Thực nghiệm và thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công ty TNHH Thủy sản Kiên Giang công suất 400m3/ngày.đêm

Thực nghiệm và thiết kế hệ thống xử lý nước thải thủy sản công ty TNHH Thủy sản Kiên Giang công suất 400m3/ngày.đêm

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

THỦY SẢN KIÊN GIANG

Giảng viên hướng dẫn : GS.TS HOÀNG HƯNG

Sinh viên thực hiện : THÁI THÀNH NGHĨA

MSSV : 1091080040 LỚP : 10 HMT1

TP Hồ Chí Minh tháng 03 năm 2012

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : 4

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY HẢI SẢN VÀ CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Error! Bookmark not defined. 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 4

1.2 MỤC ĐÍCH 4

1.3 PHẠM VI 5

1.4 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN Ở VIỆT NAM 5

1.5 CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN 7

1.5.1 Các loại chất thải có thể sinh ra trong quá trình sản xuất 7

1.5.2 Thành phần tính chất nước thải thủy sản 8

CHƯƠNG 2 : 9

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG 9

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY 9

2.2 CƠ CẤU TỔ CHỨC 9

2.3 TÓM TẮT HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT: 10

2.3.1 Nhà xưởng 10

2.3.2 Trang thiết bị chính 10

2.3.3 Hệ thống phụ trợ 11

2.3.4 Hệ thống xử lý chất thải 11

2.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY 12

2.4.1 Đặc tính nguyên liệu – nhiên liệu 12

2.4.2 Quy trình sản xuất 12

2.5 VẤN ĐỀ GÂY Ô NHIỄM CỦA CÔNG TY 15

2.5.1 Ô nhiễm do khí thải, bụi, mùi 15

2.5.2 Ô nhiễm do chất thải rắn 15

2.5.3 Ô nhiễm do nước thải 15

CHƯƠNG 3 : 17

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 17

3.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 17

3.1.1 Song chắn rác 17

3.1.2 Bể lắng cát 17

3.1.3 Bể lắng 17

3.1.4 Bể vớt dầu mỡ 18

3.1.5 Bể lọc 19

3.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 19

3.2.1 Phương pháp đông tụ và keo tụ 19

3.2.2 Tuyển nổi 21

3.2.3 Hấp phụ 21

3.2.4 Phương pháp trao đổi ion 22

3.2.5 Các quá trình tách bằng màng 22

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

3.2.6 Phương pháp điện hoá 23

3.2.7 Phương pháp trích ly 23

3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC 24

3.3.1 Phương pháp trung hoà 24

3.3.2 Phương pháp oxy hoá khử 25

3.3.3 Khử trùng nước thải 25

3.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 26

3.4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 27

3.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 28

CHƯƠNG 4 : 31

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG 31

4.1 GIỚI THIỆU VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31

4.1.1 Vai trò Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải 31

4.1.2 Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật 31

4.2 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN TẠI CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG 41

4.2.1 Nội dung nghiên cứu 41

4.2.2 Phương pháp nghiên cứu 41

4.2.3 Mô hình thí nghiệm 44

CHƯƠNG 5 : 67

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG 67

5.1 ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 67

5.1.1 Sơ đồ công nghệ : ( xem phụ lục ) 67

5.1.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 67

5.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 68

5.2.1 Các thông số thiết kế 68

5.2.2 Yêu cầu sau xử lý đạt tiêu chuẩn 68

5.2.3 Các công trình xử lý: 68

CHƯƠNG 6 : 101

KHÁI TOÁN CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 102

6.1 VỐN ĐẦU TƯ CHO TỪNG HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 102

6.1.1 Phần xây dựng 102

6.1.2 Phần thiết bị 102

6.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH 103

6.2.1 Chi phí nhân công 103

6.2.2 Chi phí hoá chất 103

6.2.3 Chi phí điện năng 104

6.3 TỔNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ 104

CHƯƠNG 7 : 105

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 106

7.1 CHẠY THỬ 106

7.2 VẬN HÀNH HÀNG NGÀY 106

7.3 CÁC SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 107

7.3.1 Một số sự cố ở các công trình đơn vị như: 107

CHƯƠNG 8 : 108

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined. 8.1 KẾT LUẬN 108

8.2 KIẾN NGHỊ 108

Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy sự phát triển của mọi ngành kinh tế , trong đó có ngành chế biến lương thực, thực phẩm tạo ra các sản phẩm

có giá trị phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu Tuy nhiên, ngành này cũng tạo ra một lượng lớn chất thải rắn, khí, lỏng… là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường chung của đất nước Cùng với ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm thì ngành chế biến thủy sản cũng trong tình trạng đó Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành chế biến thủy sản đã sử dụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến Vì vậy, ngành đã thải ra một lượng nước khá lớn cùng với các chất thải rắn, khí thải Vấn

đề ô nhiễm nguồn nước do ngành chế biến thủy sản thải trực tiếp ra môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý môi trường Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng đến con người và đời sống của các loài thủy sinh cũng như các loài động thực vật sống gần đó Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản cũng như các ngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết đặt ra không chỉ đối với những nhà làm công tác bảo vệ môi trường mà còn cho tất cả mọi người chúng ta

1.2 MỤC ĐÍCH

Với hiện trạng môi trường như vậy, vấn đề nghiên cứu công nghệ thích hợp xử

lý nước thải cho ngành chế biến thủy sản là cần thiết Đề tài này được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý thích hợp cho một trường hợp cụ thể, đó là Công ty chế biến thủy sản xuất khẩu Kiên Giang

đề tài là xử lý nước thải của Công ty chế biến thủy sản xuất khẩu Kiên Giang và một số công ty khác nếu có cùng đặc tính chất thải đặc trưng

1.4 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY HẢI SẢN Ở VIỆT NAM

Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa , ẩm ướt cũng như chịu sự chi phối của các yếu tố như gió , mưa , địa hình , thổ nhưỡng , thảm thực vật nên tạo điều kiện hình thành dòng chảy với hệ thống sông ngòi dày đặc Không kể đến các sông suối không tên thì tổng chiều dài của các con sông là 41.000 km

