Nghiên cứu quá trình xử lý COD và AMMONI trong nước thải sản xuất nước tương bằng bùn hoạt tính lơ lửng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCMKHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ COD VÀ AMMONIUM CỦA NƯỚC THẢI SẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH XỬ LÝ COD VÀ AMMONIUM

CỦA NƯỚC THẢI SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG

BẰNG BÙN HOẠT TÍNH LƠ LỬNG

Chuyên ngành : MÔI TRƯỜNG

Mã ngành : 108

GVHD : Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Phạm Thị Hương

LỚP : 02MT6 MSSV : 02DHMT098

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-KHOA:Môi Trường Và Công Nghệ Sinh Học NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BỘ MÔN:Môi Trường HỌ VÀ TÊN:PHẠM THỊ HƯƠNG MSSV: 02DHMT098 NGÀNH : MÔI TRƯỜNG LỚP : 02MT6 1 Đầu đề đồ án tốt nghiệp:

2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

3 Ngày giao Đồ án tốt nghiệp:01/10/2006 4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 21/12/2006 5 Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn 1/ ………

2/ ………

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn Ngày tháng năm 2006 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):

Đơn vị:

Ngày bảo vệ:

Điểm tổng kết:

Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm số bằng số _Điểm số bằng chữ _

TP.HCM, ngày tháng năm 2006 GVHD

LỜI CẢM ƠN!

Trong suốt gần 5 năm học tại trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Thành PhốHồ Chí Minh, em đã được quý thầy cô khoa môi trường trang bị một hành trangvào đời quý báu

Em xin chân thành càm ơn quý thầy cô đã hết lòng giảng dạy, truyền đạtnhững kiến thức hữu ích trong suốt quá trình học tập cũng như động viên góp ýkiến giúp em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp trước khi trở thành một kĩ sư môitrường thực thụ

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn Th.s Lê Công NhấtPhương và cô Th.s Lê Thị Aùnh Hồng đã tận tình hướng dẫn để em làm quen vớithực tế trong quá trình nghiên cứu mô hình Đồng thời thầy cô đã đóng góp nhiều

ý kiến thiết thực trong suốt quá trình thực hiện làm đồ án ở Viện

Trong quá trình thực hiện các nghiên cứu trong phòng hoá học, em cũng nhậnđược rất nhiều sự quan tâm, chỉ bảo ân cần, nhiệt tình giảng dạy của các anh chịtrong Phòng Quản Lý Môi Trường Và Công Nghệ Sinh Học của Viện

Cuối cùng, xin gửi lời tri ân đến cha, mẹ, anh chị trong gia đình Họ là ngườiđộng viên, theo dõi từng bước đi của tôi trong suốt thời gian tôi xa nhà Đồng thờitôi xin cảm ơn đến các bạn cùng lớp và các bạn cùng thực tập nghiên cứu với tôitrong suốt thời gian qua

Một lần nữa tôi xin cảm ơn tất cả mọi người!

Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2006

SVTHPhạm Thị Hương

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Cơ sở hình thành đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Phạm vi đề tài 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5.1 Phương pháp luận 3

1.5.2 Phương pháp thực tế 3

1.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 4

1.6 Tính mới của đề tài 4

1.6.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 5

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan về ngành chế biến thực phẩm ở Việt Nam 6

2.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước thải chế biến thực phẩm ở Việt Nam 6

2.1.2 Thành phần, tính chất nước thải của ngành chế biến thực phẩm 6

2.1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng VSV trong xử lý nước thải trên thế giới và trong nước 7

2.1.3.1 Trên thế giới 7

2.1.3.2 Tại việt nam 8

2.2 Tổng quan về ngành chế biến sản xuất nước tương 9

2.2.1 Thành phần dinh dưỡng của nước tương 9

2.2.1.1 Acid amin 9

2.2.1.2 Đường 10

2.2.1.3 Acid hữu cơ 10

2.2.1.4 Chất màu 10

2.3 Các phương pháp sản xuất nước tương hiện nay 10

2.3.1 Giới thiệu một số quy trình công nghệ sản xuất nước tương 11

2.3.2 Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương 14

2.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước tương 14

2.4.1 Chỉ tiêu cảm quan 14

2.4.2 Chỉ tiêu hoá học 15

2.4.3 Chỉ tiêu vi sinh vật 15

2.4.4 Hàm lượng kim loại nặng trong nước tương 16

2.5 Nguyên liệu sản xuất nước tương 16

2.5.1 Đậu nành, cấu trúc hạt 16

2.5.2 Thành phần hoá học của đậu nành 17

CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỰC PHẨM 3.1 Phân loại nước thải theo nguồn gốc gây ô nhiễm 18

3.2 Các phương pháp xử lý sinh học nước thải chế biến thực phẩm 18

3.2.1 Phương pháp xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) .19

3.2.2 Xử lý nước thải hiếu khí bằng màng lọc sinh học 22

3.2.3 Phương pháp xử lý nước thải thiếu khí 24

3.2.4 Phương pháp xử lý nước thải kị khí 25

3.2.5 Xử lý nước thải bằng ao hồ 28

CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT

NƯỚC TƯƠNG BẰNG BÙN HOẠT TÍNH LƠ LỬNG

4.1 Vai trò của VSV trong quá trình làm sạch nước thải ô nhiễm bẩn hữu cơ

bằng phương pháp bùn hoạt tính 29

4.1.1 Thành phần VSV trong bùn hoạt tính 29

4.1.2 Sự oxy hoá và làm sạch các chất ô nhiễm trong nước thải bởi các VSV trong bùn hoạt tính 32

4.1.3 Sự khử nitrat dị hoá trong quá trình xử lý nước thải thiếu khí 32

4.1.4 Sự trương nở bùn bởi các vsv dạng sợi 33

4.1.5 Sự kết lắng của bùn hoạt tính và chỉ số thể tích bùn (SVI) 34

4.1.6 Tăng cường sinh học trong xử lý nước thải 35

4.1.6.1 Bổ sung và cân đối các thành phần dinh dưỡng 35

4.1.6.2 Bổ sung nguồn giống vsv tự nhiên và hồi lưu bùn 36

4.1.6.3 Bổ sung các giống VSV hữu hiệu 36

4.2 Bùn hoạt tính 36

4.3 Mô hình thí nghiệm 38

CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHỈ TIÊU HOÁ HỌC, VS VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Phần I : Cơ Sở Lý Thuyết 5.1 Các phương pháp phân tích chỉ tiêu hoá học 43

