m2 bề mặt bể mỗi ngày đêm Khi BOD của nước thải quá cao, người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã được làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3.
B ể hiếu khí có bùn hoạt tính – Bể Aeroten
Trong hệ thống xử lý nước thải, bể Aeroten chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, được cấp khí liên tục để trộn đều và duy trì bùn ở trạng thái lơ lửng, đồng thời cung cấp oxy cho vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải Các chất lơ lửng đóng vai trò là hạt nhân cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính; vi khuẩn và các vi sinh vật dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và tế bào mới Lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu của nước thải vào bể Aeroten ban đầu không đủ để làm giảm nhanh các chất hữu cơ, do đó phải tái tuần hoàn một phần bùn đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2 về bể Aeroten nhằm duy trì nồng độ vi sinh vật Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác Để vận hành hiệu quả, bể Aeroten phải có hệ thống cấp khí đầy đủ và liên tục.
Quá trình x ử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
- Công nghệ xử lý đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B (TCVN 5945 – 2005) trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.
- Công nghệ đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ giữa mùa khô và mùa mưa.
Để đảm bảo hiệu quả và bền vững, công nghệ xử lý nên có vốn đầu tư thấp, vận hành đơn giản và dễ triển khai, giúp giảm chi phí và rủi ro cho doanh nghiệp Đồng thời, tính ổn định cao là yếu tố cốt lõi, đảm bảo hoạt động liên tục và tin cậy ở nhiều điều kiện khác nhau Ngoài ra, công nghệ xử lý cần không gây tác động tiêu cực đến môi trường, giảm thiểu ô nhiễm và tối ưu hóa hiệu suất xử lý để đạt hiệu quả lâu dài.
- Công nghệ xử lý phải mang tính hiện đại và có thể sử dụng trong thời gian dài.
- Chi phí năng lượng và chi phí vận hành thấp, tiết kiệm diện tích
Để tối ưu hóa vận hành và chi phí, số lượng bơm được sử dụng ở mức tối thiểu và tận dụng nguyên tắc tự chảy theo cao trình, giúp hệ thống duy trì lưu lượng mà không phụ thuộc hoàn toàn vào máy bơm Đồng thời, phương án này tận dụng tối đa cơ sở vật chất hiện có tại công ty, tiết kiệm đầu tư và nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị sẵn có Việc kết hợp giữa số bơm tối thiểu và cơ chế tự chảy còn tăng tính ổn định của hệ thống, giảm rủi ro vận hành và đảm bảo áp lực, lưu lượng cần thiết cho toàn bộ quy trình.
L ựa chọn công nghệ xử lý dựa vào các yếu tố sau :
- Lưu lượng và thành phần, tính chất của nước thải cần xử lý
- Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý xả vào nguồn tiếp nhận
- Điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp, vận hành) và khả năng về vốnđầu tư
5.1.2 Đề xuất sơ đồ công nghệ
Thành phần và tính chất nước thải đầu vào, cùng với các yêu cầu về chất lượng nước thải xả vào nguồn tiếp nhận của nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương, được trình bày chi tiết trong Bảng 5.1 nhằm đánh giá tải lượng ô nhiễm, khả năng xử lý và đảm bảo tuân thủ các chuẩn xả Nội dung này quy định các chỉ tiêu chất lượng nước thải đầu ra, phương pháp phân tích và ngưỡng giới hạn áp dụng cho quá trình xử lý và xả nước, từ đó giúp đảm bảo nước thải sau xử lý đáp ứng yêu cầu bảo vệ nguồn nước nhận Việc tuân thủ bảng 5.1 và thực hiện giám sát định kỳ tạo nền tảng cho hoạt động vận hành bền vững của nhà máy Đại Dương và bảo vệ môi trường xung quanh.
Bảng 5.1 Thành phần và tính chất nước thải của nhà máy Đại Dương
STT Các thông số ô nhiễm Đơn vị Đầu vào Mức độ xử lý cần đạt
Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương có lưu lượng nước thải là 300 m3/ngày đêm, tương đương với toàn bộ nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất Lượng nước thải được xác định là bằng khoảng 80% lượng nước đưa vào sản xuất Kết quả khảo sát cho thấy nước thải có hàm lượng hữu cơ cao với COD = 941 mg/L và BOD5 = 689 mg/L; tỷ lệ COD/BOD5 đạt 1,37, thấp hơn ngưỡng 2.
Các công trình xử lý sinh học bao gồm cánh đồng tưới, bể hiếu khí với bùn hoạt tính Aeroten, bể lọc sinh học Biophin, mương oxy hóa và đĩa quay sinh học RBC Cánh đồng tưới tham gia xử lý nước thải bằng cơ chế sinh học tự nhiên, trong khi bể hiếu khí Aeroten phân hủy chất hữu cơ nhờ vi khuẩn hiếu khí Bể lọc sinh học Biophin cung cấp lớp lọc sinh học giúp tối ưu hóa loại bỏ chất hữu cơ và chất dinh dưỡng Mương oxy hóa tăng cường quá trình oxi hóa nước thải, còn đĩa quay sinh học RBC mở rộng diện tiếp xúc giữa vi sinh vật và dòng nước để nâng cao hiệu quả xử lý.
< 1000 mg/l rất thích hợp cho phương pháp xử lý sinh học hiếu khí
Với diện tích khuôn viên nhà máy bị giới hạn, ta không thể triển khai các hệ thống xử lý nước thải như ao hồ hiếu khí, mương oxy hóa hay cánh đồng lọc Bên cạnh đó, đối với đĩa quay sinh học RBC, chi phí đầu tư rất cao và yêu cầu kỹ thuật vận hành phức tạp, khiến giải pháp này gặp nhiều thách thức khi áp dụng trong thực tế.
