xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Việt nam

trình bày xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Việt nam

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trước đây nước ta còn nghèo nàn và lạc hậu vấn đề môi trường không được chú trọng đúng nghĩa Sau quá trình cải cách đúng đắn, với quá trình công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước giúp đời sống không ngừng nâng cao về vật chất lẫn tinh thần…đồng thời môi trường thay đổi theo chiều hướng xấu đi Nguyên nhân chính xuất phát từ việc chưa chú trọng thích đáng các vấn đề môi trường trong quá trình phát triển, không có sự quản lí môi trường chặt chẽ…

Nước thải mối quan tâm hàng đầu, các cơ sở sản xuất, nhà máy sử dụng nguồn nước sạch để sản xuất, sinh hoạt…để rồi trả lại chính nguồn nước đó nhưng đã thay đổi hoàn toàn về chất lượng Nước này được xả trở lại các dòng sông để rồi phát tán ô nhiễm lên cả một hệ thống sông ngòi Yêu cầu cấp thiết các cơ sở sản xuất, nhà máy phải có trách nhiệm với nguồn nước thải của mình, cần thực hiện các giải pháp để xử lý phù hợp với chuẩn mực chung đề ra (các tiêu chuẩn nhà nước ban hành, hoặc yêu cầu từ cơ quan địa phương chịu trách nhiệm) trước khi xã ra nguồn tiếp nhận Nhà nước có vai trò quan trọng để đảm bảo họ thực hiện, cần ban hành luật định phù hợp và các biện pháp cưỡng chế bắt buộc thực thi cũng như các giải pháp khuyết khích mọi người thực hiện nghĩa vụ của mình.Xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh cho bất cứ cơ sở sản xuất hay nhà máy nào đều cũng không đơn giản, nó đòi hỏi kinh phí thực hiện (xây dựng, vận hành, sữa chữa, bảo trì…), cũng như diện tích đất xây dựng khá lớn Chính điều này làm cho các chủ sản xuất e ngại và không muốn chấp hành dù biết rằng nước thải của họ ảnh hưởng đến môi trường, và hành động này vi phạm với luật định Nhưng nếu cải thiện hệ thống xử lý sao cho kinh phí xây dựng giảm xuống (ít công trình, thiết bị…), chí phí vận hành không cao (tốn ít năng lượng, không sử dụng hóa chất, không cần nhiều nhân lực…), hệ thống làm việc ổn định (công nghệ linh động, hiệu quả…), diện tích đất không chiếm quá nhiều (giảm công nghệ, kết hợp các công trình chung một bể), việc điều hành hệ thống phải đơn

giản (cơ chế tự động)…các chủ sản xuất sẽ thực hiện với tinh thần và trách nhiệm cao, từ đó giúp uy tín doanh nghiệp cũng tăng theo

Một công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay trên thế giới hội đủ các điều trên chính là bể xử lý sinh học SBR (Sequencing Bacth Reators), tuy nhiên ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu cũng, ứng dụng đúng với khả năng của công nghệ

này Vì vậy mà đề tài “Nghiên cứu mô hình SBR phục vụ tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải công ty LAFIMEXCO, Long An” được chọn để thực hiện.

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Tìm ra biện pháp tối ưu mới để khuyết khích doanh nghiệp thực hiện trách nhiệm, nghĩa vụ môi trường của mình

Đưa ra các phương án và thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho công

ty LAFIMEXCO

Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản của công nghệ SBR

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Tìm hiểu tổng quan, các tác động môi trường (nước thải), cũng như biện pháp khống chế, khắc phục của ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam

Tìm hiểu về công ty LAFIMEXCO cũng như các vấn đề môi trường liên quan, trong đó chú trọng nhất là vấn đề nước thải

Nghiên cứu các mô hình thực nghiệm, công trình thực tiễn (lắng, SBR, ao sinh học…) theo phương án đề xuất

Tổng hợp dữ liệu thực nghiệm tìm các thông số thiết kế và đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ đưa ra

Nghiên cứu tính toán, thiết kế các công trình, thiết bị trong hệ thống xử lý, mô phỏng chi tiết hệ thống

4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Vì giới hạn thời gian, kinh phí, kiến thức, kinh nghiệm…nên không tránh khỏi điều sai xót, mong nhận được ý kiến đóng góp từ quí thầy cô và các bạn

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ

NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN VIỆT NAM

1 LÝ THUYẾT CƠ SỞ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

1.1 Một Số Khái Niệm Cơ Bản

1.1.1 Thành phần chất rắn

Hình 1: Thành phần chất rắn trong nước thải

1.1.2 Thành phần COD

Hình 2: Thành phần COD trong dòng thải (nguồn [9])

Thành phần COD và phương pháp xác định:

Không như BOD, có một phần COD là không phân huỷ sinh học được nên được phân biệt riêng ra Và mức quan tâm tiếp theo là dạng lơ lửng hay dạng hạt (gồm hạt lơ lửng và hạt dạng keo)

nbsCOD, không phân huỷ sinh học dạng hoà tan, lượng COD còn lại trong nước thải sau khi qua xử lý bùn hoạt tính

nbpCOD, không phân huỷ sinh học dạng hạt, góp phần làm tăng tổng lượng bùn hình thành Vì nbpCOD là chất hữu cơ, nên góp phần vào nồng độ VSS trong nước thải và hỗn dịch lỏng trong bùn hoạt tính nên ở đây xem như là chất rắn lơ lửng bay hơi không phân huỷ sinh học-nbVSS

rbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học nhanh bởi dạng hoà tan, tiêu huỷ nhanh bởi sinh khối Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình động học của bùn hoạt tính

sbCOD, lượng COD phân huỷ sinh học chậm bởi dạng hạt, thông số vô cùng quan trọng trong thiết kế bể bùn hoạt tính Muốn xác định đầu tiên phải cho hoà tan với enzym

sCOD, lượng COD dạng hòa tan, để xác định ta sử dụng phương pháp lọc (0,45 µm) Trong đó sCOD bao gồm rbCOD, một ít COD dạng keo và nbsCOD

Tỉ lệ bCOD/BOD, giá trị thường lớn hơn (1,6-1,7 nước thải sinh hoạt) so với tỉ lệ UBOD/BOD (1,5 nước thải sinh hoạt) bởi bCOD không phải bị oxy hoá hết mà một phần được chuyển thành sinh khối Phương trình cân bằng xác định bCOD:

COD = bCOD + nbCOD

bCOD ≈ 1,6*(BOD)

nbCOD = sCODe + nbpCOD

bCOD = sbCOD + rbCOD

bpCOD bCOD BOD BOD sBOD

−

=

−

Bảng 1: Giá trị một số thông số trong nước thải đô thị

Giá trị 1,5 0,15 g/g 0,4 g VSS/g COD

1.1.3 Phần tử chứa Nitrogen

Hình 3: Thành phần Nitrogen trong dòng thải (nguồn [9])

Thành phần Nitrogen và phương pháp xác định

TKN bao gồm Ammonia và Nitrogen hữu cơ, khoảng 60-70% TKN nước thải đầu vào là Ammonia

Nitrogen hữu cơ gồm dạng hòa tan và dạng hạt, một phần trong mỗi dạng này thì không phân huỷ sinh học Trong đó dạng hoà tan phân huỷ nhanh hơn dạng hạt bởi quá trình thuỷ phân xảy ra đầu tiên.