5.1.1 Ammonium 43

5.1.2 COD 45

5.2 Các phương pháp phân tích vi sinh 47

5.2.1 Phương pháp phân lập giống VSV 47

5.2.2 Phương pháp bảo quản giống VSV 50

5.2.3 Phương pháp nghiên cứu hình thái tế bào vi sinh 51

5.2.4 Phương pháp kiểm tra số lượng vi sinh 52

Phần II : Kết Quả Nghiên Cứu 5.3 Thí nghiệm 1 : Giai đoạn chạy thích nghi 54

5.4 Thí nghiệm 2 : Chạy mô hình tĩnh theo thời gian lưu nước tăng dần 63

5.4.1 Giai đoạn chạy nước tương pha 63

5.4.2 Giai đoạn chạy nước tương hột xay nhuyễn 65

5.5 Thí nghiệm 3 : Chạy mô hình hệ thống 67

5.5.1 Giai đoạn chạy nước tương pha 67

5.5.2 Giai đoạn chạy nước tương hột xay nhuyễn 71

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 75

6.2 Kiến nghị 76

Phụ lục

Tài liệu tham khảo

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD : Biochemical Oxygen Demand: Nhu cầu oxy sinh hoá, mg/l

COD : Chemical Oxygen Demand : Nhu cầu oxy hoá học, mg/l

DO : Dissolved Oxygen : Nồng độ oxy hoà tan, mg/l

SS : Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng, mg/l

VS : Volative Solid : Chất rắn bay hơi, mg/l

SVI : Slugde Volume Index : Chỉ số thể tích bùn, mg/l

MLSS : Mixed Liguor Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, mg/lMLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solid : Chất rắn lơ lửng bay hơi trong

bùn lỏng, mg/l

F/M : Foot/ Microganism Ratio : Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật

RBC : Rotating Biological Contactors : Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

SBR : Sequence Batch Reactors : Bể aerotank hoạt động theo mẻ

UASB : Upflow Anaerobic Slude Blanket : Bể phản ứng kị khí

XLNT : Xử lý nước thải

VSV : Vi sinh vật

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1 : Các thông số và phương pháp phân tích 4

Bảng 2 : Chỉ tiêu cảm quan 14

Bảng 3 : Chỉ tiêu hoá học 15

Bảng 4 : Các chỉ tiêu vi sinh 16

Bảng 5 : Các vi khuẩn thường gặp trong bùn hoạt tính 31

Bảng 6 : Các bước tiến hành dựng đường chuẩn Ammonium 44

TN1 : Giai đoạn chạy thích nghi Sử dụng vi sinh tự nuôi cấy Bảng 7 : Kết quả nghiên cứu xử lý COD 54

Bảng 8 : Kết quả nghiên cứu khử Ammonium 55

Sử dụng vi sinh do phòng VS của Viện cung cấp Bảng 9 : Kết quả nghiên cứu xử lý COD và Ammonium 57

Bảng 10 : Kết quả nghiên cứu xử lý COD khi giảm tải trọng 59

Bảng 11 : Kết quả nghiên cứ khử Ammonium khi giảm tải trọng 59

Bảng 12 : Kết quả nghiên cứu xử lý COD khi tăng tải trọng 61

Bảng 13 : Kết qua nghiên cứu khử Ammonium khi tăng tải trọng 61

TN2 : Chạy mô hình tĩnh theo thời gian lưu nước tăng dần Sử dụng vi sinh do phòng VS của Viện cung cấp a Giai đoạn nước tương pha Bảng 14 : Kết quả số liệu mô hình tĩnh sắp xếp theo thời gian lưu nước tăng dần 63

b Giai đoạn tương hột xay nhuyễn pha

Bảng 15: Kết quả số liệu mô hình tĩnh sắp xếp theo thời gian lưu nước tăng

dần giai đoạn tương hột xay pha 65

TN3 : Chạy mô hình hệ thống

a Giai đoạn nước tương pha

Sử dụng vi sinh tự nuôi cấy

Bảng 16 : Kết quả tóm tắt thí nghiệm thực hiện trên mô hình bùn hoạt tính hiếu khí 67Sử dụng vi sinh do phòng VS của Viện cung cấp

Bảng 17 : Kết quả tóm tắt thí nghiệm thực hiện trên mô hình bùn hoạt tính hiếu khí 69

b Giai đoạn tương hột xay nhuyễn pha

Sử dụng tập hợp vi khuẩn hiếu khí (VS tự nuôi cấy + VS do phòng cung cấp)Bảng 18 : Kết quả tóm tắt thí nghiệm thực hiện trên mô hình bùn hoạt tính hiếu khí 71Bảng 19 : Kết quả xác định hàm lượng ss có trong bể aerotank của mô hình khi sử dụng tập hợp vi khuẩn hiếu khí 73

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 : Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương theo phương pháp hoá giải 11

Hình 2 : Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương pháp lên men 12

Hình 3 : Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương theo phương pháp lên men của công ty nước tương Kikoman 13

Hình 4 : Các phương pháp xử lý nước thải cơ bản 19

Hình 5 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học 23

Hình 6 : Sơ đồ bể Aerotank hỗn hợp 25

Hình 7 : a – bể tự hoại, b – bể lên men sinh metan 2 vỏ 26

Hình 8 : Sơ đồ chọn lọc VSV trong vùng hoạt tính 30

Hình 9 : Sơ đồ mô hình nghiên cứu 38

Hình 10 : Màu sắc của mẫu khi cho thuốc thử Nestler 44

Hình 11 : Chỉ thị chuển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ 47

KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM TN1 : Giai đoạn chạy thích nghi Sử dụng VS tự nuôi cấy Hình 12 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả khử Ammonium theo ngày khi bổ sung vi sinh 55

Hình 13 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả khử Ammonium theo ngày khi không bổ sung vi sinh 56 Sử dụng VS do phòng vi sinh của Viện cung cấp