Theo thống kê của Bộ thuỷ sản thì hiện nay chúng ta có hơn 1.470.000 ha mặt nước sông ngòi có thể dùng cho nuôi trồng thuỷ sản Ngoài ra còn có khoảng 544.500.000 ha ruộng trũng và khoảng 56.200.000 ha hồ có thể dùng để nuôi cá Tính đến nay cả nước xây dựng được 650 hồ , đập vừa và lớn , 5.300 hồ và đập nhỏ với dung tích xấp xỉ 12 tỉ m3 , đặc biệt chúng ta có nhiều hồ thiên nhiên và nhân tạo rất lớn như hồ Tây ( 10 – 14 triệu m3) , hồ Thác Bà (3000 triệu m3) , hồ Cấm Sơn (250 triệu m3)

Mặt khác , chúng ta có bờ biển dài trên 3200 km , có rất nhiều vịnh thuận lợi kết hợp với hệ thống sông ngòi , ao hồ là nguồn lợi to lớn để phát triển ngành nghề nuôi trồng , đánh bắt và chế biến động thực vật chế biến thuỷ hải sản Rong biển và các loài thuỷ sản thân mềm , cá và các loài nhuyễn thể , giáp xác có trong biển , ao , hồ , sông suối là nguồn protit có giá trị to lớn , giàu các vitamin và các nguyên tố vi lượng , là nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp , là kho tàng và tài nguyên vô tận về động vật , thực vật Biển Việt Nam thuộc vùng biển nhiệt đới nên có nguồn lợi vô cùng phong phú Theo số liệu điều tra của những năm 1980- 1990 thì hệ thực vật thuỷ sinh có tới 1300 loài và phân loài gồm 8 loài cỏ biển và gần 650 loài rong , gần 600 loài phù du , khu hệ động vật có 9250 loài và phân loài trong đó có khoảng 470 loài động vật nổi , 6400 loài động vật đáy , trên 2000 loài cá , 5 loài rùa biển , 10 loài rắn biển Tổng trử lượng cá ở tầng trên vùng biển Việt Nam khoảng 1.2 – 1.3 triệu tấn , khả năng khai thác cho phép

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

là 700-800 nghìn tấn/ năm Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ thì tôm he khoảng 55- 70 nghìn tấn/năm và khả năng cho phép là 50 nghìn tấn/năm Các nguồn lợi giáp xác khác là 22 nghìn tấn/năm Nguồn lợi nhuyễn thể (mực) là 64-

67 nghìn tấn/năm với khả năng khai thác cho phép là 13 nghìn tấn /năm Như vậy nguồn lợi thuỷ sản chủ yếu là tôm cá , có khoảng 3 triệu tấn/ năm nhưng hiện nay mới khai thác hơn 1 triệu tấn/năm

Cùng với ngành nuôi trồng thuỷ sản , khai thác thuỷ sản thì ngành chế biến thuỷ sản đã đóng góp xứng đáng chung trong thành tích của ngành thuỷ sản Việt Nam Nguồn ngoại tệ cơ bản của ngành đem lại cho đất nước là của ngành chế biến thuỷ sản Trong đó mặt hàng đông lạnh chiếm khoảng 80% Trong 5 năm (1991-1995) ngành đã thu về 13 triệu USD, tăng 529,24% so với kế hoạch 5 năm (1982-1985) và tăng 143% so với kế hoạch 5 năm (1986-1990) , tăng 49 lần trong 15 năm Tốc độ trung bình trong 5 năm (1991-1995) đạt trên 21% / năm, thuộc nhóm hàng tăng trưởng mạnh nhất của ngành kinh tế quốc doanh Việt Nam ( trong năm 1995 đạt 550 triệu USD ) Tổng kim ngạch xuất khẩu (1991-1995)

có được là do ngành đã xuất khẩu được 127.700 tấn sản phẩm ( tăng 156,86% so với năm 1990 ) cho 25 nước trên thế giới, trong đó có tới 75% lượng hàng được nhập cho thị trường Nhật, Singapore, Hong Kong, EU, đạt 30 triệu USD/ năm Sản phẩm thuỷ hải sản của Việt Nam đứng thứ 19 về sản lượng, đứng thứ 30 về kim ngạch xuất khẩu, và đứng hàng thứ năm về nuôi tôm

Ngành chế biến thuỷ sản là một phần cơ bản của ngành thuỷ sản, ngành có hệ thống cơ sở vật chất tương đối lớn, bước đầu tiếp cận với trình độ khu vực, có đội ngũ quản lý có kinh nghiệm, công nhân kỹ thuật có tay nghề giỏi Sản lượng xuất khẩu 120.000 – 130.000 tấn/ năm, tổng dung lượng kho bảo quản lạnh là

230 ngàn tấn, năng lực sản xuất nước đá là 3.300 tấn/ ngày, đội xe vận tải lạnh hơn 1000 chiếc với trọng tải trên 4000 tấn, tàu vận tải lạnh khoảng 28 chiếc, với tổng trọng tải 6150 tấn Chế biến nước nắm được duy trì ở mức 150 triệu lít/ 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, sàn phẩm ăn liền và sản phẩm bán lẻ siêu thị có giá trị cao hơn Tuy vây, giá trị các mặt hàng đông lạnh của nước ta chỉ bằng 1/2 hay 2/3 giá trị xuất khẩu các mặt hàng tương tự của Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan Hiện nay cả nước có khoảng 168 nhà máy, cơ

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

sở chế biến đông lạnh với công suất 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 dừng ở mức độ sơ chế và bảo quản đông lạnh Chủ yếu là đưa tôm cá từ nơi đánh bắt về sơ chế, đóng gói, cấp đông, bảo quản lạnh … và xuất khẩu Về thiết

bị, đại đa số các nhà máy và cơ sở chế biến thuỷ hải sản đông lạnh được xây dựng sau 1975, tập trung vào những năm 80 cho nên còn tương đối mới, trang bị bằng máy cấp đông kiểu tiếp xúc 2 băng chuyền