Lượng Nitrogen hữu cơ không phân huỷ xấp xỉ 6% lượng COD của VSS không phân huỷ trong nước thải đầu vào

Nitrogen không phân huỷ dạng hạt được giữ lại trong bông bùn hoạt tính và được thải chung với bùn thải, và Nitrogen không phân huỷ dạng hoà tan là lượng Nitrogen còn lại sau xử lý

Quan hệ

TKN = NH4+ + ON

ON = bON + nbON

nbON = nbsON + nbpON

1.2 Thuật Ngữ Trong Xử Lý Sinh Học

Bảng 2: Liệt kê một số định nghĩa về các thuật ngữ sử dụng

Quá trình sinh trưởng

dính bám

(Attached-Quá trình chuyển đổi chất hữu cơ hay các thành phần khác trong nước thải thành chất vô cơ, khí hoặc tế bào mới bởi vi sinh vật sống dính

Growth) bám vào các vật liệu (nhựa, xứ, đá…)

Quá trình kết hợp

(Combine)

Kết hợp 2 quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám trong quá trình xử lý

Bể xử lý (Lagoon) Thuật ngữ chung cho những quá trình xử lý xảy ra bên trong hồ hoặc bể

với tỉ lệ của bề mặt (dài, rộng) hay độ sâu khác nhau.

Loại bỏ BOD carbon

Chuyển đổi sinh học thành phần hữu cơ carbon thành những sản phẩm cuối cùng là các mô tế bào hay các loại khí thoát ra Trong quá trình chuyển hoá, nếu có mặt nitrogen (các dạng hợp chất) thì sẽ được chuyển thành Ammonia.

Cơ chất (Substrate) Dùng để biểu thị chất hữu cơ hoặc dinh dưỡng được chuyển hoá trong

xử lý sinh học Là thành phần giới hạn cho quá trình xử lý.

1.3 Các Phương Pháp Xử Lý Nước Thải

Chỉ giới thiệu những công trình ứng dụng trong các phương án đưa ra

1.3.1 Lưới chắn rác

Dòng nước thải có chứa các dạng cặn bã không quá lớn và phức tạp nên chọn loại lưới chắn rác tinh

Loại bỏ cặn bã vụn và vừa như: nhựa, giấy, kim loại, xác bã nguyên vật liệu…có hoặc xâm nhập vào trong dòng thải, làm giảm mức độ ô nhiễm ban đầu để tăng hiệu quả xử lý của hệ thống (thay phần nào cho bể lắng sơ cấp)

Bảo vệ các van, đường ống và máy bơm (tránh tình trạng tắt nghẽn)

Khử bỏ các chất ảnh hưởng khi muốn tái sử dụng cặn lắng từ bể lắng I

Giảm lắng cặn xảy ra ở bể điều hoà

1.3.2 Bể điều hoà

1.3.2.1 Chỉ điều hoà lưu lượng

Bể đậy kín để tránh mùi, nước đưa lên bằng bơm

Điều hòa lưu lượng dòng chảy

1.3.2.2 Điều hoà lưu lượng và nồng độ

Điều hòa lưu lượng (bể chứa để tập trung nước thải)

Cân bằng thành phần (chất lượng) dòng thải (quá trình khuấy trộn)

Cung cấp lượng khí ban đầu hỗ trợ cho biện pháp xử lý sinh học sau đó

Không để tích tụ các chất rắn (lắng cặn) ở đáy bể (nhờ quá trình khuấy trộn)Không cho vi sinh kị khí hoạt dộng (cấp khí) tránh gây mùi hôi thối cũng như các phản ứng sinh – hóa học xảy ra làm thay đổi tính chất dòng thải

1.3.3 Bể làm thoáng

1.3.3.1 Mục đích

Nước thải sẽ được cấp lượng khí nhất định

Làm thoáng sơ bộ giúp cho quá trình lắng hiệu quả hơn

Tham gia vào việc tách bỏ lượng dầu, mỡ

Tránh quá trình phân huỷ (kị khí)

Giảm một lượng BOD

1.3.3.2 Quá trình

Đưa vào nước thải một lượng khí trong thời gian nhất định, lượng khí cấp bởi máy khí nén trong khoảng 0,003-0,0113 (m3 không khí/g nước) với thời gian lưu nước là 20-30 phút hoặc thiết bị làm thoáng bề mặt (có hoặc không sử dụng hoá chất) với thời gian lưu nước là 45 phút

Khi dòng nước thải có mặt không khí, các hạt lơ lửng nhẹ(trọng lượng riêng tương đương trọng lượng riêng của nước) có xu hướng kết dính lại với nhau trở nên to và nặng hơn, làm tăng nhanh quá rtình lắng

Làm thoáng sơ bộ còn giúp tách loại dầu, mỡ cũng như chất rắn trong dòng thải và đưa chúng lên bề mặt

Với lượng khí cấp giúp tránh được quá trình phân huỷ kị khí gây mùi hôi khó chịu và làm ảnh hưởng đến các công trình xử lý phía sau; ngược lại với điều kiện hiếu khí trong bể giúp cải thiện cho quá trình xử lý kế tiếp (lượng khí ban đầu)

1.3.4 Bể lắng sơ cấp

Các dạng bể lắng: hình chữ nhật, tròn, vuông Trong đó dạng hình chữ nhật và tròn thường phổ dụng hơn

Hình 4: Một số loại bể lắng (lắng ngang, lắng 2 tầng, lắng li tâm)

Các vùng trong bể lắng: vùng vào, vùng lắng, vùng bùn, vùng ra

Hình 5: Các vùng khác nhau trong bể lắngGiúp loại bỏ các thành phần trong nước thải có trọng lượng riêng nhỏ hoặc lớn hơn trọng lượng riêng của nước

1.3.5 Bể SBR

1.3.5.1 Giới thiệu

Sequencing Batch Reactor (Lò phản ứng theo chuỗi) là hệ thống bùn hoạt tính kiểu làm đầy-và-rút, một hệ thống phản ứng kiểu khuấy trộn hoàn toàn bao gồm tất cả các bước của quá trình bùn hoạt tính xảy ra trong một bể đơn nhất, hoạt động theo chu trình mỗi ngày SBR không cần sử dụng bể lắng thứ cấp và quá trình tuần hoàn bùn, thay vào đó là quá trình xã cặn trong bể

Thường có 5 pha xảy ra trong một chu kì hoạt động của bể, bao gồm: Pha đầy, pha phản ứng, pha lắng, pha rút, pha để yên

Hình 6: Các pha và phản ứng trong một chu kì của bể SBR

Rút nước bằng thiết bị phao nổi hoặc cố định; thiết bị thông khí thường sử dụng là thiết bị phun tia hoặc phân tán bọt thô đặt chìm dưới đáy

Bảng 4: Tham số thiết kế đặc trưng của SBR[9]

Tham số SRT

(d)

F/M

(kg BOD/kgMLVSS*d)

Tải lượng thể tích

Quá trình linh hoạt và dễ vận hành

MLSS không bị thoát ra vì chảy tràn nước do lưu lượng không đổi, quá trình lắng tĩnh giúp nồng độ TSS ở đầu ra thấp