Hình 14 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả xử lý COD theo ngày khi bổ sung

vi sinh 57Hình 15 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả xử lý COD theo ngày khi không bổ sung vi sinh 58Hình 16 : Biểu đồ biểu diễn hiệu suất khi bổ sung vi sinh và không bổ sung

vi sinh 58Hình 17 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý COD khi bổ sung vi sinh và không bổ sung vi sinh 60Hình 18 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử Ammonium khi bổ sung vi sinh và

không bổ sung vi sinh 60Hình 19 : Biểu đồ biểu diễn hiệu quả khử ammonium khi bổ sung vi sinh và không bổ sung vi sinh 62Hình 20 : Biểu đồ biểu diễn giá trị pH khi bổ sung vi sinh và không bổ sung

vi sinh 62

TN2 : Chạy mô hình tĩnh theo thời gian lưu nước tăng dần

a Giai đoạn nước tương pha

Hình 21 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD khi bổ sung vi sinh và không bổ sung vi sinh 64Hình 22 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử Ammonium khi bổ sung vi sinh và không bổ sung vi sinh 64

b Giai đoạn tương hột xay nhuyễn pha

Hình 23 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý COD theo thời gian lưu nước 66Hình 24 : Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử Ammonium theo thời gian lưu nước 66

TN3 : Chạy mô hình hệ thống

a Giai đoạn nước tương pha

Sử dụng VS tự nuôi cấy

Hình 25 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả khử Ammonium theo thời gian

lưu nước 68Sử dụng VS do phòng Vi sinh của Viện cung cấp

Hình 26 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả xử lý COD theo số lần phân tích 70Hình 27 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả khử Ammonium theo số lần phân tích 70

b Giai đoạn tương hột xay nhuyễn pha

Sử dụng tập hợp vi khuẩn hiếu khí (VS tự nuôi cấy + VS do phòng cung cấp )Hình 28 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả xử lý COD theo số ngày phân tích 72Hình 29 : Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu quả khử Ammonium theo số ngày phân tích 73Hình 30 : Đồ thị biểu diễn lượng bùn sinh ra theo thời gian vận hành mô hình nghiên cứu 74

LỜI MỞ ĐẦU

uá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính thực chất là việc ứng dụng vàthúc đẩy các quá trình phân huỷ các thành phần ô nhiễm như quá trình kếtlắng của quần thể vi sinh vật có mặt trong môi trường nước

Q

Bùn hoạt tính bao gồm vi khuẩn, nấm sợi, tảo, động vật nguyên sinh và metazoa.Trong đó vi khuẩn và nấm sợi đóng vai trò quyết định hàng đầu đến hiệu qua xửlý do chiếm ứu thế về số lượng, khả năng phân huỷ, tốc độ sinh trưởng cũng nhưhoạt tính keo lắng

Tuy nhiên bùn hoạt tính được tạo thành một cách tự nhiên trong quá trình xử lýnước thải khó hội tụ đủ những vi sinh vật có phức hệ enzym phân huỷ và hoạttính kết lắng hữu hiệu

Vì vậy nhiều nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu thành phần và tính chất củabùn hoạt tính, phân lập, tuyển chọn, tạo mới các chủng vi khuẩn có khả năngphân huỷ và kết lắng bùn hữu hiệu để bổ sung vào bùn hoạt tính nhằm nâng caohiệu quả xử lý

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đồ án này thực hiện nhằm đưa ra phương pháp xử lý nước thải thực phẩm nóichung và nước thải sản xuất Nước Tương nói riêng Nhằm cải thiện chất lượngnước thải đầu ra của nước thải sau khi thải vào môi trường đạt tiêu chuẩn chophép

Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình mô phỏng công nghệ để nghiên cứu khảnăng xử lý COD và hiệu suất khử Ammonium nhờ vi sinh vật trong nước thải củangành Do đề tài mang tính mới nên trong quá trình nghiên cứu lựa chọn côngnghệ xử lý gặp nhiều khó khăn Để kết quả nghiên cứu mang tính khả thi cao, môhình nghiên cứu sử dụng mẫu nước thải nhân tạo Có thể tóm lược nội dung đồ ánnhư sau:

CHƯƠNG 1 : Nêu cơ sở hình thành đề tài, mục tiêu và nội dung nghiên cứu.CHƯƠNG 2 : Hiện trạng ô nhiễm của ngành chế biến thực phẩm, thành phần tínhchất của Nước Tương và nghiên cứu, ứng dụng vi sinh vật trong xử lý nước thảitrên Thế Giới và ở Việt Nam

CHƯƠNG 3: Tóm tắt các phương pháp xử lý sinh học nước thải chế biến thựcphẩm

CHƯƠNG 4 : Vai trò VSV trong quá trình làm sạch nước thải; tìm hiểu về thànhphần tạo lên bùn hoạt tình; mô hình nghiên cứu sử dụng trong đồ án

CHƯƠNG 5 : Các phương pháp phân tích chỉ tiêu hoá học, vi sinh trong quá trìnhnghiên cứu Kết quả nghiên cứu

CHƯƠNG 6 : Kết luận, kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Cơ Sở Hình Thành Đề Tài

Hiện nay ô nhiễm nước thải đang là vấn đề cấp thiết được cả thế giới và cảnước quan tâm Trong tương lai sẽ thiếu nguồn nước sạch nếu như ta sử dụng quálãng phí và chưa có biện pháp quản lý, xử lý chúng một cách hợp lý

Đứng trước vấn nạn này, các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu để tìm

ra các giải pháp để khắc phục cũng như hạn chế những tác động do nước thải gây

ra Có thể nói rằng vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nướcthải nói chung và nước thải sản xuất nước tương nói riêng Do đó, việc nghiên cứuphân lập vi sinh vật hữu hiệu có hoạt tính cao để phân huỷ và loại bỏ các chấtgây ô nhiễm trong nước thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường là rất cầnthiết

Ngành sản xuất và chế biến nước tương là một ngành mới đối với nước ta

Vì vậy vấn đề xử lý nước thải của ngành cũng cần được quan tâm và đầu tư.Chính vì thế, việc nghiên cứu tìm ra giải pháp xử lý ô nhiễm nước thải cuả ngànhlà nhiệm vụ hàng đầu của các Ban ngành và đoàn thể

1.2 Mục Tiêu Đề Tài

Để bảo vệ môi trường cùng với việc phát triển ngành chế biến và sản xuấtnước tương theo hướng sạch hơn Hơn nữa quá trình nghiên cứu khả năng xử lý

Ammonium và COD bằng công nghệ bùn hoạt tính chính là cơ sở nhằm xây dựnggiải pháp xử lý ô nhiễm môi trường do ngành tạo ra.