1.5 CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN

1.5.1 Các loại chất thải có thể sinh ra trong quá trình sản xuất

a Chất thải rắn

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình chế biến tồn tại dưới dạng vụn thừa : tạp chất , đầu , đuôi , xương vẩy ,… phần lớn các chất này được tận dụng lại để chế chbiến thành các loại thức ăn gia súc Tuy nhiên, vẫn còn xót lại một lượng chất thải rắn trôi theo dòng nước thải do quá trình làm vệ sinh nhà xưởng không kỹ, lượng chất thải này có thể là nguôn gây ô nhiễm không khí bổ sung do mùi từ chúng bốc lên, gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trong công ty và cư dân ở khu vực lân cận

b Khí thải

Khí thải sinh ra từ các lò đốt (lò đốt dầu của lò hơi), máy phát điện có chứa các chất gây ô nhiễm như : NO2 , SO2 , bụi với mức độ ô nhiễm dao động theo thời gian và mức độ vận hành theo lò hơi Tuy vậy, các chất ô nhiễm này đều có nồng độ nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937 - 1995) Trong ngành chế biến thủy hải sản, các chất gây ô nhiễm không khí khá đặc trưng đó là H2S với nồng độ có khả năng đạt từ 0,2 – 0,4 mg/m3 , sinh ra chủ yếu từ sự phân huỷ các chất thải rắn (đầu, ruột, vẩy,…) của các vi khuẩn và NH3 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

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

ngành chế biến thủy hải sản là khá đa dạng nhưng ở mức độ nhẹ và có thể khắc phục

c Nước thải

Cùng với sự phát triển theo từng năm thì ngành chế biến thủy hải sản cũng đưa vào môi trường một lượng nước thải khá lớn, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước Nước thải ngành này chứa phần lớn các chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo Trong hai thành phần này, chất béo khó bị phân hủy bởi vi sinh vật

1.5.2 Thành phần tính chất nước thải thủy sản

Với các chủng loại nguyên liệu tương đối phong phú cùng đối với điều kiện của nước ta nên thành phần các chất thải trong nước thải thủy sản cũng rất đa dạng Nước thải thủy sản có thể chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải sản xuất , nước thải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt Cả 3 loại nước thải trên đều có tính chất gần tương tự nhau Trong đó nước thải sản xuất có mức độ

ô nhiễm cao hơn cả Nước thải của phân xưởng chế biến thuỷ sản có hàm lượng COD dao động trong khoảng từ 300- 3000 (mg/L) , giá trị điển hình là 1500 (mg/L) , hàm lượng BOD5 dao động từ 300-2000 (mg/L) , giá trị điển hình là

1000 (mg/L) Trong nước thường có các vụn thuỷ sản và các vụn này dễ lắng , hàm lượng chất rắn lơ lững dao động từ 200-1000 (mg/L) , giá trị thường gặp là

500 (mg/L) Nước thải thuỷ sản cũng bị ô nhiễm chất dinh dưỡng với hàm lượng Nitơ khá cao từ 50-200 (mg/L) , giá trị điển hình là 30 (mg/L) Ngoài ra , trong nước thải của ngành chế biến thuỷ hải sản có chứa các thành phần hữu cơ mà khi

bị phân huỷ sẽ tạo ra các sản phẩm trung gian của sự phân huỷ các acid béo không bảo hoà , tạo mùi rất khó chịu và đặc trưng , gây ô nhiễm về mặt cảm quan

và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ công nhân làm việc Đối với các công ty thủy sản có sản xuất thêm các sản phẩm khô , sản phẩm đóng hộp thì trong dây chuyền sản xuất sẽ có thêm các công đoạn nướng , luộc , chiên thì trong thành phần nước thải sẽ có chất béo , dầu

1.6 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY

 Tên cơ sở: CÔNG TY CB THỦY SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG

 Địa chỉ: 62 Ngô Thời Nhiệm, An Hoà – Rạch Giá – Kiên Giang

 Năm thành lập: tháng 10/1996

 Năm bắt đầu hoạt động : 1997

 Tình hình sản xuất kinh doanh:

 Tổng số công nhân sản xuất : 363 người

 Số lượng công nhân tại thời điểm cao nhất/ca sản xuất: 363 người Trong đó:

 Khu tiếp nhận nguyên liệu : 12 người

 Khu vực sơ chế: 98 người

 Khu vực chế biến : 121 người

 Khu vực cấp đông bao gói : 26 người

 Khu vực khác : 82 người

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

 Khu vực băng chuyền IQF : 24 người

Mô tả hiện trạng điều kiện cơ sở vật chất nhà xưởng và kết cấu: Kết cấu

nhà xưởng khung thép tiền chế, tường xây gạch, mái lợp tol mạ kẽm, xung quanh bên trong ốp gạch men cao 1,25m Các vách ngăn bằng nhôm, kính Nền bằng đá mài màu trắng, trần tấm nhôm sóng Trang bị các thiết bị lạnh, quạt thông gió

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

5 Các thiết bị khác:

Máy hút chân không

Máy dò kim loại

Nhận xét chung về hiện trạng hoạt động của các thiết bị: Các loại trang

thiết bị đang hoạt động tốt

1.8.3 Hệ thống phụ trợ

a Nguồn nước sử dụng cho khu vực sản xuất

Nguồn nước đang sử dụng: Nước giếng khoan với độ sâu 140m Phương pháp đảm bảo chất lượng nước cung cấp cho khu vực sản xuất (kể cả khu vực sản xuất nước đá)

 Hệ thống có lắng lọc với 01 bể chứa có dung tích 400m3

 Hệ thống khử trùng dùng Chlorine định lượng

b Nguồn nước đá

 Tự sản xuất : đá vẩy với công suất 15tấn/ngày

 Mua ngoài : đá cây với công suất 120tấn/ngày

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Tên hoá chất Nước sản xuất Mục đích sử dụng

Chlorine bột, nước Nhật Khử trùng bề mặt tiếp xúc sản

phẩm , xử lý nước

1.9 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY

1.9.1 Đặc tính nguyên liệu – nhiên liệu

a Nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu chủ yếu được vận chuyển về công ty là các loại hải sản như tôm, cua, cá, mực phục vụ cho việc chế biến các sản phẩm đông lạnh xuất khẩu Số lượng nguyên liệu được vận chuyển từ các địa phương về công ty luôn thay đổi tuỳ theo đơn đặt hàng và nhu cầu của thị trường

