Đánh giá hiện trạng nước thải làng nghề giết mổ trâu, bò phúc lâm bắc giang và đề xuất các biện pháp xử lý nước thải

Tác động của nước thải tới môi trường sinh tháiNước thải chứa chủ yếu là các hợp chất hữu cơ thể hiện qua chỉ số BOD5,COD, đây là hợp chất dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian hoc tập và rèn luyện tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội em đã được sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Môi trường, cũng như các thầy cô giáo trong Ban Giám hiệu Nhà trường, các Phòng ban và Phòng đào tạo điều đó giúp em tiếp thu và tích lũy kiến thức và phục vụ cho cuộc sống.

Đây là một khoảng thời gian rất quý báu, bổ ích và có ý nghĩa vô cùng lớn đối với bản thân em Tại nơi đây em đã được trang bị một lượng kiến thức về chuyên môn , nghiệp vụ và một lượng kiến thức về phường hội

để sau này khi ra trường em không còn phải bỡ ngỡ và có thể đóng góp một phần sức lực nhỏ bé của mình để phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và trở thành người có ích cho phường hội.

Để hoàn thành tốt báo cáo tốt nghiệp này, ngoài sự phấn đấu và lỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình và rất tâm huyết của các thầy giáo, thầy giáo trong Khoa Môi trường, đặc biệt là sự hướng dẫn chỉ đạo tận tình của thầy giáo Mai Quang Tuấn Đồng thời về thực tập tại công ty trung tâm môi trường và khoáng sản – chi nhánh Công ty CP Đầu tư CM ,em

đã nhận được sự quan tâm hướng dẫn giúp đỡ của các anh chị , đặc biệt là của anh Nguyễn Văn Tản

Với tình cảm chân thành và lòng biết ơn vô hạn, em xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo trong khoa, trong Ban giám hiệu nhà trường, em xin cảm ơn

Cuối cùng em xin gửi lời kính chúc sức khỏe đến tất cả mọi người.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Sinh viên

Trần Trung Nghĩa

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2

1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 2

1.1.1 Điều kiện tự nhiên 2

1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 3

1.2 Một số vấn đề môi trường do làng nghề giết mổ trâu, bò gây ra 4

1.2.1 Chất thải rắn 4

1.2.1.1 Nguồn gốc 4

1.2.1.2 Tác động 4

1.2.2 Khí thải, bụi 5

1.2.3 Chất thải lỏng 5

1.2.3.1 Nguồn gốc 5

1.2.3.2 Tác động của nước thải tới môi trường sinh thái 6

1.3 Các phương pháp xử lý nước lò mổ 6

1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí nhân tạo 7

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo 9

1.3.2.1 Xử lý hiếu khí sử dụng vi khuẩn sinh trưởng lơ lửng 10

1.3.2.2 Xử lý hiếu khí sử dụng vi khuẩn sinh trưởng bám dính - Lọc sinh học .11 1.3.3 Xử lý nước thải kết hợp kị khí và hiếu khí 12

1.3.4 Phương pháp thủy sinh 13

1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng 15

1.3.5.1 Ảnh hưởng của tải trọng các hợp chất hữu cơ 15

1.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 15

1.3.5.3 Ảnh hưởng của các chất tẩy rửa 16

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17

2.2 Phương pháp nghiên cứu 17

2.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 17

2.2.2 Phương pháp thu thập tài liệu 17

2.2.3 Tổng hợp và phân tích tài liệu và số liệu 18

2.2.4 Phương pháp thống kê 18

2.2.5 Phương pháp thực nghiệm 18

2.2.5.1 Xác định vị trí lấy mẫu 18

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ CỦA NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19

3.1 Hiện trạng nước thải làng nghề Phúc Lâm và ảnh hưởng môi trường 19

3.1.1 Các loại nước thải 19

3.1.2 Ảnh hưởng đến môi trường 20

3.2 Công nghệ giết mổ và các nguồn thải 20

3.3 Đặc điểm nước thải giết mổ 22

3.4 Đề xuất công nghệ xử lý 23

3.4.1 Lựa chọn mô hình và công nghệ xử lý 23

3.4.2 Đề xuất địa điểm xây dựng trạm xử lý 23

3.4.3 Đề xuất nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý 24

3.4.4 Quy trình xử lý 24

Kết luận và khuyến nghị 35

Kết luận 35

Khuyến nghị 36

Tài liệu tham khảo 38

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các hoạt động phát sinh ô nhiễm môi trường từ làng nghề giết mổ