Ngoài ra, đề tài còn nhằm mục tiêu củng cố kiến thức đã được tiếp thu ởtrường trong suốt 4 năm đại học Góp phần nhỏ bé vào việc giữ gìn môi trườngxanh – sạch – đẹp

1.3 Nội Dung Nghiên Cứu

biến thực phẩm ở Việt Nam

trong xử lý nước thải trên thế giới và trong nước

tương và các phương pháp sản xuất nước tương hiện nay

nước tương bằng bùn hoạt tính lơ lửng

của cơ sở chế biến và sản xuất nước tương

vào trong nước thải để xử lý nước thải đó

cứu khả năng xử lý nước thải có vi sinh và không có vi sinh

1.4 Phạm Vi Đề Tài

 Mô hình được sử dụng trong đồ án tập trung chủ yếu vào qúa trình xử lýnước thải bằng công nghệ bùn hoạt tính dưới dạng mô phỏng có kích thướcnhỏ

 Quá trình nghiên cứu chỉ phân tích các chỉ tiêu pH, SS, COD và N-NH4 chứkhông có điều kiện làm BOD5, MLVSS và SVI

 Nguồn nước thải phục vụ cho đồ án là mẫu nhân tạo từ nước tương

 Các chỉ tiêu về nước thải được phân tích: pH, SS, COD, N-NH4

1.5Phương Pháp Nghiên Cứu

1.5.1 Phương pháp luận

 Muốn công trình xử lý có hiệu quả, trước khi dụng mô hình ta phải tìmhiểu:

 Tính chất của dòng chảy vào hệ thống xử lý ( lý, hoá, sinh)

 Thành phần của dòng chảy vào hệ thống xử lý

 Cơ sở của quá trình xử lý nước thải

 Ước lượng hiệu quả của các quá trình xử lý hoặc các thông số động họccủa từng qúa trình

 Để các số liệu trên có tính khả thi, cần có thời gian khảo sát lâu dài

1.5.2 Phương pháp thực tế

 Phương pháp tham khảo: tính chất, thành phần nước thải, đặc điểm lý, hoá,sinh của nước thải đầu vào

 Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng ở quy mô phòng thí nghiệm, vậnhành mô hình để xử lý nước thải

 Biết sử dụng các máy đo phân tích các chỉ tiêu cần phân tích

 Nghiên cứu thực nghiệm các thông số động học, thông số vận hành trênmô hình để tìm ra kết quả tốt nhất

 Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương phápchuẩn (APHA, AWWA, TCVN 5945-1995)

Các thông số đo và phương pháp phân tích được trình bày trong bảng sau:

Bảng 1: Các thông số và phương pháp phân tích

N-NH4 Phương pháp so màu với thuốc thử Nesler

SS(MLSS) Sấy, cân phân tích, lọc, sấy, cân

1.5.3 Phương pháp xử lý số liệu

 Các số liệu được thể hiện trên các bảng biểu

 Số liệu được quản lý và xử lý bằng trương trình Microsoft Excel/ microsoftOffice 2003

 Văn bản soạn thảo được sử dụng trên chương trình Microsoft Word/Microsoft Office 2003

 Các bảng vẽ được sử dụng trên chương trình AutoCad 2004

1.6 Tính Mới Của Đề Tài

1.6.1 Ý nghĩa khoa học

 Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể xử lý nước thải sản xuất nước tươngbằng phương pháp bùn hoạt tính

 Đối với những loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao thì có thểxử lý bằng phương pháp sinh học

 Tuỳ từng loại nước thải, mục đích xử lý mà ta có thể lựa chọn các bể xửlý khác nhau

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Ta có thể tự phân lập vi sinh để sử dụng cho mục đích xử lý

Vi sinh vật có khả năng xử lý COD và Ammonium cao nhưng điều kiệnmôi trường không hợp lý sẽ dẫn đến tác động ngược lại

 Sử dụng bể hiếu khí sinh học Aerotank để xử lý Ammonium trong nướctương có khả năng xử lý cao

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CHÍNH LIÊN QUAN ĐẾN

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng Quan Về Ngành Chế Biến Thực Phẩm Ơû Việt Nam

2.1.1 Hiện trạng ô nhiễm nước thải chế biến thực phẩm ở Việt Nam

Những năm gần đây, tốc độ đô thị hoá và việc phát triển nhanh chóng cácKCN tập trung trong cả nước đã đặt ra cho các ngành cấp thoát nước những tháchthức lớn Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm nước Nhưng việcxuất hiện các KCN, các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ lại càng làm cho môi trườngnước trở nên trầm trọng hơn Toàn bộ nước thải của các cơ sở sản xuất này đềuđược tiêu thoát một cách tự nhiên ra những vùng trũng hơn tạo nên những aonước thải lộ thiên, gây ô nhiễm cả một vùng rộng lớn Trong khi đó, hầu hết cácđô thị ở nước ta đều chưa có trạm XLNT trước khi đổ ra sông hồ, nếu có vẫn chưađược vận hành đúng vì chi phí xử lý cao

Vì vậy, các kênh rạch, sông ở nước ta đang trong tình trạng ô nhiễmnghiêm trọng mà chưa có cách nào phục hồi được Thay vào đó nguồn nước ngọtcung cấp cho sinh hoạt ngày càng bị hạn hẹp

2.1.2 Thành phần, tính chất nước thải của ngành chế biến thực phẩm

Ở Việt Nam có nhiều sản phẩm lên men: rượu, bia, muối chua rau quả …Nhưng có một loại sản phẩm thông dụng thường thấy trên các bàn ăn là sản phẩmgia vị “nước tương” Sản phẩm có thể nói là một loại gia vị không thể thiếu trongđời sống người Việt

Nước tương giàu acid amin và có mùi vị đặc trưng nên khi dùng trong bữa ănvừa có lợi cho sức khoẻ vừa tạo thêm vị ngon cho món ăn Ngoài ra nước tương làloại gia vị có độ đạm và độ muối tương đối cao Chủ yếu được sản xuất từ haiphương pháp: phương pháp lên men và phương pháp hoá giải Ơû nước ta công nghệ

sản xuất nước tương rất thủ công và còn theo kinh nghiệm là chủ yếu Vì vậy mànước thải của nước tương có hàm lượng hữu cơ cao và thường sinh ra mùi hôi như:phenol, amoniac, axit sunfuaric… trong quá trình sản xuất nước tương có sự tham giacác vi sinh vật: nấm mốc, nấm men, vi khuẩn Ngoài tác dụng lên men trong quátrình sản xuất, vi khuẩn còn có tác dụng tạo hương cho sản phẩm Bên cạnh mặt cóích của quá trình sinh trưởng của vi sinh vật, người ta còn quan tâm đến sự xâmnhiễm của những vi sinh vật lạ có khả năng gây mùi khó chịu cho thực phẩm.