Do các loại thuỷ hải sản tươi sống rất dễ bị hỏng hoặc giảm phẩm chất nếu không được chuyên chở , giao nhận , tồn trữ đúng kỹ thuật nên nguyên liệu thuỷ hải sản được chuyên chở và giao nhận bằng các xe lạnh chuyên dùng của công ty

và được tồn trữ trong các kho lạnh với thời gian quy định chặt chẽ

b Nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng chủ yếu là dầu DO dùng cho lò hơi , chạy máy phát điện Ngoài

ra còn có nước để rửa nguyên liệu , hoá chất khử trùng Đối với hoá chất khử trùng dùng trong chế biến thuỷ sản đông lạnh thì công ty sử dụng Chlorine Mục đích của việc khử trùng là nhằm bảo quản sản phẩm và vệ sinh nhà xưởng theo tiêu chuẩn của ngành

1.9.2 Quy trình sản xuất

Các quy trình công nghệ chế biến đông lạnh của công ty

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN TÔM VỎ LẶT ĐẦU (HLSO) ĐÔNG LẠNH

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Sơ đồ quy trình

NGUYÊN LIỆU RỬA LẦN 1

SƠ CHẾ

PHÂN CỞ, HẠNG RỬA LẦN 2

NGÂM NGÂM, QUAY RỬA LẦN 3

BAO GÓI, BẢO QUẢN

MẠ BĂNG

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN TÔM THỊT (PD, PUD, PTO) ĐÔNG LẠNH

Sơ đồ quy trình :

NGUYÊN LIỆU RỬA LẦN 1

SƠ CHẾ

PHÂN CỞ, HẠNG RỬA LẦN 2

NGÂM RỬA LẦN 3

CẤP ĐÔNG

CÂN TÁI ĐÔNG

BAO GÓI, BẢO QUẢN

MẠ BĂNG

CÂN XẾP KHUÔN

BAO GÓI, BẢO QUẢN

TÁCH KHUÔN, MẠ BĂNG

CHỜ ĐÔNG CẤP ĐÔNG

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

1.10 VẤN ĐỀ GÂY Ô NHIỄM CỦA CÔNG TY

Tương tự như các công ty chế biến thủy sản khác nói riêng và ngành chế biến thủy sản nói chung, vấn đề gây ô nhiễm môi trường mà công ty cần quan tâm trong quá trình sản xuất là ô nhiễm môi trường do khí thải, bụi, mùi, ô nhiễm môi trường do chất thải rắn và ô nhiễm môi trường do nước thải

1.10.1 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 phát sinh từ nhà máy chủ yếu từ các lò hơi sử dụng dầu DO, máy phát điện, các máy nén khí của các thiết bị đông lạnh với các loại khí như: NH3, NO2, SO2,, bụi, H2S 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

1.10.2 Ô nhiễm do chất thải rắn

Với lượng chất thải rắn thải ra ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất mà không có biện pháp xử lý kịp thời thì sẽ gây ô nhiễm mùi , ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Nhằm tránh hiện tượng này , công ty đã có biện pháp tách riệng chất thải rắn từ khu vực sản xuất với chất thải sinh hoạt , chất thải rắn từ khu sản xuất được đưa ra khỏi nhà máy và mang đi xử lý theo quy định chung Chất thải rắn từ khâu bao bì , đóng gói … và chất thải rắn sinh hoạt được tập trung về vị trí riêng và được cơ quan quản lý công trình vệ sinh công cộng mà công ty hợp đồng vận chuyển ra bãi đỗ

1.10.3 Ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động

Nước thải sản xuất : Nước thải sản xuất phát sinh chủ yếu từ khâu rửa nguyên

liệu trong quá trình tiếp nhận , sơ chế hải sản Đây là loại nước thải có độ ô nhiễm cao nhất

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Nước thải vệ sinh công nghiệp : Đây là lượng nước cần dùng cho việc rửa sàn

nhà mỗi ngày , ngoài ra còn dùng cho việc rửa máy móc , thiết bị , rửa xe …

Nước thải sinh hoạt : Nước thải ra từ việc tắm giặt , vệ sinh của toàn bộ công

nhân , cán bộ trong xí nghiệp

Cả 3 loại nước thải trên được thoát chung đến khu vực xử lý nước của công ty

Tổng lưu lượng của 3 loại nước thải này dao động khoảng 400 m3/ng.đ (Nguồn

từ công ty)

Kết quả xét nghiệm nước thải

Sau đây là bảng kết quả xét nghiệm các thông số ô nhiễm trong nước thải

được lấy từ mương thoát nước thải

STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Tiêu chuẩn phát thải

(QCVN40- 2011/BTNMT , loại B )

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 , BOD5 , SS , pH Nếu có điều kiện

nghiên cứu tiếp theo sẽ khảo sát thêm hàm lượng Nitơ , Photpho ……

Qua kết quả phân tích và hệ thống xử lý nước thải hiện tại của công ty , ta

nhận thấy nước thải của công ty không đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường

Do vậy , việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho công ty là vấn đề cần thiết và cấp

bách

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.11 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Những công trình xử lý

cơ học bao gồm :

1.11.1 Song chắn rác

Song chắn rác nhằm chắn giử các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được thu gom vận chuyển tới khu vực tập trung và được xe vận chuyển thu gom.Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chử nhật ,hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy

1.11.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than , cát …… ra khỏi nước thải Cát từ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

1.11.3 Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn

Dựa vào chức năng , vị trí có thể chia bể lắng thành các loại : bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học

Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như :

bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau : bể lắng đứng , bể lắng ngang ,bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

a Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chử nhật trên mặt bằng Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ng.đ Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

b Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có hình dạng chử nhật trên mặt bằng ,tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ ng.đ Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẩn tới các công trình xử lý tiếp theo , vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể

c Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng ,đường kính bể từ 16 đến 40 m (có trưòng hợp tới 60m) ,chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000 m3/ng.đ Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào

hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 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

