QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THỦY SẢN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHBÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THỦY SẢN Họ và Tên sinh viên: Võ Lương Nghi Tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO MÔN HỌC

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THỦY SẢN

Họ và Tên sinh viên: Võ Lương Nghi

Trần Ngọc Thảo Nông Xuân Quang Nguyễn Quốc Thắng Nguyễn Ngọc Thúy Hà

QUY TRÌNH XỦ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THỦY SẢN

Tác giả

Trần Ngọc ThảoNông Xuân Quang

Võ Lương NghiNguyễn Quốc ThắngNguyễn Ngọc Thúy Hà

Báo cáo được đệ trình đáp ứng theo yêu cầu

môn học

Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo Viên Hướng DẫnThs Lê Tấn Thanh Lâm

TÓM TẮT

Báo cáo nghiên cứu về thành phần chất thải của nước thải sản xuất thủy sản, cácphương pháp xử lý nước thải nói chung và xử lý nước thải sản xuát thủy sản nói riêng ,sau đó đề xuất quy trình công nghệ phù hợ và thực hiện các tính toán cở bản để đưa rakết luận hiệu quả quy trình Được thực hiện bởi các sinh viên Trần Ngọc Thảo, VõLương Nghi, Nông Xuân Quang, Nguyễn Quốc Thắng, Nguyễn Ngọc Thúy Hà

Tài liệu được tham khảo dựa trên sách, báo, các nghiên cứu của các cá nhân và tổchức, các quy trình của các nhà máy sản xuất thủy sản

ii

MỤC LỤC

Trang tựa i

Tóm tắt ii

Mục lục iii

Danh sách các từ viết tắt v

Danh sách các hình vi

Danh sách các bảng vii

Chương 1 Mở đầu 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục đích đề tài 4

1.3 Phương pháp nghiên cứu 4

Chương 2 Tổng quan 5

2.1 Nguồn gốc phát sinh các chất gây ô nhiễm trong thủy sản 5

2.1.1 Thành phần tính chất nước thải thủy sản 6

2.1.2 Tác động đến môi trường 7

2.2 Các phương pháp xử lý 8

2.2.1 Cơ học 8

2.2.2 Hóa lý 11

2.2.3 Hóa học 14

2.2.4 Sinh học 15

Chương 3 Nghiên cứu và ứng dụng 17

3.1 Nghiên cứu mô hình làm việc mẻ 17

3.1.1 Giới thiệu 17

3.1.2 Nguyên tắc 17

3.1.3 Tiến hành thí nghiệm 18

3.2 Nghiên cứu xử lý nhanh nước thải ao nuôi cá 18

3.3 Nghiên cứu lựa chọn chất mang ứng dụng cho lọc sinh học 19

3.3.1 Vật liệu 19

3.3.2 Phương pháp 19

3.3.3 Kết luận 20

Chương 4 Đề xuất quy trình và tính toán 21

4.1 Đề xuất quy trình công nghệ 21

4.2 Tính toán và kết luận 21

4.2.2 Tính toán nhu cầu cấp oxy 22

4.2.3 Kết luận 24

Chương 5 Đề xuất và kiến nghị 26

5.1 Đề xuất 26

5.2 Kiến nghị 27

Tài liệu tham khảo 28

iv

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxgen Demand

BOD5: Biochemical Oxgen Demand after 5 days

COD: Chemical Oxygen Demand

MLSS: Mixed Liquor Suspended Solid

SVI: Sludge Volume Index: chỉ số thể tích bùn.MeOH: Methanol

Kal(SO4)2: Potassium permanganate

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

SS: Suspended Solid: chất rắn lơ lửng

XLNT: Xử lý nước thải

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1 – Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm khô của công ty Seapimex 5

Hình 2 – Quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm đống lạnh công ty Seapimex 6

Hình 3 – Song chắn rác 9

Hình 4 – Bể lắng lamen của một trạm XLNT của Nhật 9

Hình 5 – Bể Vớt dầu mỡ 10

Hình 6 – Bể lọc nhanh trọng lực 11

Hình 7 – Bể tuyển nổi 13

Hình 8 – Sơ đồ xử lý nước thải bằng phương pháp vi sinh 21

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1 – Kết quả phân tích mẫu nước 19