Vì vậy, nước thải của nước tương sau khi thải ra ngoài có mùi hôi thối củaacid amin và có hàm lượng COD cao

2.1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng VSV trong xử lý nước thải trên thế giới và trong nước

2.1.3.1 Trên thế giới

Nhiều vi khuẩn tạo bông như Zoogloea đã được phân lập Kiuchi và cộngsự đã phân lập 92 chủng vi khuẩn từ bùn hoạt tính và chọn lọc 12 chủng có khảnăng tạo bông Kato và cộng sự cũng phân lập 140 chủng vi khuẩn bùn hoạt tínhvà chọn được 8 – 12 chủng kết bông trên các môi trường có thành phần khácnhau

Fujita và nhiều nhà nghiên cứu khác ở nhật bản đã nghiên cứu sự tạo hạtcủa nấm Aspergillus trong quá trình nuôi lắc, đánh giá sinh khối hạt và sử dụnghạt để xử lý nước thải tinh bột, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xửlý nước thải tinh bột của hạt nấm Tuy nhiên cho đến nay việc sử dụng hạt nấmđể xử lý nước thải trong hệ thống liên tục vẫn đang được áp dụng rất hạn chế.Một trong những lý do chậm được áp dụng trong sản xuất là vì hạt nấm thườngđòi hỏi phát triển ở pH thấp, việc tạo hạt đòi hỏi chế độ lắc khá phức tạp và ởdạng hạt chúng lại kém ưu thế trong việc cạnh tranh dinh dưỡng với vi khuẩn môitrường nước thải nên khó áp dụng trong quá trình xử lý liên tục

2.1.3.2 Tại Việt Nam

Trong khoảng mười năm trở lại đây, vấn đề nghiên cứu và ứng dụng visinh vật trong xử lý chất thải nói chung đã được nhiều nhà khoa học và công nghệquan tâm Trung tâm Công Nghệ Sinh Học – Đại Học Quốc Gia Hà Nội đãnghiên cứu thành phần vi sinh vật trong chế phẩm EM của Nhật Bản, kết hợp vớicác chủng xạ khuẩn để tạo ra chế phẩm EMUNI ứng dụng trong xử lý chất thảilàm phân bón hữu cơ vi sinh Tại Viện Công Nghệ Sinh Học – Viện Khoa HọcVà Công Nghệ Việt Nam, Lý Kim Bảng và cộng sự đã phân lập tuyển chọn vikhuẩn và xạ khuẩn chịu nhiệt phân huỷ xenluloza tạo chế phẩm Micromic 3 đểbổ sung vào hệ thống xử lý rác thải sinh hoạt làm tăng tỷ lệ bùn hữu cơ và rútngắn thời gian ủ Tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã nghiên cứu phân lập tuyểnchọn nấm sợi phân giải xenluloza dùng trong xử lý rác hữu cơ, Viện Công NghệSinh Học Nông Nghiệp – Trường Đại Học Nông Nghiệp I đã nghiên cứu sản xuấtchế phẩm EM dùng khử mùi hôi và vệ sinh chuồng trại chăn nuôi.

Đối với nước thải, từ 1984 – 1985, Kiều Hữu Aûnh và cộng sự (bộ môn Visinh Vật Học – Đại Học Quốc Gia Hà Nội) đã nghiên cứu khu hệ vi khuẩn sinhmetan trong các hệ xử lý kị khí và một số điều kiện ảnh hưởng đến hiệu suất xửlý Lê Gia Hy và cộng sự (Viện Công Nghệ Sinh Học) năm 1995 đã nghiên cứutạo bùn hoạt tính nhân tạo có hiệu quả xử lý cao hơn bùn hoạt tính tự nhiên bằngcách sục khí hỗn hợp một số nước thải khác rồi để lắng…

Tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có cơ sở nào ở trong nước cung cấp chếphẩm vi sinh vật ứng dụng trong thực tế xử lý nước thải chế biến thực phẩm giàutinh bột bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí

2.2 Tổng Quan Về Ngành Chế Biến Sản Xuất Nước Tương

2.2.1 Thành phần dinh dưỡng của nước tương

Nước tương vừa là một chất điều vị kích thích tiêu hóa để ăn ngon miệngđồng thời là một thực phẩm cung cấp cho ta một lượng đạm nhất định Khi đánhgiá chất lượng của nước tương về phương diện hóa học, trước hết người ta chú

đến lượng đạm toàn phần vì đây chính là chất dinh dưỡng có giá trị nhất trongnước tương Tiếp theo cần xem đến lượng đạm amin đối với đạm toàn phần Tỉ lệđạm amin đối với đạm toàn phần cho ta biết mức độ thủy phân của protid trongnước tương, tỉ lệ này càng cao càng tốt Trung bình tỉ lệ này trong nước tương lênmen của ta khoảng 50 – 55%, còn trong nước tương thủy phân acid thường đạt tới

60 – 70% Hàm lượng đạm amin cao làm giá trị của mùi vị nước tương được tănglên

Thành phần hóa học trung bình của nước tương bao gồm chất hòa tan 32,5– 38,7%

Đạm toàn phần : 1,5% - 2%

Trong nước tương có nhiều acid amin: Arginin, Methionin, Cystein, Leucin,

Serin, Lysin, Histidin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan, Tyrosin, Valin, Acid Glutamic, Acid Aspartic Những acid amin này cùng với di, tri, tetra peptid làm

cho nước tương có vị đạm ngọt và thơm mùi thịt

Nước tương sản xuất theo phương pháp lên men hầu như giữ được tất cảcác acid amin có trong nước tương Còn nước tương sản xuất theo phương pháphóa giải thì có tỉ lệ đạm amin trên đạm toàn phần cao hơn nước tương lên mennên mùi vị có khá hơn Tuy nhiên, trong nước tương hóa giải, một số acid aminquý bị phân hủy trước hết là tryptophan, sau đó đến lysin, cystein, arginin Nếuphân giải bằng acid quá độ thì một số acid amin bị phân hủy thành các chất cómùi hôi như: phenol, NH2, H2S…