Bể điều hoà, bể lắng sơ cấp, xử lý sinh học, bể lắng thứ cấp và khử dinh

dưỡng có thể kết hợp lại thành một bể duy nhất

Tiết kiệm chi phí do giảm các hạn mục công trình

Giảm diện tích đất sử dụng

Hiệu quả cao và ổn định

1.3.5.2.2 Hạn chế

Quá trình thiết kế phức tạp, đòi hỏi kĩ thuật cao với cơ chế điều khiển tự động theo thời gian

Vận hành, sữa chữa phức tạp (sử dụng công tắc và valve tự động)

Yêu câu điều hoà dòng ra trước khi khử trùng hoặc lọc nước

1.3.5.3 Kết hợp xử lý chất thải hữu cơ và dinh dưỡng

Trong công nghệ SBR có thể kết hợp quá trình khử bỏ Nitrogen theo 3 phương pháp: khuấy trộn không cấp khí ở pha đầy, cấp khí gián đoạn trong pha phản ứng và điều chỉnh nồng độ DO ở mức thấp (điều hành) tạo điều kiện cho quá trình Nitrate hoá-khử Nitrate

Với quá trình sục khí theo chu kì, là điều kiện xảy ra quá trình Nitrate hoá-khử Nitrate bởi Nitrate giảm đi thông qua hô hấp nội bào

Khử Nitrate suốt giai đoạn khuấy trộn không cấp khí ngoài ý nghĩa loại bỏ Nitrate hiệu quả nó còn đưa ra một phương thức lựa chọn để ngừa sự cố bung bùn

do các vi khuẩn dạng sợi

Lượng Nitrate sinh ra suốt quá trình cấp khí sẽ bị khử đi khi chuyển sang giai đoạn khuấy trộn không cấp khí nữa (thiếu khí) với điều kiện thời gian và đủ nguồn Carbon

1.3.6 Ao sinh học kết hợp nuôi thuỷ vật nước

Những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới cũng như trong nước quan tâm nghiên cứu vai trò của các loài thực vật nước tham gia các quá trình xử lý sinh

học nước thải, phương pháp này có ý nghĩa thiết thực đối với nước có khí hậu ấm như nước ta Các loại thực vật sử dụng phổ biến là:

+Thực vật loại nước nổi: bộ rễ chìm trong nước, còn rễ và lá vươn lên trong không khí (lục bình – Eichhornia crassipes, rau muống, bèo tấm – Wolfia arrhiga, bèo tai tượng – Pistia stratiotes, rau ngỗ…); chúng phát triển không phụ thuộc vào chiều sâu của lớp nước

+Thực vật nữa chìm, nữa nổi: Rễ mọc trong lớp bùn ở đáy ao hồ, một phần thân chìm trong nước, phần còn lại và lá vươn lên trong không khí (sậy thường – Phragmites communis, lau mưa hè – Scirpus Silvaticus, các loại cỏ lác…), thường sống ở vùng nước không sâu (0,5-1,6 m)

+Thực vật nước loại chìm: Loại này chìm trong nước và mềm (rong đuôi chó – Ceratophylum, rong xương cá – Myriophylum…), thường sống ở nơi mà ánh sáng mặt trời có thể xuyên suốt lớp nước

Hình 7: Các loài thuỷ sinh vật ứng dụng trong xử lý nước thải

Các loài thuỷ sinh vật này bình thường gây bất lợi cho con người do phân bố rộng và phát triển nhanh, tuy nhiên khả năng xử lý nước thải của chúng đã được

khẳng định bằng quan sát, nghiên cứu và công trình thực nghiệm áp dụng vào thực tế Sự có mặt của chúng có ảnh hưởng tốt đến chế độ oxy trong ao hồ nhờ quá trình quang hợp, làm tăng quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ

Bảng 5: Tác động đến quá trình xử lý nước thải do các bộ phận cơ thể

Rễ

Lọc và hấp thu các hạt nhỏ vô cơ, hữu cơ (đất sét, cát, nhũ tương dầu…) Tạo bề mặt thích hợp (giá bám) cho các vi sinh vật phát triển, thúc đẩy quá trình oxy hoá sinh hoá các chất bẩn.

Thân Hấp thu ánh sáng làm ngăn cản sự phát triển của tảo, giá bám cho vi sinh

vật Lá Hấp thụ ánh sáng, làm giảm ảnh hưởng do gió trên bề mặt nước, giảm sự

trao đổi giữa nước và khí quyển, chuyển oxy từ lá xuống rễ

Nguồn oxy hoà tan trong hồ từ khí quyển khuếch tán qua bề mặt nước, quá trình quang hợp (sử dụng nguồn dinh dưỡng trong nước thải, CO2 từ quá trình phân huỷ của vi sinh và ánh sáng mặt trời)

1.3.7 Bể Methane

Trong hầu hết các công nghệ xử lý nước thải đều phát sinh sản phẩm phụ là bùn cặn, bao gồm: rác nghiền, lắng sơ cấp, bùn hoạt tính dư…

Bể Methane là công trình xử lý cặn hiệu quả nhất, thời gian lên men ngắn

(6-20 d), thể tích ngăn bùn nhỏ, sản sinh năng lượng…

Cặn được hâm nóng và xáo trộn tạo điều kiện tối ưu cho quá trình lên men Điều kiện làm việc pH = 7-7,5; hàm lượng acid béo 3-8 mg/l; độ kiềm 60-70 mgđ/l; Ammonia 600-800 mg/l

Cường độ quá trình lên men phụ thuộc vào nhiệt độ, lượng cặn, xáo trộn…

1.3.8 Sân phơi bùn

Chức năng chính của sân phơi bùn là giảm thể tích và khối lượng của cặn để sử dụng làm phân bón hay dễ vận chuyển đi nơi khác

Độ ẩm của cặn giảm xuống là do một phần nước bốc hơi và một phần ngấm xuống đất đối với sân phơi bùn tự nhiên, hoặc qua máng thu đối với sân phơi nhân tạo

1.4 Quá Trình Lắng

Bảng 6: Các dạng lắng của các chất lơ lửng

Lắng Røiêng Biệt

(Discrete - kiểu

1)

Là quá trình lắng của các hạt riêng biệt dạng hình cầu, được mô tả theo định luật Newton Vận tốc lắng của hạt có thể xác định được bằng công thức

Loại cát, sỏi trong bể lắng cát hay bể lắng sơ cấp

Lắng Bông Cặn

(Flocculant -

Kiểu 2)

Dưới điều kiện yên lặng trong thời gian nhất định, các hạt lơ lững trong nước có xu hướng tích tụ lại Như vậy, chất rắn lơ lững trong nước nước thải ngoài các hạt riêng biệt còn có loại rất nhỏ và nhẹ, mà khi tiếp xúc chúng sẽ tích tụ lại và tăng kích thước lên Như vậy nếu xảy ra quá trình keo tụ tạo thành bông (đông tụ sinh học hoặc hoá học) khối lượng các hạt tăng lên, giúp quá trình lắng nhanh hơn Quá trình kết bông không thể hiện đầy đủ được bởi bất cứ phương trình nào, mà phải nhờ vào mô hình thực nghiệm (cột lắng)

Trước bể lắng sơ cấp có làm thoáng

sơ bộ, đông tụ hoá học (bể trộn, phản ứng), hoặc đông tụ sinh học (bùn hoạt tính).