Bảng 2 – Sự phụ thuộc của tỷ lệ F/m và hiệu suất xử lý của hệ thống 22

Bảng 3 – Sự phụ thuộc hằng số y của bùn hoạt tính vào tỷ lệ F/m 23

Bảng 4 – Kết quả thử nghiệm của quá trình xử lý nước thải 24

viii

Chương 1

MỞ ĐẦU1.1 Đặt vấn đề

Dựa trên những đặc điểm địa lý như có những bờ biển dài, điều này tạo điều kiệnthuận lợi công nghiệp chế biến thủy sản trở thành 1 trong những ngành kinh tế chínhcủa Việt Nam Các sản phẩm thủy sản là 1 trong những mặt hàng xuất khẩu trọngđiểm, thu về nguồn ngoại tệ lớn thứ 3 sau dầu mỏ và gạo Nhờ vào nguồn tài nguyênthủy sản phong phú, người Việt Nam thường sử dụng những sản phẩm tươi sống đượcmua từ thị trường tự do mà không qua sơ chế Kết quả là, những sản phẩm chế biếnthủy sản phần lớn được xuất khẩu sang Singapore, Malaysia, Japan, EU, v.v Chế biếnthủy sản là 1 trong những ngành công nghiệp chính sản xuất thực phẩm phục vụ nhucầu trong nước và xuất khẩu Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biếnthủy sản ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh về số lượng và quy mô của các đơn vị chếbiến Những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp đã tăng từ 102 vào năm 1990, tới

168 trong năm 1998, và 264 vào năm 2001 Vào năm 2005, có hơn 280 xí nghiệp với

394 đơn vị Vào ngày 9 tháng 8, 2005, và ngày 11 tháng 1, 2006, Thủ tướng chính phủ

đã kí Quyết định số 10/2006/QĐ-TTG, phê chuẩn kế hoạch phát triển chung của ngànhcông nghiệp chế biến thủy sản và định hướng tới năm 2010

Song song với sự đẩy mạnh phát triển quy mô sản xuất là những vấn đề về môitrường rất đáng lo ngại Dựa trên những số liệu của cuộc điều tra về những nhà máysản xuất, phần lớn những nhà máy chế biến thủy sản ở Việt Nam có quy mô nhỏ vàvừa Trang thiết bị và công nghệ được đánh giá là nhanh chóng đáp ứng so với nhữngtrang thiết bị và công nghệ của những ngành công nghiệp khác, tuy nhiên, vẫn chậmđáp ứng nếu so sánh với trang thiết bị và công nghệ của những quốc gia khác Nướcthải từ những nhà máy chế biến thủy sản có mức độ ô nhiễm cao hơn nhiều so vớinhững tiêu chuẩn của nước thải công nghiệp B đối với ngành nuôi trồng thủy sản(TCVN 5945-2005), ví dụ BOD5 cao hơn từ 10 – 20 lần so với tỉ lệ cho phép, và CODcao hơn từ 9 – 15 lần Tổng lượng Ni-tơ gần như ngang bằng với tỷ lệ tiêu chuẩn hoặchơn khoảng 7 lần, chỉ số P cao hơn khoảng 5 – 7 lần, dầu: cao hơn 10 – 150 lần so với

tỉ lệ cho phép,

Tất cả những điều đó cho thấy được tình trạng ô nhiễm nước thải sản xuất thủysản đang đến mức báo động Đứng trước những đòi hỏi về một môi trường sống tronglành của người dân mỗi một đơn vị sản xuất kinh doanh phải cần có một hệ thống xử

lý nước thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Trước những

đòi hỏi cấp bách đó, nhóm đã tiếng hành nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống xử lýnước thải của các nhà máy sản xuất và chế biến thủy hải sản

1.2 Mục tiêu

 Biết được thành phần của nước thải chế biến thủy sản

 Tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải

 Đề xuất và tính toán quy trình công nghệ

1.3 Phương pháp thực hiện

 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu

 Phương pháp sưu tầm, thống kê số liệu

 Phương pháp quan sát

4

Chương 2

TỔNG QUAN2.1 Nguồn gốc phát sinh các chất ô nhiễm trong chế biến thủy sản

Tùy thuộc vào dạng nguyên liệu như: tôm, cá, sò, mực, cua mà công nghệ sẽ cónhiều điểm riêng biệt Tuy nhiên quy trình sản xuất có các dạng sau:

Hình 1 - Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm khô của công ty Seapimex

(Nguồn Phan Thu nga - luận văn cao học 1997)

Hình 2 - Quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm đông lạnh của công ty Seapimex

(Nguồn Phan Thu nga - luận văn cao học 1997)

2.1.1 Thành phần, tính chất nước thải thủy hải sản

Với các quy trình công nghệ như trên thì nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễmchủ yếu trong các công ty chế biến đông lạnh thì được chia làm ba dạng: chất thải rắn,chất thải lỏng và chất thải khí Trong quá trình sản xuất còn gây ra các nguồn ô nhiễmkhác như tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ

 Chất thải rắn

Chất thải rắn thu được từ quá trình chế biến tôm, mực, cá, sò có đầu vỏ tôm, vỏ

sò, da, mai mực, nội tạng… Thành phần chính của phế thải sản xuất các sản phẩm thuỷsản chủ yếu là các chất hữu cơ giàu đạm, canxi, phốtpho Toàn bộ phế liệu này đượctận dụng để chế biến các sản phẩm phụ, hoặc đem bán cho dân làm thức ăn cho người,thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm hoặc thuỷ sản

Ngoài ra còn có một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, các bao bì, dây niềng hư hỏnghoặc đã qua sử dụng với thành phần đặc trưng của rác thải đô thị

6

 Chất thải lỏng

Nước thải trong công ty máy chế biến đông lạnh phần lớn là nước thảitrong quá trình sản xuất bao gồm: nước rửa nguyên liệu, bán thành phẩm, nước sửdụng cho vệ sinh và nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, nước vệ sinh cho côngnhân

Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất

 Chất thải khí

Khí thải sinh ra từ công ty có thể là:

Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chếbiến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm

Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ

sò, cống rãn

Hơi tác nhân lạnh có thể bị rò rỉ: NH3

Tiếng ồn xuất hiện trong công ty chế biến thuỷ sản chủ yếu

do hoạt động của các thiết bị lạnh, cháy nổ, phương tiện vận chuyển…

Trong phân xưởng chế biến của các công ty thuỷ sản nhiệt độ thườngthấp và ẩm hơn so khu vực khác

2.1.2 Tác động đến môi trường

Nước thải chế biến thuỷ sản có hàm lượng các chất ô nhiễm cao nếu không được

xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực

Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải chế biến thuỷ sản có thể thấm xuống đất

và gây ô nhiễm nước ngầm Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng

và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt

Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải chế biến thuỷsản sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật,

cụ thể như sau:

 Các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phânhủy Trong nước thải chứa các chất như: cacbonhydrat, protein, chất béo khi xả vàonguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụngôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa có

khả năng gây ảnh hưởng tới sự phát triển của tôm, cá Oxy hòa tan giảm không chỉ gâysuy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước,dẫn đến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

 Chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầngnước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rongrêu Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủysinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nước) và gây bồi lắnglòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè…

 Chất dinh dưỡng (N, P)

Nồng độ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phát triển bùng nổ các loàitảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện tượng thiếu oxy Nếunồng độ oxy giảm tới 0 gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượngnước của thủy vực Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màngkhiến cho bên dưới không có ánh sáng Quá trình quang hợp của các thực vật tầngdưới bị ngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước,ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước

Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm, cá, từ1,2 - 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêucầu nồng độ Amonia không vượt quá 1 mg/l

 Vi sinh vật

Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước

là nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hayqua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thươnghàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính

2.2 Các phương pháp xử lý

2.2.1 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 họcbao gồm :

2.2.1.1 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 chuyển tới máy nghiền để nghiền

8

nhỏ ,sau đó đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể mêtan).Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rácgồm các thanh kim loại tiết diện chử nhật ,hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác đượcchia làm 2 loại di động hoặc cố định Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 –

90o theo hướng dòng chảy

Hình 3 - Song chắn rác – nguồn phuongdongwt.com

2.2.1.2 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 bểlắng cát đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho nhữngmục đích xây dựng

Hình 4 - Bể lắng lamen của một trạm XLNT ở Nhật – Nguồn thietbinuoc.com.vn

2.2.1.3 Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượngriêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹhơn sẽ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩnlắng 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 trướccông 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 : bểlắng 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 , bểlắng ngang ,bể lắng ly tâm và một số bể lắng khá

2.2.1.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mở thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mở (nướcthải công ngiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu

mở không cao thì việc vớt dầu mở thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi

Hình 5 - Bể vớt dầu mỡ - nguồn chemcoproducts.net

2.2.1.5 Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách chonước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc, sử dụng chủ yếu cho một sốloại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp,

nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suấtcột nước

Hình 6 - Bể lọc nhanh trọng lực – nguồn laocaionline.com

10

2.2.2 Hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng cácquá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác độngvới các tạp chất bẩn ,biến đổi hoá học , tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặcchất 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 , hoáhọc , 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 …v…v…

2.2.2.1 Keo tụ

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

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

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tửchất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dính lại cáchạt keo do lực đẩy Vanderwalls Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạothành 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 tựnhiên là tinh bột, ete, xenlulo, dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính(xSiO2.yH2O)

2.2.2.2 Đông tụ

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo cácgiai đoạn sau :

Me3 + HOH  Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH  Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH  Me(OH)3 + H+