trâu, bò 4

Bảng 1.2: Đánh giá khả năng loại bỏ nito và photpho của bèo tấm[1] 14

Bảng 1.3: Đánh giá khả năng loại bỏ nito và photpho của rau muống [1] 14

Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu 22

Bảng 3.2: Thải lượng chất ô nhiễm do môi người hàng ngày đưa vào môi trường 22

Bảng 3.3: Tải lượng nước thải làng nghề 22

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Bản đồ làng nghề giết mổ trâu, bò Phúc Lâm 3

Hình 1.2: Bể tiếp xúc kị khí 9

Hình 1.3: Sơ đồ kết hợp kị khí và hiếu khí 12

Hình 3.1: Các nguồn nước thải ở làng nghề Phúc Lâm 19

Hình 3.2: Sơ đồ giết mổ trâu bò và và nước thải ở các khâu của làng nghề giết mổ Phúc Lâm 21

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý n ước thải 25

Hình 3.4: Bể UASB – Dòng hướng lên [5] 27

Hình 3.5: Bể aeroten được cấp khí giảm dần theo dòng chảy [6] 29

Hình3.6: Bể aeroten thông khí kéo dài [6] 30

Hình 3.7: Bể lọc sinh học có dòng hướng lên [6] 31

Hình 3.8: Bể lọc sinh học có dòng hướng lên [6] 33

Hình3.9: Bể lọc sinh học có dòng đi từ trên xuống[6] 33

Hình 4.1: Mương dẫn nước thải 40

Hình4.2: Sàn giết mổ 37

Hình 4.3: Hai ao lớn thuộc xóm Đông 37

Hình 4.4: Vận chuyên trâu, bò .37

MỞ ĐẦU

Ô nhiễm môi trường ởViệt Nam đang ngày càng trở nên rất nghiêm trọng.Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước là việc

xả thải nước thải từ các cơ sở sản xuất không qua xử lý ra môi trường

Các làng nghề giết mổ gia súc là một trong những cơ sở quan trọng, sản xuất

ra thực phẩm phục vụ cho nhu cầu ăn uống của người dân hàng ngày Các làng nghềnày chủ yếu ở xung quanh các thành phố lớn, công cụ giết mổ thô sơ, không phânkhu giết mổ, không có khu riêng cho động vật nhiễm bệnh, không có hệ thống xử

lý nước thải hoặc có thì chỉ dừng lại ở xử lý sơ bộ Nước thải từ các làng nghề giết

mổ gia súc có hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao, không qua xử lý mà được thảitrực tiếp ra các ao, hồ, sông xung quanh gây ô nhiễm nguồn nước rất nghiêm trọng,ảnh hưởng tới sức khỏe của con người và mỹ quan khu vực

Mặt khác các làng nghề giết mổ gia súc ở Việt Nam thường là các cơ sở vừa

và nhỏ nên việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến hiện đại trên thếgiới là hoàn toàn không có tính khả thi Vì vậy cần phải nghiên cứu các công nghệ

xử lý nước thải giết mổ với chi phí thấp, dễ vận hành nhằm giảm thiểu mức độ gây

ô nhiễm nguồn nước từ các làng nghề giết mổ đang được các nhà nghiên cứu vàquản lý môi trường quan tâm

Với những lý do đó chúng tôi đã tiến hành “Đánh giá hiện trạng nước thải làng nghề giết mổ trâu, bò Phúc Lâm Bắc Giang và đề xuất các biện pháp xử lý nước thải” với các mục đích sau:

- Đánh giá hiện trạng nước thải giết mổ trâu bò của làng nghề giết mổ trâu,

bò Phúc Lâm Bắc Giang

- Đề xuất hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc cho làng nghề giết mổtrâu, bò Phúc Lâm Bắc Giang