Nếu sau bể lắng thứ cấp SS vẫn còn cao.

Bể lắng thứ cấp

Lắng Dạng Nén

(Compression -

Kiểu 4)

Khi nồng độ các hạt đủ lớn, làm các hạt tiếp xúc vật lý với nhau tạo thành một cấu trúc xuất hiện quá trình lắng nén (do sự nén ép của cấu trúc) Tốc độ lắng rất nhỏ, và giảm theo thời gian (độ nhớt môi trường lớn, dòng chất lỏng đi ngược lên).

Xảy ra trong bể nén bùn hay phần đáy ở bể lắng thứ cấp

Hình 8: Sơ đồ vùng lắng của các dạng lắng[11]

1.5 Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Xử Lý Nước Thải

Vi khuẩn đơn bào sinh trưởng cho đến lúc nào đó sẽ bắt đầu phân chia tạo thành tế bào mới, thời gian để gia tăng số lượng gấp đôi được gọi là thời gian sinh sản, mỗi lần sinh sản tổng số tế bào sẽ tăng theo hàm mũ của 2 (ví dụ 20, 21, 22,

23…) mà tương ứng với logarithm cơ số 2 của số đó (log2x) Vì vậy, log2 của số tế bào sẽ gia tăng ứng với thời gian và được gọi là sinh trưởng logarithm (Pha log).Sự sinh trưởng của vi sinh bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường (DO, nhiệt độ, dinh dưỡng…) Pha log thường không liên tục trong thời gian dài, mà chỉ là giai đoạn trong quá trình sinh trưởng của vi khuẩn các giai đoạn chính bao gồm : Pha lag, pha log, pha max (ổn định) và pha chết

Hình 9: Sinh trưởng vi khuẩn theo thời gianKhi một lượng nhỏ vi sinh được đưa vào (cấy vi sinh), chúng cần có thời gian để thích nghi với điều kiện môi trường (phụ thuộc nước thải) thường được gọi là pha Lag, mật độ vi sinh ở giai đoạn này thường ít thay đổi Với lượng thức ăn (cơ chất - BOD) quá mức, sự gia tăng nhanh chóng về số lượng cũng như sinh khối của vi khuẩn diễn ra ở giai đoạn tiếp theo - pha Log, suốt quá trình này cơ chất bị loại bỏ nhiều nhất, cho đến khi lượng cơ chất giảm đi hay có sự tích luỹ độc chất sẽ làm mật độ sinh trưởng giảm đi hay dừng lại và số tế bào còn lại không thay đổi nữa (pha ổn định) Trước đó, khi mật độ vi sinh tăng mạnh trong khi lượng thức ăn ngày càng cạn kiệt sẽ xảy ra giai đoạn suy giảm (pha declining), tổng khối lượng chất nguyên sinh sẽ vượt quá khối lượng tế bào vì có cấu trúc kháng cự được (nội bào).Trong thời kì phân huỷ nội bào, vi sinh tranh nhau lượng thức ăn khan hiếm để thực hiện quá trình trao đổi chất cho mình, quá trình trao đổi chất ngày càng giảm dần và dẫn đến tình trạng chết vì đói, mật độchết cao hơn tái sinh làm cho tế bào già đi và chết theo hàm mũ làm suy giảm lượng vi sinh đáng kể Khi vi sinh chết đi sẽ trở thành thức ăn cho những vi sinh còn sống, kết quả của quá trình suy giảm tế bào làm giảm số lượng và sinh khối của vi sinh vật.

Trong quá trình bùn hoạt tính, sự cân bằng giữa lượng thức ăn với vi sinh là rất quan trọng Sự trao đổi của các cơ chất hữu cơ làm gia tăng sinh khối của vi sinh, sự gia tăng quá mức cần phải được loại bỏ (xã cặn) trong hệ thống để duy trì cân bằng thích đáng giữa sinh khối vi sinh và nồng độ cơ chất trong bể thổi khí

1.6 Lý Thuyết Bùn Hoạt Tính

1.6.1 Quá trình bùn hoạt tính

Quá trình bùn hoạt tính được sử dụng đầu tiên ở Manchester, Anh Được sử dụng nhiều nhất trong xử lý thứ cấp cho nước thải, gần đây nó còn được ứng dụng như quá trình nitrat hoá và khử nitrat khi thay đổi tạo điều kiện kị khí hay thiếu khí để loại bỏ sinh dưỡng

Vi sinh trong bùn hoạt tính bao gồm dạng sợi và đơn bào, nguồn thức ăn cho protozoa Các loại vi khuẩn điển hình là: Pseudomonas (ứng dụng cho loại chất thải dạng Carbohydrate và Hydrocarbon); Bacillus, Flavobacterium và

Alcaligenes (tiêu huỷ chất thải dạng protein) Khi một hệ thống bùn hoạt tính mới bắt đầu hoạt động nó cần cho vào lượng bùn hoạt tính từ công trình đã có Nếu bùn cho vào không có giá trị (2 loại nước thải khác biệt tính chất), bùn có thể chuẩn bị bằng cách sục khí, để lắng, tuần hoàn chất rắn lắng (aerotank và bể lắng thứ cấp) liên tục trong vài tuần (4-6 tuần)

Kích thước bùn 50-200 µm, có thể loại bỏ (để lắng) bằng trọng lực với khả năng lắng ở bể lắng thứ cấp là 99%

Ứng dụng vi sinh, hấp thụ chất hữu cơ (carbon) và nguồn năng lượng cho sinh trưởng tế bào và chuyển chúng thành các mô tế bào, nước, sản phẩm oxy hoá (chủ yếu là CO2) Một số loại vi sinh chuyển đổi cơ chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản như là chất thải của chúng, một số khác lại sử dụng chất thải này để tạo thành hợp chất đơn giản hơn cứ như vậy cho đến khi thức ăn hết đi

Khuấy trộn nước thải và bùn hoạt tính trong bể aerotank tạo thành hỗn dịch chất lỏng Sinh khối vi sinh trong hỗn dịch chất lỏng thì được gọi là chất rắn lơ

lửng hỗn dịch (MLSS) và chất rắn lơ lửng bay hơi hỗn dịch (MLVSS) MLSS bao gồm hầu hết các vi sinh vật, chất hữu cơ lơ lửng không phân huỷ sinh học, và các chất phân huỷ chậm khác Vi sinh trong MLSS gồm 70-90% chất hữu cơ và 10-30% chất vô cơ Các kiểu tế bào vi sinh khác nhau, phụ thuộc vào đặc trưng hoá học của dòng thải vào và đặc trưng riêng của vi sinh trong bông bùn Vi khuẩn phát triển trong hỗn dịch chất lỏng phải được giữ ổn định trong pha suy giảm hay phân huỷ nội bào để đảm bảo tính lắng tốt.