Hiệu suất xử lý BOD 5
Bể Aeroten và bể lọc sinh học nhỏ giọt có thể phù hợp với những điều kiện trên.
Dựa vào tình hình sản xuất thực tế của nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương, tính chất và nồng độ của các chất ô nhiễm trong nước thải và kết quả nghiên cứu thực nghiệm, chúng tôi đề xuất một quy trình công nghệ xử lý nước thải tối ưu cho nhà máy Quy trình này gồm các giai đoạn tiền xử lý để loại bỏ chất rắn và dầu mỡ, xử lý sinh học để phân hủy các hợp chất hữu cơ, và xử lý hóa học nhằm khử các chất ô nhiễm khó phân hủy, sau đó là các bước lọc và khử trùng trước khi xả thải Các tham số thiết kế được xác định dựa trên đánh giá nguồn ô nhiễm, tải lượng và mục tiêu xả thải, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn và tối ưu hóa chi phí vận hành Việc áp dụng quy trình công nghệ này sẽ cải thiện hiệu quả xử lý nước thải, giảm tải ô nhiễm và đảm bảo hoạt động sản xuất bền vững cho nhà máy Đại Dương.
2: bùn hoạt tính tuần hoàn
3: nước tách từ bể chứa bùn
Hầm tiếp nhận Bểđiều hòa
Bể lắng II ( kết hợp vật liệu lọc)
So sánh và l ựa chọn công nghệ
Về mặt công nghệ, hai phương án này đang được áp dụng phổ biến tại Việt Nam và vận hành tương đối đơn giản Điều kiện khí hậu Việt Nam phù hợp với xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học, đặc biệt là ở giai đoạn sau xử lý không phát sinh chất ô nhiễm thứ cấp, phù hợp với xu hướng sử dụng các phương pháp sinh học trong xử lý nước thải.
Ở phương án 1, bể Aeroten có cấu tạo đơn giản, dễ thi công và vận hành; tuy nhiên, nó yêu cầu cấp khí thường xuyên và phải tuần hoàn bùn để vi sinh vật sống và hoạt động Ngược lại, ở phương án 2 với bể lọc sinh học, không cần cấp khí và không cần tuần hoàn bùn, nhưng cấu tạo và vận hành phức tạp hơn so với bể Aeroten.
Ở phương án 1, sử dụng xe hút bùn có ưu điểm tiết kiệm chi phí xây dựng và vận hành công trình do lượng bùn sinh ra không nhiều, nên có thể hợp đồng thu gom theo định kỳ với đơn vị chuyên trách để giảm chi phí so với việc dùng máy ép bùn hoặc xây sân phơi bùn Việc này giúp tối ưu ngân sách và đơn giản hóa công tác quản lý vận hành Đối với máy ép bùn ở phương án 2, chi phí đầu tư và vận hành có thể cao hơn, đồng thời đòi hỏi diện tích, công suất và điều kiện vận hành phù hợp hơn, do đó cần cân nhắc kỹ lưỡng để quyết định phương án tối ưu dựa trên lưu lượng và yêu cầu xử lý.
2: bùn hoạt tính tuần hoàn
3: nước tách từ bể chứa bùn
Hầm tiếp nhận Bể điều hòa
Thải bỏ thì sử dụng được ở nhiều nơi, không cần nhiều nhân công, thời gian làm khô bùn ngắn
Tuy nhiên, cần chi phí đầu tư cao và cần sử dụng polymer châm vào để tăng khả năng tách nước.
Trong phương án 1, không cần dùng bể lắng I trước khi qua bể Aeroten; sau xử lý sinh học, nước thải được đưa đến bể lắng II Bể lắng II kết hợp lớp vật liệu lọc, giúp lắng các chất rắn lơ lửng còn lại sau bể Aeroten và cho hiệu quả xử lý cao Nước thải sau xử lý vẫn đạt tiêu chuẩn xả thải, đồng thời phương án này tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng và diện tích khu vực nhà máy.
Qua việc so sánh sự khác biệt giữa hai phương án và khảo sát điều kiện thực tế tại Nhà máy chế biến thủy sản Đại Dương, phương án 1 được đánh giá là phù hợp hơn cho quá trình thiết kế và thi công Lý do là phương án này dễ triển khai, đơn giản trong vận hành và quản lý, đồng thời có chi phí đầu tư xây dựng thấp hơn nhiều so với phương án 2.
Thuy ết minh công nghệ
Trong quá trình sản xuất, nước thải được dẫn vào hệ thống thoát nước và đưa về hầm tiếp nhận nước thải Tại hầm tiếp nhận, song chắn rác được bố trí để giữ lại các rác có kích thước lớn, sau đó nước thải được bơm qua bể điều hòa.
Bể điều hòa đóng vai trò điều hòa lưu lượng và thành phần chất lượng nước thải, ngăn ngừa quá tải vào giờ cao điểm và giúp hệ thống xử lý hoạt động ổn định Hệ thống ống thổi khí được bố trí trong bể vận hành liên tục, khuấy trộn nước thải và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo Sau đó nước thải được dẫn vào bể Aeroten để tiếp tục quá trình xử lý.
Trong bể Aeroten, nước thải được phối trộn với bùn hoạt tính tuần hoàn từ bể lắng II và được sục khí liên tục nhờ hệ thống ống thổi khí bố trí trong bể, được vận hành bởi máy nén khí để thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa Sau một thời gian vận hành, nước thải sẽ chảy vào bể lắng II để tiếp tục quá trình xử lý.