1.11.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mở thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công ngiệp) ,nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

Phương pháp xử lý cơ học : có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng sơ bộ ,thoáng gió đông

tụ sinh học ,hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và

40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại , bể lắng hai vỏ ,

bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng

1.12 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn ,biến đổi hoá học , tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học , hoá học , sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo

tụ, tuyển nổi , đông tụ , hấp phụ , trao đổi ion , thấm lọc ngược và siêu lọc …

1.12.1 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng ,cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt ,nhằm tăng vận tốc lắng của chúng

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

.Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tích của chúng ,thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation) , còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation)

a Phương pháp đông tụ

Quá trình thủy phân các chất đông tụva2 tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:

Me3+ + HOH  Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 + H+

Me3+ + 3HOH  Me(OH)3 + 3 H+

Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm ,sắt hoặc hoặc hỗn hợp của chúng Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần ,tính chất hoá lý , giá thành , nồng độ tạp chất trong nước , pH

Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ : Al2(SO4)3.18H2O , NaAlO2 , Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O , NH4Al(SO4)2.12H2O Thường dùng sunfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả pH = 5 – 7.5, tan tốt trong nước , sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẻ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ : Fe(SO)3.2H2O , Fe(SO4)3.3H2O , FeSO4.7H2O và FeCl3 Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch

10 -15%

b Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước Khác với quá trình đông tụ , khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ , giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau : hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo ,tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dính lại các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều ,có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tự nhiên là tinh bột , ete , xenlulo , dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính (xSiO2.yH2O)

1.12.2 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan , tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải ,tuyển nổi thường được sử dụng 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 khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ , lắng chậm , trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt ,chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí ) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt ,sau

đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

1.12.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm luợng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như : than hoạt tính ,các chất tổng hợp

và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro , rỉ , mạt cưa

…) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét , silicagen , keo nhôm và các chất hydroxit kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

lớn Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính , nhưhg chúng cần có các tính chất xác định như : tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu

cơ , có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp , có khả năng phục hồi Ngoài ra ,than phải bền với nước và thấm nước nhanh Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hoá bởi vì một

số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng bị oxy hoá và bị hoá nhựa Các chất hoá nhựa bít kín lổ xốp của than và cản trở việc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp

1.12.4 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi

là các ionit (chất trao đổi ion) ,chúng hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit ,những chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như : Zn , Cu , Cr , Ni , Pb , Hg , Mn ,…các hợp chất của Asen , photpho , Cyanua và các chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit , kim loại khoáng chất , đất sét , fenspat , chất mica khác nhau …v…v… vô cơ tổng hợp gồm silicagen ,pecmutit (chất làm mềm nước ) , các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm , crôm , ziriconi …v…v… Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axit , các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử

1.12.5 Các quá trình tách bằng màng

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Viêc 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

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu ,dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho các phân tử dung môi

đi qua và giữ lại các chất hoà tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chổ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có

áp suất thẩm thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn , tinh bột , protein , đất sét …) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao

1.12.6 Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải , có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực , khử âm cực , đông

tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải

Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản , dễ tự động hoá và không sử dụng tác chất hoá học

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục

Hiệu suất của phương pháp điện hoá được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tố như mật độ dòng điện , điện áp , hệ số sử dụng hữu ích điện áp , hiệu suất theo dòng , hiệu suất theo năng lượng

1.12.7 Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol , dầu , axit hữu cơ , các ion kim loại … Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3-4 g/l ,vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly

Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn :

Giai đoạn thứ nhất : Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi hữu cơ

) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

lỏng Một pha là chất trích với chất được trích , còn pha khác là nước thải với chất trích

Giai đoạn thứ hai : Phân riêng hai pha lỏng nói trên

Giai đoạn thứ ba : Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ tạp chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích và vận tốc của nó khi cho vào nước thải

1.13 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có : trung hoà , oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

1.13.1 Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ

xử lý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau :

Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

Bổ sung các tác nhân hoá học

Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit

Việc lựa chọn phương pháp trung hoà là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải , chế độ thải nước thải , khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhân hoá học Trong quá trình trung hoà , một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

1.13.2 Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học , do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như : Clo khí và lỏng , nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 , Hypocloric Canxi Ca(ClO)2 , H2O2 , Ozon …

Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá :

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Clor 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 , 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Clor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng ,thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất

là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Clor hoá nước thải Clor hơi bao gồm thiết bị Clorato , máng trộn và bể tiếp xúc Clorato phục vụ cho mục đích chuyển Clor hơi thành dung dịch Clor trước khi hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm : nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Clor hơi ít được dùng phổ biến

Phương pháp Clor hoá nước thải bằng Clorua vôi :

Áp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn , chuẩn bị dung dịch Clorua vôi , thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà 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

-Phương pháp Ozon hoá

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ , oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu , khử mùi , tiệt trùng của nước Bằng Ozon hoá có thể xử lý phenol , sản phẩm dầu mỏ , H2S , các hợp chất Asen , thuốc nhuộm … Sau quá trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn

99 Ngoài ra ,Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nito ,Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

1.14 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng,chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng

tế bào ,sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí( với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí( không có oxy)

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải

Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :

Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hoà 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

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

1.14.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lí nước thải trong ao , hồ( hồ sinh vật) hay trên đất( cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…)

a Hồ sinh vật

Là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo còn gọi là hồ oxy hoá, hồ

ổn định nước thải,… là hồ để xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong

hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ như vi khuẩn, tảo

và các loại thuỷ sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt

Vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat

và nitrat amon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật

Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60

từ 0,5-1,5m

c Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5m , trong hồ sinh vật tùy tiện ,theo chiều sâu lớp nước

có thể diễn ra hai quá trình :oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất

d Hồ sinh vật yếm khí:

Có độ sâu trên 3m ,với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

e Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác , có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật , ánh sáng mặt trời , không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật , chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất , sau đó các loại vi khuẩn có sẳn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng 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 nước nguồn