Sau thời gian phản ứng nào đó (4-8h), hỗn dịch chất lỏng chuyển sang bể lắng thứ cấp mà tại đây chất rắn lơ lửng sẽ được lắng xuống tách ra khỏi nước thải đã xử lý bằng trọng lực Tuy nhiên trong bể xử lý theo mẽ SBR, xáo trộn và thổi khí trong bể được dừng lại trong một khoảng thời gian để MLSS lắng xuống và rút nước đã xử lý ra ngoài Vì vậy mà trong hệ thống SBR không cần bể lắng thứ cấp, như vậy hầu hết nồng độ vi sinh bùn lắng ở lại bể Duy trì lượng vi sinh cao để xử lý nhanh nguồn hữu cơ trong nước thải, thể tích của bùn tuần hoàn (RAS) thường 20-30% lượng nước thải, thông thường bùn hoạt tính được tạo ra nhiều hơn bùn tuần hoàn

Nước thải sau xử lý sẽ được khử trùng bằng Chlor và khử Chlor khi xã ra nguồn nhận hoặc đưa vào xử lý cấp 3 (Tertiary Treatment System)

1.6.2 Ứng dụng xử lý nước thải

1.6.2.1 Xử lý chất hữu cơ (BOD)

1.6.2.1.1 Giới thiệu

Cơ chế loại bỏ chất hữu cơ phân huỷ sinh học trong hệ thống sinh trưởng lơ lửng có thể được biểu thị bởi quá trình cân bằng tạo năng lượng hoặc hô hấp

CHONS + Vi sinh + O2 ⇒ CO2 + H2O + NH4+ + Tế bào mới

(Chất hữu cơ) (Dị dưỡng) (Năng lượng)Hoặc có thể phân chia rõ hơn theo 3 pha: Oxy hoá, tổng hợp, hô hấp nội bàoOxy hoá chất hữu cơ (Hô hấp)

CxHyOz + O2⇒ CO2 + H2O + Năng lượng

Tổng hợp tế bào:

C6H6O3 + NH3 + O2⇒ C5H7NO2 + CO2 +H2O

Hô hấp nội bào (oxy hoá tế bào):

C5H7NO2⇒ NH3 + 5CO2 + 2H2O + Năng lượng

1.6.2.1.2 Động học quá trình trao đổi

Trong cả 2 hệ thống trao đổi tĩnh (batch) và động (continuous) mật độsinh trưởng của tế bào vi khuẩn có thể biểu diễn bởi:

rg: mật độsinh trưởng của vi khuẩn (mg/L*d)

µ: mật độsinh trưởng riêng, (d-1, mỗi ngày)

X: sinh khối vi sinh vật (mg/L)

Trong quá trình trao đổi liên tục (sinh trưởng bị giới hạn), và với ảnh hưởng của sự giới hạn - cơ chất, dinh dưỡng có thể được mô tả bởi biểu thức của Monod:

m s

S

+Trong đó

S: Nồng độ cơ chất hoà tan, mg/L

Ks: Hằng số bán vận tốc, nồng độ cơ chất ở ½ của µm, mg/L

µm: mật độsinh trưởng riêng lớn nhất , k-1

Với trao đổi tĩnh, lượng cơ chất cho quá trình sinh trưởng chỉ giới hạn một lượng nào đó, đầu tiên sẽ sử dụng hết cơ chất này sau đó quá trình sinh trưởng dừng lại (khác với trao đổi động, quá trình sinh trưởng bị giới hạn với cơ chất cấp liên tục)

Cơ chất một phần được chuyển hoá thành tế bào mới và một phần oxy hoá thành chất vô cơ hoặc hữu cơ Vì số lượng tế bào mới sinh ra lại sử dụng cơ chất

để tạo tế bào mới, vì vậy mối quan hệ giữa mật độsinh trưởng với mật độsử dụng

cơ chất được biểu diễn như sau:

*

r = − Y r

Trong đó:

+Y: hệ số sản lượng tối đa, mg VSS/mg BOD

+rsu: Mật độ sử dụng cơ chất, mg/L*d

*

d d

r = −K X

Với Kd là hệ số phân huỷ nội bào, d-1

Như vậy mật độ sinh trưởng phải cân bằng với lượng mất đi, nên tốc độ sinh trưởng thực được viết lại như sau:

'

d s

g obs

su

r Y

Ta thấy Yobs nhỏ hơn Y vì ảnh hưởng của Kd

1.6.2.2 Loại bỏ Nitrogen

Nitrogen trong nước thải thường tồn tại ở dạng hữu cơ, ammonia, nitrite,

nitrate và các loại khí Nitrogen Nitrogen hữu cơ bào gồm dạng hào tan và hạt riêng, dạng hoà tan thì nitrogen phần lớn là urea và amino acid Nguồn chủ yếu là từ bài tiết của con người, rác sinh hoạt, và chất thải công nghiệp (sản xuất thực phẩm) Nước thải sinh hoạt thường chứa 20 mg/L nitrogen hữu cơ và 15 mg/L nitrogen vô cơ

Ảnh hưởng môi trường sống: Trong quá trình nitrate hoá sinh học, hợp chất nitrogen và ammonia cùng với việc sử dụng lượng lớn oxy trong nước gây ra quá trình phú dưỡng hoá nguồn nước nhận Ammonia có thể gây độc cho sinh vật thuỷ quyển và phản ứng nhanh với chlorine (ảnh hưởng đến khử trùng nước thải) Lượng nitrate (NO3-N) cao trong nước được xem là nguyên nhân bệnh thiếu máu methemogloninemia cho trẻ em (trẻ xanh xao), vì vậy việc kiểm soát nitrogen trong nguồn thải ra cần phải được quan tâm nhiều

Để xử lý nitrogen thường cần một hệ thống xử lý tiên tiến (loại bỏ dinh

dưỡng), hay xử lý cấp 3 (quá trình lọc) sau xử lý thứ cấp, trong đó xử lý tiên tiến hiệu quả không cao với nitrogen dạng hạt riêng mà chỉ cho một số hợp chất

nitrogen, còn xử lý cấp 3 với phương pháp lọc thì hiệu quả cao trong loại bỏ

nitrogen lơ lửng tuy nhiên chủ yếu là nitrogen vô cơ, khi dùng phương pháp thẩm thấu hay thẩm tách có thể loại bỏ tốt ammonium với hiệu quả khoảng 40-80% tuỳ vào từng loại, nhưng thực tế không dùng phương pháp này để xử lý nước thải Đông tụ hoá học cũng có thể xứ lý một phần nitrogen bên cạnh Phosphorus

Một số phương pháp kiểm soát nitrogen: quá trình sinh học nitrate hoá-khử nitrate, khử trùng bằng chlorine, trao đổi ion, tuyển nổi khí (NH3)…Đầu ra ở bể lắng thứ cấp có Ammonia cao và BOD thấp tạo nên điều kiện thuận lợi lớn cho các loại vi sinh dị dưỡng thực hiện nitrate hoá Quá trình này đòi hỏi tuổi bùn cao với nhiệt độ thấp Sau khi oxy hoá amonia thành nitrate trong bể aerotank, bùn hoạt tính chứa lượng lớn nitrate lắng ở bể lắng thứ cấp được thải ra ngoài hoặc tuần hoàn lại bể aerotank.