2.2.1.2 Đường

Trong nước tương có các loại đường glucoza, fructoza, maltoza, pentoza,destrin Đường có vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc nước tương

2.2.1.3 Acid hữu cơ

Các acid hữu cơ có trong nước tương có quan hệ mật thiết với nhau tạohương vị đặc trưng của nước tương Trong đó nhiều nhất là acid lactic, chiếmkhoảng 1,6% Nó tác dụng với rượu tạo thành hợp chất lactat phenol cho mùithơm hoa quả Ngoài ra, trong nước tương còn có acid acetic 0,2%, acid sucinic0,087% - 0,16%, acid formic 0,05% Muối của các acid này tham gia tạo vị củanước tương

2.2.1.4 Chất màu

Màu của nước tương chủ yếu do đường kết hợp với acid amin tạo nên Màucủa nước tương lên men được hình thành dần dần từ màu vàng của mốc đến màunâu nhạt cuối cùng là màu nâu đậm

Sự hình thành màu của nước tương phụ thuộc vào nồng độ đường, acidamin và nhiệt độ Màu sắc của nước tương rất cần thiết Tuy nhiên, nếu tăngcường phản ứng giữa acid amin với đường thì không có lợi vì melanoid là chất mà

cơ thể khó hấp thu và khi nồng độ của nó cao sẽ làm giảm hương vị của sảnphẩm Mặt khác, quá trình hình thành sản phẩm màu này gây tổn thất lớn acidamin Để hạn chế quá trình này ta chọn nguyên liệu có hàm lượng đường thấp,tránh nâng cao nhiệt độ và kéo dài thời gian thủy phân

2.3 Các Phương Pháp Sản Xuất Nước Tương Hiện Nay

Nước chấm là tên gọi chung cho tất cả các loại gia vị có đạm và độ muốitương đối cao Tuy mang nhiều tên gọi khác nhau: magi, xì dầu, xáng xáu, nướctương lên men, nước tương hoá giải…nhưng đều được sản xuất từ hai phương pháp:phương pháp lên men và phương pháp hoá giải Về nguyên liệu tất cả đều sảnxuất từ nguyên liệu giàu đạm, trong đó chủ yếu là các hạt có dầu

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm của nó Tuỳ phong tục tập quáncủa từng vùng, từng quốc gia mà chọn phương pháp xử lý khác nhau.

2.3.1 Giới thiệu một số quy trình công nghệ sản xuất nước tương

Hình1: Quy trình sản xuất nước tương theo phương pháp hoá giải

3

Hình 2: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương

pháp lên men

Hình 3: Quy trình công nghệ sản xuất nước tương theo phương pháp lên men của

công ty nước tương Kikoman

Đậu nành AspergilluKikoman

2.3.2 Cơ sở khoa học của phương pháp sản xuất nước tương

Đối với phương pháp sản xuất nước tương lên men, cơ sở khoa học của nó làlợi dụng hệ men của vi sinh vật phát triển trên nguyên liệu giàu đạm nuôi chúng,để rồi thuỷ phân protein có trong nguyên liệu thành nước tương Do vậy trong quátrình sản xuất phải nuôi mốc cho tốt, để có nhiều men thuỷ phân triệt để proteincó trong nguyên liệu, nâng cao hiệu suất lợi dụng nguyên liệu, hạ giá thành sảnphẩm

Đối với phương pháp sản xuất nước tương hoá giải, cơ sở của nó là dùng hoáchất để thuỷ phân protein của nguyên liệu thành nước tương Do vậy trong quátrình thuỷ phân phải bảo đảm bảo tốt các điều kiện nhiệt độ và thời gian để phảnứng tiến hành triệt để, nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sảnphẩm

2.4 Các Chỉ Tiêu Đánh Giá Chất Lượng Nước Tương

Theo tiêu chuẩn của nhà nước TCVN 1763 – 75, chất lượng nước tương sản xuấttheo phương pháp lên men bằng enzym vi sinh vật phải đạt các yêu cầu sau:Nươc tương phải được sản xuất theo đúng quy trình công nghệ đã được nhà nướccó thẩm quyền duyệt y, phải dùng chủng loại mốc không có độc do cơ quan cóthẩm quyền cung cấp

2.4.1 Chỉ tiêu cảm quan

Bảng 2: Chỉ tiêu cảm quan

Độ trong Không vẩn đục

Màu Màu nâu đậm hay màu cánh gián

nếm không có cảmgiác khé cổ, khôngđắng, chua hay các vịkhông thích hợp khác

Dịu ngọt, sau khi nếm không có cảmgiác khé cổ, không đắng, chua hay cócác vị không thích hợp khác

Mùi Thơm ngon không khét, hay các mùi không thích hợp khác

2.4.2 Chỉ tiêu hoá học

Bảng 3 : Chỉ tiêu hóa học

4 Hàm lượng NaCl, g/l

5 Hàm lượng acid, tính theo

số ml NaOH 0.1N dùng để

trung hoà 1ml mẫu hay pH

2.4.3 Các chỉ tiêu vi sinh vật:

Theo quy định của bộ y tế, đối với nước tương, quy định như sau:(giới hạn chophép trong 1 ml thực phẩm)

Bảng 4: Các chỉ tiêu vi sinh

E coliCl.perfringensS.aureusSamonella/25ml

TS BTNM- NM

104

1020103010

(TSVKHK: tổng số vi khuẩn hiếu khí

TSBTNM: tổng số bào tử nấm mốc – nấm men)

2.4.4 Hàm lượng kim loại trong nước tương quy định như sau:

Pb <= 2mg/l

As <= 2mg/l

Zn <=2mg/l

Cu <= 10 mg/l

2.5 Nguyên Liệu Sản Xuất Nước Tương

2.5.1 Đậu nành, cấu trúc hạt

Hạt đậu nành có nhiều hình dạng: tròn, bầu dục ( dạng phổ biến), tròn dài,tròn dẹt Cấu trúc hạt đậu nành gồm 3 thành phần: vỏ hạt, phôi và tử diệp

Vỏ là lớp ngoài cùng của hạt đậu nành Vỏ hạt đậu nành có nhiều màu sắcvà là một yếu tố cho việc xác định giống đậu nành Màu vỏ được quy định bởihàm lượng sắc tố và là sự tổ hợp của 4 màu cơ bản: vàng, xanh, nâu và đen Sắctố chính được ghi nhận là Anthociamin Thường hạt đậu có vỏ màu vàng và màutrắng là loại tốt hơn nên được ưa chuộng hơn Vỏ hạt bảo vệ phôi mầm chống lạinấm và vi khuẩn Vỏ hạt mau ngấm nước và dễ bong ra khi được ngâm vào nước.Phôi là rễ mầm, là phần sinh trưởng của hạt khi hạt lên mầm Tử diệp gồm 2 lá

mầm tích trữ dưỡng liệu của hạt Nó chiếm phần lớn khối lượng của hạt Tử diệpchứa hầu hết chất đạm và chất béo của hật đậu nành Tử diệp có màu xanh trướckhi hạt chín và có màu vàng khi hạt chín.