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Phúc Lâm (thuộc xã Hoàng Ninh, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang) nằm cận

kề với quốc lộ 1A cũ cách Hà Nội 50 km về phía Bắc, xung quanh làng có hệ thống

ao hồ, kênh mương chứa nước.Hai ao lớn có diện tích hàng nghìn mét vuông, trướckia có thể nuôi trồng thủy sản, tưới tiêu nước cho đồng ruộng xung quanh Hiện tạinước tù đọng đen ngòm, ruồi muỗi sinh sản, rất dễ trở thành nguồn gây bệnh Hàngloạt ao chứa nước bao quanh làng Phúc Lâm cạn khô vì chất thải giết mổ quamương thoát nước dẫn về, lâu ngày làm lòng ao hồ đầy lên mà không ai dám đặtchân xuống để nạo vét Những ao, hồ còn lại đang đứng trước nguy cơ tương tự.Làng được chia thành bốn xóm: xóm Si, xóm Gạo, xóm Làng, xóm Đông, xóm Trại

và hai phố: phốCũ, phố Mới gần đường quốc lộ 1A cũ nhất

Phúc Lâm là một làng đồng bằng, nằm ở phía Tây tỉnh Bắc Giang

Khí hậu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng Đông Bắc Một năm

có bốn mùa rõ rệt Mùa đông lạnh, mùa hè nóng ẩm, mùa xuân, thu khí hậu ôn hòa.Nhiệt độ trung bình 22 – 23oC, độ ẩm dao động lớn từ 73 - 87% Lượng mưa hàngnăm đủ đáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất và đời sống Nắng trung bình hàng năm

từ 1.500 - 1.700 giờ, thuận lợi cho phát triển các cây trồng nhiệt đới, á nhiệt đới

Tài nguyên khoáng sản chủ yếu là đất sét sử dụng làm gạch ngói

Lượng mưa trung bình năm từ 1400 – 1600 mm

Diện tích của làng 100 ha (trong đó 15 ha là ao, hồ)

Hình 1.1: Bản đồ làng nghề giết mổ trâu, bò Phúc Lâm

1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Theo số liệu khảo sát năm 2012, làng có 480 hộ gia đình, tương ứng với đó

là 2000 dân với 30 hộ gia đình làm nghề giết mổ trâu, bò, trong đó có 15 hộ giết mổthường xuyên Xuất hiện ở đây từ sau năm 1979, ban đầu, phần lớn các hộ gia đìnhtrong thôn đều theo nghề nhưng sau đó vì thị trường tiêu thụ bị thu hẹp nên các hộchuyển sang kinh doanh dịch vụ khác: gia công cơ khí, làm bún, vận tải

Mặc dù số hộ gia đình làm nghề giết mổ trâu, bò chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng sốlao động ăn theo việc giết mổ lại khá lớn, gây khó khăn cho việc giải quyết vấn đềmôi trường Trung bình một con trâu có 6 nhân lực ăn theo Thời điểm hiện tạikhông phải là mùa giết mổ nhưng mỗi ngày, thôn Phúc Lâm giết mổ không dưới

100 con trâu bò Nếu vào các dịp lễ tết thì con số này lớn gấp đôi Như vậy, trungbình, số lao động tại địa phương theo nghề này chiếm đến 1/3 dân số của thôn

Khi nền kinh tế thị trường tràn về làng cũng là lúc nhu cầu thực phẩm gia súcnhư thịt bò, thịt trâu tăng nhanh Trước đây, mỗi nhà ở Phúc Lâm sở hữu 1 lò mổngay tại nhà và tự mang đi tiêu thụ nhưng nay đã chuyển sang phân cấp chuyênnghiệp hơn, có nhà chuyên thu gom trâu, bò từ các tỉnh miền núi như Sơn La, Cao

Bằng, Lạng Sơn…về bán lại cho các hộ giết mổ khác, có nhà chuyên lấy thịt đi giaocho các cửa hàng

1.2 Một số vấn đề môi trường do làng nghề giết mổ trâu, bò gây ra

Các vấn đề về môi trường do làng nghề giết mổ trâu, bò chủ yếu liên quanđến các chất thải vào nước, nước thải, ngoài ra còn có các vấn đề về mùi, tiếng ồn,các chất thải và phụ tạng của trâu, bò Có thể mô tả tóm tắt các hoạt động chính phátsinh ô nhiễm môi trường của làng nghề giết mổ trâu, bò như sau:

Bảng 1.1: Các hoạt động phát sinh ô nhiễm môi trường từ l

àng nghề giết mổ trâu, bò

T

TT Các hoạt động phát sinhchất thải Các loại chất thải Các yếu tố môitrường chịu tác động1