Quá trình kiểm soát nitrogen có thể chia làm 2 dạng: nitrate hoá và nitrate hoá-khử nitrate, phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng nước thải ra

Hình 10: Các quá trình sử dụng để loại bỏ Nitrogen (nguồn [8])

Hình 11: Kết hợp trong hệ thống khử Nitrate (Nguồn [16])

1.6.2.2.1 Nitrate hoá và quá trình động học 1.6.2.2.1.1 Nitrate hoá

Quá trình nitrate hoá là sự oxy hoá chất hữu cơ và ammonia thành nitrate, dễ chịu hơn, như vậy chỉ đơn thuần là chuyển nitrogen từ dạng này sang dạng khác trong nước thải Quá trình này chỉ kiểm soát nồng độ NH3

1.6.2.2.1.2 Phản ứng Nitrate hoá

Đây là quá trình tự dưỡng hiếu khí và cần năng lượng cho quá trình sinh

trưởng vi khuẩn mà nhận từ quá trình oxy hoá hợp chất vô cơ (ammonia ban đầu), sử dụng carbon vô cơ thay cho carbon hữu cơ để tổng hợp tế bào

Có nhiều loại vi khuẩn nitrate hóa khác nhau trong tự nhiên, trong đó 2 loại phổ biến là nitrosomonas và nitrobacter Oxy hóa ammonia thành nitrate gồm 2

bước và cả 2 loại vi khuẩn chuyển hóa, trong đó nitrosomonas chuyển hóa

ammonia thành nitrite còn nitrobacter chuyển nitrite thành nitrate

-Lượng kiềm yêu cầu trong phản ứng trên được ước lượng bằng:

4 2 3 2 2 2 2 3 2

NH++ HCO−+ O ⇒ CO + H O

-Trong phương trình trên thì mỗi g N-dạng Ammonia chuyển đổi cần 2*(50 g CaCO3 )/14 = 7,14 g CaCO3 (tính kiềm) Cùng với việc thu năng lượng thì một phần ion Ammonia dùng hình thành mô tế bào Phản ứng:

4 2 4 2 3 5 7 2 5 2

-Phản ứng cân bằng cho quá trình Nitrate hóa gồm các quá trình tổng hợp tế bào, oxy hóa Ammonia thành Nitrate và suy giảm lượng Oxygen sang nước, với giả thuyết fs = 0,05 được biểu thị bởi:

4 1,863 2 0, 098 2 0, 0196 5 7 2 0,98 3 1,98 0, 0941 2

-Mỗi g Ammonia chuyển hóa sử dụng 4,25 g Oxygen; 1,6 g tế bào mới hình thành; 7,07 g CaCO3 bị loại bỏ và 0,08 g Carbon vô cơ sử dụng để hình thành tế bào Lượng Oxygen cần để oxy hóa 1 g Ammonia nhỏ hơn so với lý thuyết bởi một lượng Ammonia dùng để tổng hợp tế bào, tương tự lượng kiềm cũng nhỏ hơn

-Trong phản ứng trên kết quả các hệ số còn phụ thuộc vào giá trị của fs,

Werzernak và Gannon (1967) đã tìm ra lượng oxy tiêu thụ thực tế là 4,33 g

Oxygen/ g Nitrogen; trong đó 3,22 g cho quá trình oxy hóa Ammonia và 1,11 g cho quá trình oxy hóa Nitrite

1.6.2.2.1.3 Quá trình động học

Nhiệt độ phải thấp hơn 28oC, động học quá trình oxy hóa Ammonia ảnh hưởng (giới hạn) đến quá trình oxy hóa Nitrite, vì vậy khi thiết kế chủ yếu bão hòa được động học quá trình oxy hóa Ammonia biểu thị bởi (giả định DO đủ thừa):

+µn: mật độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn, g tế bào mới/g tế bào*d

+µnm: mật độ sinh trưởng riêng cực đại, g tế bào mới/g tế bào*d

+N: Nồng độ N, mg/L

+Kn: Hằng số bắn vận tốc, mg/L

+kdx: Hệ số phân hủy nội bào, g VSS/g VSS*d

Ở 20oC, µnm khoảng 0,25-0,77 g VSS/g VSS*d; µn có thể được xác định bởi thực nghiệm và phương pháp phân tích Yêu cầu SRT trong hệ thống bùn hoạt tính Nitrate hóa thường dài hơn, giá trị 10-20 ngày ở 10oC và thêm 4-7 ngày ở

20oC, Nitrite sẽ tích luỹ lại nếu SRT ngắn Khi nhiệt độ quá 28oC phải xét đến cả động học của quá trình oxy hoá Nitrite, vì ở nhiệt độ cao quan hệ động học của 2 quá trình này thay đổi

Mật độ Nitrate hoá ảnh hưởng bởi lượng DO, giá trị tăng lên khi nồng độ DO 3-4 mg/L Tính đến mức ảnh hưởng của DO, mật độ độ sinh trưởng sẽ được viết lại theo phương trình sau:

Có thể dự đoán được mật độ sinh trưởng dựa vào mô hình thực nghiệm (tải trọng thấp) tìm ra các hệ số Stenstrom và Song (1991) từ thực nghiệm chỉ ra được sự ảnh hưởng của DO trong quá trình Nitrate hoá dựa vào kích thước, mật độ bông bùn hoạt tính và tổng nhu cầu Oxygen trong hỗn dịch lỏng, vi sinh phân bố trong bông bùn (chứa vi sinh dị dưỡng và chất rắn khác) đường kính 100-400 µm, oxy trong chất lỏng sẽ đi vào các bông bùn này và được tiêu thụ bởi các vi khuẩn bên trong Trong dòng thải với tải lượng cao, chứa nhiều cơ chất dẫn đến nhu cầu tiêu thụ oxy cao hơn, vì vậy cần phải bảo đảm lượng oxy.

Ở nồng độ DO thấp (< 0,5 mg/L) quá trình Nitrate hoá bị cản trở, ảnh hưởng lớn đến vi khuẩn Nitrobacter (hết Oxygen) hơn Nitrosomonas Và quá trình

Nitrate hoá không hoàn thành này làm cho nồng độ dòng thải ra chứa lượng lớn Nitrite Gây rắc rối cho hệ thống xử lý, đặc biệt quá trình khử trùng bằng

Chlorine (oxy hoá nhanh vơi Chlorine, 4g Chlorine/g Nitrite)

1.6.2.2.2 Khử Nitrate và quá trình động học 1.6.2.2.2.1 Nitrate hoá - khử Nitrate

Khử nitrate là quá trình giảm nitrate và chuyển thành khí nitrogen, loại bỏ đi nitrogen trong nước thải

Nitrate hoá-khử nitrate được sử dụng để loại bỏ tổng mức nitrogen ở đầu ra, vi khuẩn tham gia: Bacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans, Pseudomonas stutzeri, Achromobacter…với sự vắng mặt của Oxygen, vi sinh sử dụng Nitrate và Nitrite như chất nhận điện tử, trong khi oxy hóa chất hữu cơ tạo năng lượng, điều kiện phản ứng là DO < 0,5 mg/L (nếu không Oxygen đóng vai trò là chất nhận điện tử, quá trình khử Nitrate không hiệu quả)