1.14.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

a Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo , trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau : phần chứa vật liệu lọc , hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể , hệ thống thu và dẩn nước sau khi lọc , hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Quá trinh oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diển ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác

vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt 2 Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hoá 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…

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

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 … đường kính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5 m3/m3 vật liệu lọc /ngđ) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lý nước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90% Dùng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới

1000 m3/ngđ

 Bể 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 tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tải trọng 10 –

20 m3 nước thải / 1m2 bề mặt bể /ngđ Nếu trường hợp BOD của nước thải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bể được thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngđ

b Bể hiếu khí có bùn hoạt tính – Bể Aerotank

Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính , khí được cấp liên tục vào bể

để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho

vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể , các chất

lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú , sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N , P) làm thức ăn để chuyển hoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2 , bằng cách tuần hoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác

để xử lý Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục

c Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật trong điều kiện không có oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành Metan và các sản phẩm hữu cơ khác

Quá trình này thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ BOD ,COD cao

Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo 3 giai đoạn :

Một nhóm vi sinh tự nhiên có trong nước thải thuỷ phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lypit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như Monosacarit , amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động

Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ thường là axit acetic , nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axit gọi là nhóm axit focmơ

Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hoá hydro và axit acetic thành khí metan và cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là mêtan focmơ , chúng có rất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại ( trâu ,bò…) vai trò quan trọng của nhóm vi khuẩn metan focmơ là tiêu thụ hydro và axit acetic , chúng tăng trưởng rất chậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí mêtan và cacbonic thoát ra khỏi hổn hợp

Bể UASB :

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở

đó , sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó

Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY

CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG

1.15 GIỚI THIỆU VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.15.1 Vai trò Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải

Mục đích cơ bản của quá trình xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sống

và sinh sản của vi sinh vật để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ có chứa Cacbon , keo tụ các các chất rắn không lắng được ở dạng keo , ổn định các chất hữu cơ đòi hỏi phải sử dụng nhiều loại vi sinh vật , chủ yếu là vi khuẩn Vi sinh trong quá trình xử lý có nhiệm vụ chuyển hoá các hợp chất hữu cơ có chứa cacbon ở dạng hoà tan và dạng keo thành các chất khí và các tế bào mới , tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh và các chất keo vô cơ trong nước thải , do các bông cặn này có trọng lượng riêng lớn hơn nước nên có thể loại bỏ nhờ quá trình lắng trọng lực

Một điều quan trọng cần lưu ý trong quá trình xử lý sinh học là , nếu các tế bào sản sinh ra không được loại bỏ khỏi nước thải thì quá trình xử lý sẽ không đạt yêu cầu vì bản thân các tế bào mới cũng là các chất hữu cơ và cũng xác định bằng thông số BOD ở đầu ra của nước thải Do vậy , nước thải ở đầu ra sẽ không đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường

1.15.2 Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật

Để có thể sinh trưởng , phát triển và sinh sản , bất kỳ sinh vật nào cũng cần có:

a Cacbon và nguồn năng lượng

Hai nguồn cacbon quan trọng nhất để sinh vật sử dụng tạo tế bào mới là cacbon trong các hợp chất hữu cơ và cacbon dioxide (CO2) Sinh vật sử dụng các hợp chất cacbon hữu cơ để tạo tế bào gọi là vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs) Sinh vật sử dụng CO2 để tạo tế bào gọi là vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs) Sự chuyển hoá CO2 thành các hợp chất hữu cơ cấu tạo tế bào là quá trình khử và đòi hỏi phải cung cấp năng lượng Do vậy , các sinh vật tự dưỡng

sử dụng nhiều năng lượng cho quá trình tổng hợp tế bào hơn các sinh vật dị

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

dưỡng nên sinh vật tự dưỡng có tốc độ phát triển nhìn chung là thấp hơn các sinh vật dị dưỡng

Năng lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp tế bào có thể được lấy từ ánh sáng hoặc từ các phản ứng oxy hoá các hợp chất hoá học Sinh vật có khả năng

sử dụng ánh sáng làm nguồn năng lượng gọi là sinh vật quang năng (phototrophs) Sinh vật quang năng có thể là loại sinh vật tự dưỡng (tảo) hay dị dưỡng (vi khuẩn lưu huỳnh) Sinh vật sử dụng năng lượng sinh ra trong các phản ứng oxy hoá gọi là sinh vật hoá năng (chemotrophs) Tương tự như sinh vật quang năng , các sinh vật hoá năng cũng có thể là sinh vật dị dưỡng ( động vật nguyên sinh , nấm và phần lớn vi khuẩn ) hoặc tự dưỡng (vi khẩn nitrat hoá) Các sinh vật hoá năng thuộc loại tự dưỡng lấy năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hoá các hợp chất vô cơ có tính khử như amonia (NH3) , nitrit và sunfide Sinh vật hoá năng thuộc loại dị dưỡng thường lấy năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ

Mục đích chủ yếu trong các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học chính là việc khử các thành phần hữu cơ hiện diện trong nước Để thực hiện được điều này thì sự hiện diện của các vi sinh vật hoá năng thuộc loại dị dưỡng (chemoherertrophic organisms) là rất quan trọng vì chúng sẽ sử dụng các hợp chất hữu cơ trong nước thải làm nguồn cacbon và nhận năng lượng từ các phản ứng oxy hoá khử các hợp chất này

b Chất dinh dưỡng

Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để sống và hoạt động và đòi hỏi một lượng chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho để phát triển, tỷ lệ này thường trong khoảng BOD : N : P = 100 : 5 : 1 Ngoài ra cần một lượng nhỏ các khoáng chất như canxi, magie, sắt, đồng, kẽm, mangan Các chất này thường có đủ trong nước thải sinh hoạt Khi xử lý nước thải công nghiệp bằng vi sinh , nhiều trường hợp phải bổ sung N và P và khử trước các kim loại nặng gây độc hại đến nồng độ cho phép Ngoài các chất dinh dưỡng trên , một số vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡng hữu cơ làm thành phần tế bào của chúng vì chúng không thể tổng hợp các thành phần tế bào từ các nguồn cacbon khác Các chất dinh dưỡng hữu cơ dạng này có thể là các amino acids , purines và pyrimidines và các vitamin