2.5.2 Thành phần hoá học của đậu nành

Đậu nành có giá trị thực phẩm rất cao Không những nó nhiều chất đạmmà còn nhiều chất béo so với các loại đậu khác

Chất đường, bột(%) : 23%

Chất đạm( %) : 38,8%

Chất béo ( %) : 18,6%

Trong đậu tương hàm lượng chất đạm dao động 29,6 – 50,3% trung bình là 36– 40% Theo Tadocoro và Joshimura, chất đạm của đậu tương gồm có globulin 85 –95% ngoài ra còn có một ít albumin và prolamin Giá trị dinh dưỡng của protein đậutương rất cao Theo nhiều tác giả, thành phần protit của đậu tương gần giống protitcủa sữa Ngoài các aminoacid không thể thay thế được, protit của đậu tương còn chứa19,46% acid glutamic, acid aspartic 3,89%, xystin 1,12%, glucocon 0,97%

Chất béo trong đậu tương dao động trong khoảng 13,5 – 24,2% trung bình18% Chất béo trong đậu tương chứa khoảng 6,4 – 15,1% acid béo no và 80 –93,6% acid béo không no Hàm lượng chất béo trong đậu tương tỷ lệ nghịch vớihàm lượng protit Nếu loại đậu nhiều protit thì chất béo ít, ngược lại chất béonhiều thì protit ít

Gluxid trong đậu tương chiếm khoảng 22- 35,5%, trong đó 1 -2 % là tinhbột

Chất tro khoảng 4,5 – 6,8%

Trong đậu nành, ngoài chất đạm, chất béo, đường bột và tro còn có một sốloại men như: urease, lipase, lipoxydase, protease, và sinh tố như A,B,D, E Trongthời gian nảy mầm còn có sinh tố C

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

3.1 Phân Loại Nước Thải Theo Nguồn Gốc Gây Ô Nhiễm

Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn biện pháp giải quyết hoặc công nghệ xử lý.Theo cách phân chia này thì có hai nhóm nước thải là nước thải sinh hoạt và nướcthải sản xuất

Nước thải sinh hoạt là nước thải ra từ các hộ gia đình, bệnh viện, kháchsạn, trường học, cơ quan, chứa các thành phần chất thải trong quá trình sinh hoạtcủa con người gọi chung là nước thải sinh hoạt hoặc nước thải khu dân cư Đặcđiểm cơ bản của nước thải đó là chúng chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễphân huỷ sinh học (cacbonhydrat, protein, lipid…) và các chất dinh dưỡng(photphat, nitơ…)

Nước thải sản xuất là nước thải ra từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểuthủ công nghiệp, giao thông vận tải… nước thải công nghiệp không có đặc điểmchung mà phụ thuộc vào từng ngành sản xuất Riêng nước thải công nghiệp thựcphẩm chứa nhiều các hợp chất hữu cơ hoà tan hoặc ở trạng thái lơ lửng Nước thảiloại này gây ô nhiễm nặng đối với môi trường

3.2 Các Phương Pháp Xử Lý Sinh Học Nước Thải Chế Biến Thực Phẩm

Dựa vào nhu cầu oxy trong quá trình xử lý mà các phương pháp xử lý nướcthải bằng biện pháp sinh học có thể được phân chia thành các phương pháp xử lýhiếu khí, phương pháp xử lý kị khí và các phương pháp xử lý thiếu khí Có thểtóm tắt các phương pháp này ở hình 3.2 như sau:

Hình 4: Các phương pháp xử lý nước thải cơ bản

3.2.1 Phương pháp xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)

Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính hiếu khí là quá trình làm sạch nước thảitrong bể có sục khí bởi các vi sinh vật có mặt trong bùn hoạt tính Bùn hoạt tínhđược định kỳ hồi lưu vào bể sục khí sau khi được tách ra tại bể lắng Để đảm bảocó oxy thường xuyên và trộn đều với nước thải và bùn hoạt tính, người ta cungcấp oxy bằng hệ thống khuấy trộn, hệ thống thổi bằng không khí hoặc cung cấpoxy tinh khiết Công nghệ này dựa trên cơ sở của hệ thiết bị “ bể hiếu khí – bểlắng thứ cấp”

Nguyên lý của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính hiếu khí là hệsinh vật trong bể được cung cấp oxy và một số chất dinh dưỡng bổ sung Các loại

vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ trong nước thải và chuyển hoá chúng thành vi sinhvật mới, CO2, nước và chất khoáng Theo dòng nước thải từ bể hiếu khí đến bểlắng vi sinh vật sẽ tạo bông và kết lắng trong bùn hoạt tính Từ bể lắng một phầnbùn hoạt tính được hồi lưu lại bể hiếu khí để duy trì và tăng cường hoạt tính của

vi sinh vật, lượng bùn hoạt tính dư được đưa vào bể nén và tách bùn

Kị khí (Anaeroboc)

Đĩa quay sinh học

Lọc nhỏ giọt

Ao hồ ổn định nước thải

Khử Nitrat

Bể phân huỷ

kị khí

Bể bùn

kị khí chảy ngược

Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí áp dụng cho nước thải có hàm lượngBOD5 trung bình 150 – 1000 mg/l và có khả năng giảm được 90 – 95% hàm lượngBOD5.