1 Nơi nuôi nhốt tập trung Nước thải, phân, cám,mùi hôi thối, tiếng

kêu của trâu, bò

Môi trường nước,không khí, khu dân cư2

2 Công đoạn giết mổ (cắttiết, nhúng nước sôi, làm

lông, mổ, làm sạch nội

tạng…)

Nước thải, phân, cám,mùi hôi thối, tiếngkêu của trâu, bò

Môi trường nước,không khí, khu dân cư

Hoạt động sinh hoạt của

thợ giết mổ Nước thải sinh hoạt Ô nhiễm nguồn nước

6 Các phương tiện vận tải Khí thải giao thông Ô nhiễm không khí

1.2.1 Chất thải rắn

1.2.1.1 Nguồn gốc

Phát sinh chủ yếu từ khâu nhốt gia súc tập trung chờ giết mổ, làm lòng xẻthịt Các chất thải chủ yếu của các khâu này là lông, phân, phế thải nội tạng, xỉ than,các chất thải sinh hoạt, đều được thải trực tiếp vào môi trường

1.2.1.2 Tác động

Hầu hết gia súc cung cấp cho làng nghề giết mổ đều được chuyên chở từ cácvùng chăn nuôi lân cận hoặc từ các tỉnh khác đến Do đó các làng giết mổ đều cónhững khu nhốt gia súc tập trung chờ giết mổ, các khu vực này đã tạo ra một lượng

lớn chất thải rắn (phân, cám thừa) gây ra mùi hôi thối làm ô nhiễm môi trườngkhông khí, ảnh hưởng tới sức khỏe con người xung quanh lò mổ.

Ngoài ra còn có các chất thải rắn trong quá trình giết mổ ở công đoạn làmlông và làm nội tạng, xẻ thịt tuy nhiên lượng chất thải rắn ở công đoạn này thườngkhông lớn, vì chỉ có một phần là các nội tạng thừa, xương vụn trong quá trình giết

mổ được thải vào môi trường cùng với nước thải và một phần chất thải rắn sinh hoạt

do các công nhân làm tại làng giết mổ thải ra

1.2.2 Khí thải, bụi

Phát sinh từ các phương tiện giao thông chuyên chở trâu, bò và nuôi nhốtchờ giết mổ, mùi hôi của trâu, bò khi sống và mùi thối từ các chất thải đang bị phânhủy, khí than, bụi từ các bếp lò nấu nước để làm lông động vật Các khí thải từ lògiết mổ chủ yếu là NOx, CO2, CO, SO2, bụi, CxHy

b Nước thải sinh hoạt: phát sinh từ khâu vệ sinh của công nhân tại làngnghề, nước thải này chủ yếu là các chất cặn bã, chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ,các chất dinh dưỡng đồng thời còn có cả các chất tẩy rửa, sát trùng không được táchdòng mà được thải cùng với nước sản xuất

c Nước thải chảy tràn: khi mưa, nước mưa chảy tràn qua làng nghề sẽ cuốntheo dầu, mỡ rơi vãi, chất cặn bã, đất đá và bụi trên mái nhà, sân, đường đi So vớinước thải, thì nước mưa khá sạch, nồng độ các chất độc hại trong nước mưa hầunhư là không đáng kể nên không gây ảnh hưởng tới môi trường nhưng khi lượngmưa khá lớn thì hòa cùng với nước thải nó dẫn đến tình trạng ngập úng xung quanhlàng giết mổ gây ra tình trạng ô nhiễm trên diện rộng

1.2.3.2 Tác động của nước thải tới môi trường sinh thái

Nước thải chứa chủ yếu là các hợp chất hữu cơ (thể hiện qua chỉ số BOD5,COD), đây là hợp chất dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxy hòatan trong nước để oxy hóa các chất hữu cơ Sự ô nhiễm do các chất hữu cơ sẽ dẫnđến suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan đểphân hủy các chất hữu cơ Oxy hòa tan giảm gây tác hại đến thủy sinh, mùi hôi thối

và chất rắn lơ lửng, các chất dinh dưỡng (N, P) dư thừa cũng là nguyên nhân gâyảnh hưởng tiêu cực tới các thủy sinh vật, đồng thời làm ảnh hưởng xấu tới mỹ quanxung quanh làng nghề Bên cạnh đó còn có một lượng mỡ rơi vãi trong quá trìnhsản xuất tạo ra một lớp mỡ trên mặt nước sẽ ngăn cản quá trình hòa tan oxy khíquyển, gây nên tình trạng thiếu oxy trong nước ảnh hưởng tới các vi sinh vật sốngtrong nước Làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước do các sinh vật thamgia vào quá trình tự làm sạch nước bị chết