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Hình 5.1 Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật hoá năng dị dưỡng

c Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Hai yếu tố môi trường quan trọng nhất đối với quá trình sống và phát triển của

vi khuẩn chính là nhiệt độ và độ pH Một cách tổng quát , quá trình phát triển tối

ưu của vi khuẩn chỉ diễn ra trong một khoảng giới hạn hẹp về nhiệt độ và pH cho

dù chúng vẫn có thể sống được khi hai yếu tố này biến thiên trên một khoảng giới hạn rộng Sự thay đổi nhiệt độ nằm bên dưới khoảng nhiệt độ tối ưu gây ảnh hưởng đáng kể hơn so với sự thay đổi nhiệt độ nằm bên trên khoảng tối ưu Người ta đã chứng minh được rằng , tốc độ phát triển của vi khuẩn sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng lên 100 C cho đến khi đạt đến khoảng nhiệt độ tối ưu Dựa trên khoảng nhiệt độ tối ưu của từng loại vi khuẩn mà người ta có thể phân chúng thành các loại : psychrophilic , mesophilic hoặc thermophilic Mỗi loại vi khuẩn đều có khoảng nhiệt độ tối ưu riêng được cho trong bảng sau :

Loại vi khuẩn Nhiệt độ , 0

C Khoảng dao động Khoảng tối ưu

cuối

Bã hữu cơ

Tổng hợp tế bào

Chất hữu cơ

dưỡng

Năng lượng lượng Hô hấp

(Nguồn : Waste-water Engineering Metcalf & Eddy)

Độ pH của nước thải cũng là yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của vi khuẩn Phần lớn vi khuẩn không chịu được giá trị pH trên 9,5 hoặc dưới 4 Nhìn chung, giá trị pH thích hợp để vi khuẩn phát triển tốt nằm trong khoảng 6,5 8,5

d Các dạng trao đổi chất của vi sinh vật

Người ta cũng có thể phân chia vi sinh vật hoá năng dị dưỡng dựa theo dạng trao đổi chất và nhu cầu oxy hoá của chúng Vi sinh vật tạo ra năng lượng bằng cách vận chuyển electron nhờ enzym trung gian từ chất cho electron đến chất nhận electron ở bên ngoài tế bào được gọi là vi sinh vật trao đổi chất hô hấp ( respiratory metabolism) Ngược lại , các chất nhận electron ở bên ngoài tế bào không tham gia vào quá trình trao đổi chất lên men ( fermentation metabolism )

Do đó, sự trao đổi chất lên men không tạo ra nhiều năng lượng bằng trao đổi chất

hô hấp

Khi phân tử oxy được sử dụng làm chất nhận electron trong trao đổi chất hô hấp thì quá trình được gọi là hô hấp hiếu khí Các vi sinh vật phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí chỉ có thể sống được khi ta cung cấp oxy cho chúng nên gọi

là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc ( obligately aerobic ) Ngoài ra , các hợp chất vô

cơ bị oxy hoá như nitrat và nitrit cũng có thể được một số vi sinh vật trao đổi chất hô hấp dùng làm chất nhận electron khi môi trường không có oxy

Các vi sinh vật tạo ra năng lượng nhờ quá trình lên men chỉ sống được trong môi trường không có oxy và được gọi là vi sinh vật kỵ khí bắt buộc ( obligately anaerobic) Các vi sinh vật này được sử dụng trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kỵ khí Ngoài ra cũng có các vi sinh vật có thể thích nghi trong cả hai điều kiện hiếu khí và kỵ khí và được gọi là vi sinh vật kỵ khí tuỳ tiện ( facutative anaerobic)

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

e Sự tăng trưởng của vi sinh vật

Vi sinh vật vó thể nảy nở thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi , sinh sản giới tính

và nảy mầm nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi Thời gian cần

để phân đôi tế bào thời gọi là thời gian sinh sản có thể dao động khoảng 20 phút đến hàng ngày Ví dụ: nếu thời gian sinh sản là 30 phút một vi khuẩn có thể sinh

ra 16.777.216 vi khuẩn sau thời gian 12 giờ Vi khuẩn không thể tiếp tục sinh sản đến vô tận bởi vì quá trình sinh sản phụ thuộc vào môi trường Khi thức ăn cạn kiệt , pH và nhiệt độ thay đổi ra ngoài trị số tối ưu, việc sinh sản sẽ ngừng lại

f Sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng

Sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng có thể được chia thành 4 giai đoạn như sau :

Giai đoạn phát triển chậm : giai đoạn phát triển chậm thể hiện khoảng thời

gian cần thiết để vi khuẩn làm quen với môi trường mới và bắt đầu phân đôi

Giai đoạn tăng trưởng về số lượng theo Logarit : trong suốt thời kỳ này các tế

bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản và khả băng thu nhận

và đồng hoá thức ăn (tốc độ tăng trưởng theo phần trăm là không đổi)

Giai đoạn phát triển ổn định : ở giai đoạn này số lượng vi khuẩn trong mẻ

quan sát đạt đến số lượng ổn định do :

Vi khuẩn đã ăn hết chất nền và chất dinh dưỡng

Số vi khuẩn mới sinh ra vừa đủ bù cho số vi khuẩn già cõi chết đi

Giai đoạn vi khuẩn tự chết : trong suốt giai đoạn này tốc độ tự chết của vi

khuẩn vượt xa tốc độ sinh sản ra tế bào mới Tốc độ chết là hàm số của số lượng

tế bào đang sống và đặc tính của môi trường , ở vài trường hợp số logarit của số lượng tế bào chết tương đương với trị số logarit của số lượng tế bào sinh ra ở giai đoạn sinh trưởng nhưng có dấu ngược lại

Dựa vào kết quả thí nghiệm về sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng theo thời gian , người ta đã dựng được đường cong biểu diển các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số lượng theo thang Logarit

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Hình 5.2 Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về

số lượng theo thang Logarit

g Sự tăng trưởng của vi sinh vật về khối lượng ( sinh khối)