Đa số vi khuẩn khử Nitrate thuộc loại tùy nghi, sử dụng Oxygen (hiếu khí) hoặc Nitrate (thiếu khí) làm chất nhận điện tử (khác biệt giữa 2 quá trình hô hấp thiếu và hiếu khí là enzym xúc tác trao đổi điện tử cuối cùng xảy ra trong quá

trình vận chuyển điện tử), cần loại bỏ Oxygen đi vì nó được vi sinh ưu dụng hơn

so với Nitrate

Vi sinh cần Nitrogen để tổng hợp protein và ưu dụng là Ammonia (sử dụng trực tiếp) Khi Ammonia không tồn tại thì một vài vi khuẩn sẽ chuyển hoá Nitrate thành Ammonia

Cả hợp chất thải vô cơ (H, S…) và hữu cơ đều có thể làm cơ chất cho quá trình khử Nitrate Kết quả của quá trình là chất cho điện tử bị oxy hoá và Nitrate thì giảm đi

Sự kết hợp Nitrate hoá với khử Nitrate có thể giải thích bởi 2 quá trình trao đổi có thể điễn ra:

Vùng có DO thấp hoặc bằng 0 có mặt trong bể nhờ quá trình khuấy trộnBông bùn hoạt tính có thể chứa cả 2 vùng thiếu và hiếu khí, DO và cơ chất hoá tan bên ngoài bông bùn phân tán vào vùng hiếu khí, phụ thuộc vào DO, nồng độ Ammonia và dCOD Oxy có thể bị rút hết nên DO không thể xâm nhập vào sâu bên trong hạt bùn, ở vùng hiếu khí xảy ra quá trình Nitrate hoá và Nitrate hình thành có thể xâm nhập vào sâu bên trong vùng thiếu khí cùng với cơ chất nên xảy ra quá trình khử Nitrate Ta thấy ngoài yếu tố DO, nồng độ BOD có mặt ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình

Hình 12: Cấu trúc một hạt bùn hoạt tính chứa vùng thiếu và hiếu khí (nguồn [9])

trình Nitrate hoá ta thấy cứ 7,14 g CaCO3 dùng oxy hoá 1 g Ammonia, vì vậy khoảng 1 nữa lượng Nitrate bị phân huỷ có thể được hồi phục lại

Lượng Oxygen sử dụng Nitrate hay Nitrite như chất nhận điện có thể xác định Các phản ứng trao đổi mỗi mole e- được xác định bởi:

Ta thấy 0,25 mole oxy thì tương ứng với 0,2 mole Nitrate để trao đổi điện tử

Vì vậy oxy tương đương cho Nitrate (0,25*32 g Oxygen/mole) chia với lượng Nitrate tương đương (0,2*14 g Nitrogen/mole) bằng 2,86 g Oxygen/ g Nitrogen (dạng Nitrate) Lượng Oxygen tương đương này dùng để tính lượng Oxygen cung cấp cho hệ thống xử lý sinh học Nitrate-khử Nitrate Tương tự, lượng Oxygen tương đương cho Nitrite là 1,71 g Oxygen/g Nitrogen (dạng Nitrite)

Tham số thiết kế quan trọng cho quá trình khử Nitrate là lượng bsCOD (BOD) thích hợp làm chất cho điện tử Barth (1968) ước tính cứ 4 g BOD cần có để giảm

1 g Nitrate, tuy nhiên còn phù thuộc vào điều kiện và loại chất cho điện tử

1.6.2.2.2.3 Quá trình động học

Mật độ của quá trình khử Nitrate khác nhau phụ thuộc vào kiểu vào nồng độ của hợp chất đóng vai trò là cơ chất Các cơ chất hoà tan phân huỷ sinh học nhanh thì mật độ càng cao, ngoài ra nó còn chịu ảnh hưởng lớn bởi: nồng độ DO, pH, nhiệt độ…

Trong khử Nitrate sinh học, phương trình mô tả sinh trưởng vi sinh và sử dụng

cơ chất thì giống nhau Mật độ sử dụng cơ chất hoà tàn còn chịu ảnh hưởng bởi nồng độ cơ chất hoà tan với nồng độ Nitrate

Có 2 phương pháp thường sử dụng cho sự kiểm soát mật độ khử Nitrate bởi mật độ sử dụng cơ chất: Quá trình thiếu khí-hiếu khí (cơ chất hữu cơ đóng vai trò là chất cho điện tử từ dòng thải vào phản ứng thiếu khí) và quá trình thiếu khí phía sau (khử Nitrate thực hiện sau bể lắng thứ cấp, nguồn Carbon cung cấp

thêm)

Về cơ bản, dòng thải đóng vai trò là chất cho điện tử, sinh trưởng vi sinh dị dưỡng xảy ra trong cả 2 vùng hiếu khí và kị khí cùng với sự tiêu huỷ, hô hấp Nitrate và Oxygen Nồng độ sinh khối hỗn dịch chất lỏng có thể tính dựa vào lượng BOD loại bỏ, nhưng chỉ có một phần sinh khối sử dụng cả Oxygen và

Nitrogen làm chất nhận điện tử, phần còn lại chỉ sử dụng Oxygen Ứng dụng để mô tả động học cho quá trình khử Nitrate, mật độ sử dụng cơ chất được mô tả bởi:

* * *

su

s

k X S r

K S

η

=

+

Với η là hệ số của vi khuẩn khử Nitrate trong sinh khối, g VSS/g VSS

Mật độ sử dụng cơ chất riêng tối đa (k) khi sử dụng Nitrate làm chất nhận điện tử thường nhỏ hơn so với sử dụng Oxygen Giá trị η thường trong khoảng 0,2-0,8 đối với quá trình thiếu khí-hiếu khí Trong quá trình thiếu khí phía sau thì η có thể xem như bằng 1 (không xét đến)

1.7 Phương Pháp Và Dụng Cụ Phân Tích Các Chỉ Tiêu

Bảng 7: Phương pháp, dụng cụ, thiết bị phân tích các chỉ tiêu

Quang phổ hấp phu (Spectrophotometer)

Ống COD, pipet 5ml, máy đun (150oC), bình định mức 100ml,buret 10ml, hóa chất (FAS, bicromat, acid reagent, chỉ thị ferroin), bóp cao su, nước cất

Đun kín với Bicromat

TKN

Thiết bị chưng cất Kjeldahl, nồi đun 100oC (phá mẫu), bình chứa mẫu 500ml và 250ml, ống đong 250ml, hóa chất (acid sulfuric, xúc tác ,acid boric 4%, chỉ thị Tashiro,

NaOH40%, HCl 0,1N),pipet 25ml, buret 10ml, bóp cao su, bình nước cất

Vô cơ hóa mẫu, chưng cất Kjeldahl

Giấy lọc, đĩa petri, tủ sấy (105oC), pipet 10ml, cân phân tích, bình hút ẩm, kẹp, bao tay, bóp cao su

Lọc, sấy

SV30 Ống hình nón Imhoff 1000ml Ống hình nón

DO & BOD Diazo, hồ tinh bột, 2 bình BOD 300ml,

H2SO4đđ, 2 bình định mức, KI Winkler

2 NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

1.8 Hiện Trạng Ngành Chế Biến Thủy Sản

Trong những năm gần đây nghề chế biến thủy sản đã đẩy mạnh hàng hóa xuất khẩu sang các nước trong khu vực và một số nước ở Châu Âu, Châu Mỹ Nghề CBTS cũng đang chuyển dần từ việc xuất khẩu bán nguyên liệu sang việc xuất khẩu các sản phẩm chế biến tươi sống, sản phẩm ăn liền, sản phẩm bán lẻ ở các siêu thị có giá trị cao