Có thể nói nước thải từ làng nghề giết mổ gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồnnước xung quanh làng nghề, hàm lượng các chất hữu cơ cao vượt tiêu chuẩn chophép (QCVN 24 – 2009/BTNMT) rất nhiều lần Tuy nhiên các hợp chất hữu cơ này

dễ phân hủy đây lại được xem như một lợi thế cho quá trình xử lý nước thải giết mổbằng phương pháp sinh học ở nồng độ nhất định [8]

1.3 Các phương pháp xử lý nước lò mổ

Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây ô nhiễm có tính chất rất khácnhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất rắn khó tan và những hợpchất tan trong nước Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và

có thể đưa nước đó vào nguồn hoặc tái sử dụng Để đạt được những mục đích đóchúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại nước thải để lựa chọn phương pháp

sử lý thích hợp Thông thường có các loại phương pháp sử lý sau: xử lý nước thảibằng phương pháp cơ học, xử lý nước thải bằng phương pháp hóa – lí và xử lý nướcthải bằng phương pháp sinh học [2,6] Như đã phân tích ở trên nước thải giết mổ rấtphù hợp để đưa vào xử lý sinh học

Phương pháp sinh học là quá trình biến đổi các chất bẩn hữu cơ có trongnước thải ở dạng hòa tan, keo và phân tán nhỏ nhờ các quá trình sinh hóa dựa vào

sự hoạt động của vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các chất bẩn hữu cơ trong nướcthải Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động của vi sinh vật,chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động củachúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được phân hủy thành các chất

đơn giản hơn Mức độ phân hủy và thời gian phân hủy phụ thuộc trước hết vào cấutạo các chất hữu cơ, độ tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác Visinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làmnguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinhsản, phát triển tăng số lượng tế bào (tăng sinh khối), đồng thời làm sạch (có thể làgần hoàn toàn) các chất hữu cơ hòa tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ Do vậy,trong xử lý sinh học, người ta phải loại bỏ các tạp chất phân tán thô ra khỏi nướcthải trong giai đoạn xử lý sơ bộ [6].

Nói chung xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thường bao gồm cácphương pháp sau: xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí, xử lý nước thải bằngphương pháp kị khí, xử lý nước thải bằng phương pháp tùy nghi, phương pháp thủysinh Do hàm lượng các hợp chất hữu cơ như COD≥2000mg/l và các làng giết mổgia súc gần nhiều ao, hồ, kênh, mương như phân tích ở trên nên không thể xử lýbằng phương pháp hiếu khí, kị khí tự nhiên do vậy trong khóa luận này tác giả chỉgiới thiệu về xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo (bể phản ứng hiếukhí, lọc sinh học, mương oxi hóa…), xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí nhântạo(bể UASB, lọc kỵ khí, bể tiếp xúc kị khí…) và phương pháp thủy sinh học (ao,

hồ chứa các thực vật thủy sinh như bèo tấm, bèo cái, cây mã đề…) thường để xử lýnước thải giàu hợp chất hữu cơ [6]

1.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí nhân tạo

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí do một quần thể

vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩn cuối cùng làmột hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2…Trong đó có tới 65% là CH4 (khí metan), vìvậy quá trình này còn gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật được gọi tênchung là các vi sinh vật metan

Các vi sinh vật metan sống kị khí hội sinh và là tác nhân phân hủy các chấthữu cơ, như protein, chất béo, hidratcacbon (cả xenlulozo và hemixenlulozo…)thành các sản phẩm có phân tử lượng thấp qua 2 giai đoạn như sau [6]:

1 Giai đoạn thủy phân

Giai đoạn này vi sinh vật tiết ra một số loại enzym để thủy phân các cacbon (tan và không tan trong nước) thành đường, protein thành các axit anmin,peptit và lipit thành glyxerin và axit béo

hydrat-2 Giai đoạn sinh khí metan

Phân hủy các hợp chất ở giai đoạn một thành CO2, CH4, H2S, H2, N2 và muốikhoáng

Các chất hữu cơ (tan và không tan trong nước)→ các axit hữu cơ, axit béo,rượu → CH4 + CO2 + N2 + H2…