Đến nay đã có nhiều phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính khácnhau được hình thành và ứng dụng trên cơ sở thay đổi cấu tạo của bể và phươngcách cung cấp oxy Có thể nêu các phương pháp sau:

a Bể hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn (Completely Mixed Tank)

Nước thải và bùn hoạt tính được khuấy trộn hoàn toàn trong bể sục Nồngđộ chất thải cũng như mức độ sử dụng oxy ở mọi phần của bể hiếu khí đều giốngnhau Loại bể này thường được áp dụng khi nước chảy liên tục vào bể có khuấytrộn Nước thải sau khi lắng và bùn hồi lưu được đưa vào bể sục sao cho chất hữu

cơ và oxy hoà tan đồng đều theo chiều dài của bể Thời gian nước thải lưu trongbể từ 3 – 5 giờ, tải trọng khoảng 0,8 – 2kg BOD5/m3/ngày, lượng bùn hồi lưu từ 15– 50% Hàm lượng bùn 2500 – 4000mg/l, thời gian lưu bùn từ 5 – 15 ngày Hiệuquả xử lý BOD là 85 – 90%

b Bể hiếu khí theo dòng chảy nút (Plug Flow Tank)

Bùn hoạt tính hồi lưu trộn cùng với nước thải đầu vào bể sục khí Dòngchảy của nước thải và bùn hoạt tính qua bể hiếu khí chảy theo các vách ngăn.Nhu cầu sử dụng cơ chất và oxy giảm dần theo chiều dài của dòng chảy Khôngkhí cho vào đồng đều theo suốt chiều dài của bể hiếu khí

Trong quá trình làm thoáng khí xảy ra sự hấp thụ, kết bông và oxy hoá các chấthữu cơ nhờ vi sinh vật Bùn hoạt tính được tách ra ở bể lắng thứ cấp Thời giannước thải lưu trong bể sục là 4 – 8 giờ, lượng bùn hồi lưu 15 – 50% Tải trọngkhoảng 0,3 – 0,6 kg BOD5/m3/ngày với hàm lượng bùn khoảng 1500 – 3000mg/l,thời gian lưu bùn từ 5 – 15 ngày Hiệu suất xử lý BOD khoảng 85- 95%

c Bể hiếu khí làm thoáng theo bậc (Step Feed Tank)

Đây là phương pháp cải tiến của phương pháp xử lý bằng bùn hoạt tính thôngthường Nước thải sau khi lắng qua bể lắng sơ cấp cho vào bể sục ở nhiều điểmtương ứng, như vậy nhu cầu oxy giảm dần

Với biện pháp làm thoáng kéo dài thời gian lưu của bể sục đủ để oxy hoá lượnglớn các chất hữu cơ và tạo ra lượng sinh khối lớn Lượng bùn 2000 – 3500mg/l,thời gian lưu nước 3 – 5 giờ, tải trọng 0,5 – 0,9 kg BOD5/m3/ngày Thời gian lưubùn từ 5 – 15 ngày, lượng bùn hồi lưu 25 – 75% Khả năng khử BOD khoảng 86 –95%

d Quá trình ổn định tiếp xúc (Contact – Stabilization Process)

Quá trình này gồm 2 bể riêng biệt, một bể ổn định bùn hoạt tính và bể kialà bể xử lý nước thải để bùn hoạt tính và nước thải tiếp xúc nhanh trong bể xử lý.Sau bể sục khí nước thải qua bể lắng thứ cấp và bùn hồi lưu đưa về bể ổn định.Nhu cầu làm thoáng khí chỉ bằng 50% so với công nghệ xử lý bùn hoạt tính cổđiển Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải mà chất hữu cơ chủ yếu ởtrạng thái lơ lửng hoặc dạng keo, thời gian lưu nước trong bể ổn định 1,5 – 5 giờ,trong bể tiếp xúc 20 – 40 phút, lượng bùn hồi lưu 25 – 50%, thời gian lưu bùn 5 –

15 ngày Hàm lượng bùn trong bể tiếp xúc là từ 1000 – 3000mg/l, lượng bùn trongbể ổn định là 4000 – 10000 mg/l tải trọng từ 0,6 – 0,75 kg BOD5/m3/ngày Hiệuquả xử lý là 80 – 90%

e Xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính đặc biệt (Oxy Tank)

Sử dụng oxy tinh khiết thay cho việc cung cấp oxy không khí bằng cáchthổi khí sẽ tăng cường quá trình làm sạch nước thải bằng biện pháp sinh học, rútngắn thời gian lưu nước thải trong hệ thống Song khó khăn nhất là ở thiết bị củahệ thống xử lý sao cho sử dụng được triệt để lượng oxy cung cấp Để giải quyết

vấn đề này người ta đã thiết kế loại thiết bị kín để xử lý nước thải nhưng định kìgiải phóng lượng CO2 tích luỹ trong môi trường nuôi.

Việc sử dụng oxy tinh khiết đã làm tăng tốc độ oxy hoá các chất hữu cơtrong hệ thống xử lý sinh học dẫn đến tăng tải lượng xử lý chất hữu cơ, vì thế màtránh được việc phải pha loãng ở một số loại nước thải có mức độ ô nhiễm hữu cơcao trước khi xử lý hiếu khí Đồng thời nó cho phép tăng hàm lượng bùn hoạt tínhtrong bể xử lý Bằng biện pháp đó sẽ tăng cường quá trình phân giải các chất cósự tham gia của các enzym ngoại bào nằm trong vỏ nhầy của tế bào hoặc trongcác búi bùn hoạt tính

Điều đáng chú ý là sơ đồ dòng chảy trong bể hiếu khí sử dụng oxy tinhkhiết thực tế không khác các mô hình làm sạch nước thải hiếu khí khác

f Công nghệ làm thoáng theo chiều sâu

Công nghệ làm thoáng theo chiều sâu là một trong những loại công nghệmới đã được đề cập Thực chất của công nghệ này cũng là công nghệ bùn hoạttính Nhờ quá trình trao đổi khí với chất lỏng xảy ra vời cường độ cao và kéo dàinên tiết kiệm được lượng khí cung cấp

3.2.2 Xử lý nước thải hiếu khí bằng màng lọc sinh học

Lọc nước thải qua đất trên các cánh đồng là một dạng xử lý nước thải bằngmàng lọc sinh học cố định sớm nhất Các vi sinh vật bám trên bề mặt của các hạtbùn đã sử dụng và làm sạch các chất gây ô nhiễm có trong nước thải Trongphương pháp xử lý nước bằng màng lọc sinh học cố định, các vi sinh vật làm sạchnước thải bám vào chất màng cố định hoặc đĩa quay Có nhiều dạng lọc sinh họccố định nhưng phổ biến nhất là lọc sinh học nhỏ giọt và đĩa quay sinh học