Năm 2001 đã có 61 doanh nghiệp CBTS lọt vào danh sách nhóm I được phép xuất khẩu vào thị trường EU, 100 doanh nghiệp được Mỹ chấp thuận cho nhập khẩu do áp dụng tiêu chuẩn HACCP

Trong năm 2002 mặc dù có nhiều biến động bất lợi như sự kiện 11/9, hàng rào phi thuế quan tranh chấp thương mại cá Ba sa, cá Tra vào thị trường Mỹ, Chloramphenicol Nitrofurans trong sản phẩm thuỷ sản vào thị trường EU,

Canada… nhưng trị giá kim ngạch xuất khẩu thủy sản vẫn tăng 13,31% Đã có 68 doanh nghiệp thủy sản được vào danh sách nhóm I, 128 doanh nghiệp được Mỹ chấp thuận cho nhập khẩu

Thắng lợi thu được của ngành Thuỷ sản Việt nam năm 2003- năm khó khăn nhất có phần góp sức vô cùng to lớn của nghề CBTS Năm 2003 đã có 100 doanh nghiệp CBTS được vào danh sách nhóm I, 152/ 332 cơ sở CBTS (đạt 45,8%) được công nhận đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của ngành Về giá trị kim ngạch xuất khẩu thuỷ sản tôm đông lạnh (chiếm 47,28%), cá đông lạnh- chủ yếu cá Basa, cá Tra (chiếm 19,7%) vẫn là các mặt hàng chính xuất khẩu của ngành thuỷ sản Việt nam

Trong năm 2004 cả nước có 405 doanh nghiệp CBTS thì 239 doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn ngành về vệ sinh an toàn thực phẩm, 153 doanh nghiệp lọt vào danh sách nhóm I, 237 doanh nghiệp đủ tiêu chuẩn xuất khẩu vào Hàn quốc và 295 doanh nghiệp đủ điều kiện xuất khẩu vào thị trường Trung quốc Cùng với sự

phát triển vượt bực của ngành du lịch, sự gia tăng của các khu công nghiệp, khu chế xuất và khu đô thị mới… nghề CBTS đã đáp ứng nhu cầu nội địa về các sản phẩm thuỷ sản, phong phú về chủng loại đa dạng về mẫu mã, tiện dụng và bảo đảm vệ sinh an toàn thực phẩm như đồ hộp, nước mắm, cá khô, sản phẩm thuỷ sản tươi sống, ướp đá hoặc đông lạnh, các sản phẩm chế biến có giá trị gia tăng, sản phẩm chế biến cá da trơn… được tiêu thụ rộng rãi trong nước

Trong năm 2005- 2006 nghề CBTS đã đẩy mạnh các hoạt động như xúc tiến thương mại, xây dựng chiến lược thị trường, xác định cơ cấu thị trường, xây dựng hệ thống thông tin thị trường, đầu tư đổi mới trang thiết bị, xây dựng các biện pháp quản lý chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm theo tiêu chuẩn HACCP và từng bước ứng dụng công nghệ “sản xuất sạch hơn” Nghề CBTS tiến hành liên kết sản xuất và xuất khẩu giữa các doanh nghiệp của 3 miền, tập trung xây dựng thương hiệu một số sản phẩm thuỷ sản chất lượng cao như Tôm sinh thái, cá Ba

sa, cá Tra và cá Ngừ đại dương… đã đóng góp 80% về giá trị kim ngạch xuất khẩu 2,6 tỷ USD của ngành thủy sản Việt nam

1.9 Vấn Đề Môi Trường Trong Ngành Chế Biến Thủy Sản

1.9.2 Rác thải

Chất thải rắn chủ yếu là các thành phần hữu cơ, dễ lên men, gây thối rữa và tạo mùi khó chịu, ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, không khí, đây cũng là nguồn lây lan các dịch bệnh.

Chất thải rắn trong các xí nghiệp chế biến thuỷ hải sản phát sinh chủ yếu từ quy trình chế biến trong nội bộ xưởng: bao gồm các loại đầu, vỏ tôm, vỏ nghêu, da-mai mực, nội tạng thuỷ sản, xương, vảy cá…

Bảng 8: Lượng chất thải rắn trong quá trình chế biến thủy sản

1.9.3 Nước thải

Vấn đề môi trường chủ yếu ngành chế biến thủy sản chính là nước thải, đặc trưng bởi các thông số ô nhiễm như : màu, mùi, chất rắn không hoà tan, chất rắn

lơ lửng, coliforms, chỉ số BOD, COD, pH, tổng Nitơ, tổng Phospho

Thành phần chủ yếu trong nước thải:

• Thường có mùi hôi do có sự phân huỷ các protein, lipid, axit amin…

• pH thường nằm trong giới hạn từ 6,5-7,5 do có quá trình phân huỷ đạm và thải ammoniac

• Có hàm lượng các chất hữu cơ dạng dễ phân huỷ sinh học cao, giá trị BOD5 thường lớn, dao động trong khoảng 300-2000 mg/l, giá trị COD nằm trong khoảng 500-3000 mg/l

• Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao từ 200-1000 mg/l

Hàm lượng lớn các protein và chất dinh dưỡng, thể hiện ở hai thông số tổng Nitơ (50-200 mg/l) và tổng Phospho (10-100 mg/l) Để xử lý được chất ô nhiễm này triệt để cần có hệ thống xử lý bậc 3 (xử lý chất dinh dưỡng), điều này làm diện tích công trình và chi phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý rất lớn

1.10 Xử Lý Nước Thải Ngành Chế Biến Thuỷ Sản

1.10.1.Đặc trưng nước thải ngành chế biến thủy sản

Bảng 9: Nồng độ nước thải chế biến thủy sản

Chế biến cá

Middleebrooks, 1979Chế biến cá

Middleebrooks, 1979Philê cá Tuyết

Patagonia

32- 1.063 mg/l

550- 1.250 mg/l

8,3- 79,9 mg/l

3500

-Gonzáles, 1983

Philê

cá trích

3.428- 10.000 mg/l

-Sorensen, 1974; Herborg, 1974

cá ngừ kg/tấn kg/ tấn kg/tấn oks, 1979Nuôi cá

Middleebrooks, 1979Nuôi

Middleebrooks, 1979Nuôi nghêu

Middleebrooks, 1979Nuôi nghêu

Middleebrooks, 1979

Middleebrooks, 1979Nước lưu

chuyển cá

3.050- 67.200 mg/l

-1.300- 17.200 mg/l

18,4- 64,9 mg/l

(từ các XN bột

cá)

13.000- 76.000 mg/l

-500 mg/l

Phan Thu Nga, ĐHBK HCM, 1997

Nước chế biến

-230 mg/l

1.10.2.Các phương pháp xử lý nước thải thuỷ sản

1.10.2.1 Phương pháp xử lý cơ học - vật lý