Tương tự như sự tăng trưởng của vi sinh vật về số lượng , sự tăng trưởng của

vi sinh vật về sinh khối cũng bao gồm 4 giai đoạn như sau :

Giai đoạn tăng trưởng chậm : là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi

với môi trường dinh dưỡng Giai đoạn tăng trưởng chậm của sinh khối không dài bằng giai đoạn phát triển chậm của số lượng vi khuẩn bởi vì sinh khối bắt đầu tăng ngay trước khi sự phân chia tế bào xảy ra ( tế bào lớn lên rồi mới phân chia )

Giai đoạn tăng sinh khối theo Logarit : ở giai đoạn này luôn có thừa thức ăn

bao quanh vi khuẩn và tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi khuẩn chỉ phụ thuộc vào khả năng xử lý chất nền của vi khuẩn

Giai đoạn tăng trưởng chậm dần : tốc độ tăng sinh khối giảm dần đi vì sự cạn

kiệt dần của chất dinh dưỡng bao quanh

Giai đoạn hô hấp nội bào : vi khuẩn buộc phải thực hiện quá trình trao đổi

chất bằng chính các nguyên sinh chất có trong tế bào bởi vì nồng độ các chất dinh dưỡng cấp cho tế nào đã cạn kiệt Trong giai đoạn này xảy ra hiện tượng

Giai đoạn tăng trưởng theo quy luật 1.3

log arit

Giai đoạn ổn định

Giai đoạn chết theo Logarit

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

giảm dần sinh khối khi đó các chất dinh dưỡng còn lại trong các tế bào đã chết khuyếch tán ra ngoài để cấp cho tế bào còn sống

Hình 5.3 Đường cong biểu diễn các giai đoạn tăng sinh khối của vi khuẩn trong mẻ nuôi cấy theo thang Logarit

h Sự tăng trưởng trong môi trường hỗn hợp

Phần lớn các quá trình xử lý sinh hoá xảy ra trong môi trường hỗn hợp gồn nhiều chủng loại vi sinh tác động lên môi trường và có tác động tương hỗ với nhau Mỗi loại vi khuẩn có đường cong sinh trưởng và phát triển riêng , vị trí và dạng của đường cong tăng trưởng theo thời gian của mỗi loại trong hệ phụ thuộc vào thức ăn và chất dinh dưỡng có sẵn và vào các đặc tính môi trường như pH , nhiệt độ , điều kiện yếm khí hay hiếu khí … có nhiều loại vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong quá trình ổn định các chất hữu cơ có trong nước thải

i Động học của quá trình xử lý sinh học

Để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học diễn ra có hiệu quả thì phải tạo được các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, chất dinh dưỡng , thời gian … tốt nhất cho hệ vi sinh Khi các điều kiện trên được đảm bảo, quá trình diễn ra như sau :

Tăng trưởng tế bào: ở cả hai trường hợp nuôi cấy theo từng mẻ hay nuôi cấy

trong các bể có dòng chảy liên tục , nước thải trong các bể này phải được khuấy

Thời gian ggigian

Giai đoạn tăng sinh khối chậm

l o g a ri

t

Giai đoạn tăng chậm dần

Giai đoạn hô hấp nội bào

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

trộn một cách hoàn chỉnh và liên tục Tốc độ tăng trưởng của các tế bào vi sinh

có thể biểu diễn bằng công thức sau :

rt =  X (5-1)

Trong đó:

rt : Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn

( khối lượng / đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian (g/m3

X : Nồng độ vi sinh trong bể hay nồng độ bùn hoạt tính ( g/m3 = mg/l )

Công thức (5-1) có thể viết dưới dạng :

rt =

dt

dx

= X (5-2)

Chất nền – Giới hạn của tăng trưởng : Trong trường hợp nuôi cấy theo mẻ ,

nếu chất nền và chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng chỉ có với số lượng hạn chế thì chất này sẽ được dùng đến cạn kiệt và quá trình sinh trưởng ngừng lại Ở trường hợp nuôi cấy trong bể có dòng cấp chất nền và chất dinh dưỡng liên tục thì ảnh hưởng của việc giảm bớt chất nền và chất dinh dưỡng có thể biểu diễn bằng phương trình Monod

r g =

S K

 : Tốc độ tăng trưởng riêng tối đa ( 1/s )

S : Nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm sự tăng trưởng bị hạn chế ( khối lượng/ đơn vị thể tích )

Ks : Hằng số bán tốc độ , đây chính là nồng độ chất nền ở thời điểm tốc độ tăng trưởng bằng một nửa tốc độ cực đại ( khối lượng / đơn vị thể tích)

Anh hưởng của nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng riêng được thể hiện trên

đồ thị sau :

GVHD : Gs.Ts Hoàng Hưng

Hình 5.4 Anh hưởng của sự hạn chế nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng

j Quan hệ giữa sự tăng trưởng của tế bào và tốc độ tiêu thụ chất nền

Đối với cả hai trường hợp nuôi cấy theo mẻ và nuôi cấy trong bể có dòng chảy liên tục , một phần chất nền được chuyển thành các tế bào mới , một phần được oxy hoá thành chất vô cơ và hữu cơ ổn định (sản phẩm sau cùng) Bởi vì số tế bào mới sinh ra lại hấp thụ chất nền và sinh sản tiếp nên có thể thiết lập quan hệ giữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nền được sử dụng theo phương trình sau :

r g = -Yr su (5-4)

Trong đó:

Y : Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg) Đây là tỷ số giữa khối lượng

tế bào và khối lượng chất nền được tiêu thụ đo trong một thời gian nhất định ở giai đoạn tăng trưởng Logarit

rsu : Tốc độ sử dụng chất nền ( khối lượng / đơn vị thể tích trong 1 đơn vị thời gian )

Đặt k =

Y m

kXS

s  (5-5)

k Ảnh hưởng của trao đổi chất ( hô hấp ) nội sinh

Trong các công trình xử lý nước thải , không phải tất cả các tế bào vi sinh vật đều có tuổi như nhau và đều ở trong giai đoạn sinh trưởng Logarit mà có một số