Tùy thuộc vào tính chất hoạt động của các vi sinh vật có trong nước thải màngười ta có phương pháp phân hủy kị khí với sinh trưởng lơ lửng thường sử dụng

để xử lý nước thải có độ ô nhiễm cao và sinh trưởng bám dính thường được sử dụng

để xử lý nước thải có độ ô nhiễm thấp Với hàm lượng các hợp chất hữu cơ(COD≥2000mg/l) có trong nước thải giết mổ gia súc cao nên sử dụng phương pháp

kỵ khí sinh trưởng lơ lửng [2,6]

* Phương pháp kỵ khí với sinh trưởng lơ lửng

Xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ với khí sinh trưởng lơ lửng đượcdùng phổ biến nhất, đó là quá trình phân hủy kỵ khí xáo trộn hoàn toàn trong điềukiện không có không khí, thường thì thời gian lên men trong khoảng 15 ngày hoặc íthơn, phương pháp kỵ khí sinh trưởng lơ lửng là một trong những quy trình xử lýbùn cặn lâu đời nhất, có hai phương pháp kỵ khí với sinh trưởng lơ lửng là phươngpháp tiếp xúc kỵ khí và phương pháp xử lý nước thải ở lớp bùn kỵ khí với dònghướng lên (UASB), hai phương pháp này thường được sử dụng nhiều để xử lý nướcthải có hàm lượng COD và BOD cao như giết mổ gia súc, chế biến sữa, thủy hảisản, bia…thông thường sau kỵ khí người ta sẽ đưa vào xửlý hiếu khí tiếp vì xử lý kỵkhí không xử lý hết được BOD, NH4 [6]

- Bể tiếp xúc kị khí

Bể tiếp xúc kỵ khí là bể lên men có thiết bị trộn và có một bể lắng riêng biệtgiữa hai bể này đặt một máy bơm bùn tuần hoàn

Hình 1.2: Bể tiếp xúc kị khí

Bể phản ứng có thể làm bằng bêtông, bằng thép hay chất dẻo, có chống ănmònở phía trong, có cách nhiệt để duy trì nhiệt độ mong muốn ở khu vực giữa

Khuấy trộn bằng cách bơm khí vào bình chứa làm bằng vật liệu không gỉ [6]

Bể lắng coi như một thiết bị cô đặc, vì bùn tách ra có nồng độ cao và từ đâybùn hồi lưu trở lại bể phản ứng, tỉ lệ bùn tuần hoàn khoảng 50- 100% [6]

Xử lý bằng phương pháp này ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng, thích hợp vớiviệc xử lý phân chuồng, nước thải đặc như trong công nghiệp đồ hộp, công nghiệpgiầy…, chuyển hóa bùn từ bể này sang bể khác dễ dàng, lọc bỏ được khí H2S và thuđược khí gas ở ngoài, tách được một phần các chất khoáng của bùn nhờ máy li tâm.Hiệu quả xử lý của phương pháp này là loại bỏ được khoảng 80- 90% BOD vàCOD từ 65- 90% [6]

1.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí dựa trên nhu cầu oxi cần cungcấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển cần có oxicủa không khí để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn vào nước Quá trình phânhủy hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn biểu thị bằng các phản ứng sau [6]:

1 Oxi hóa các chất hữu cơ

CxHyOzNt + CO2 + H2O + NH3 + năng lượng

Các hợp chất phân hủy hiếu khí chủ yếu theo phương trình này

emzyme

Emzyme

2 Tổng hợp xây dựng tế bào

CxHyOzNt + O2 + NH3 + tế bào vi sinh vật + CO2

+ H2O + C5H7NO2 + năng lượngĐây là phương trình tóm tắt quá trình sinh tổng hợp tạo thành tế bào vi sinhvật

3 Tự phân hủy

C5H7NO2 + 5O2 5CO2+ 2 H2O + NH3 + năng lượng

Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo được chia thành 2 loại:loại xử lý nước thải dựa trên sinh trưởng lơ lửng của vi sinh vật và xử lý nước thảidựa trên sinh trưởng bám dính của vi sinh vật Trong xử lý hiếu khí sử dụng vikhuẩn sinh trưởng lơ lửng có bểaeroten, mương oxi hóa…còn trong xử lý hiếu khí

sử dụng vi khuẩn sinh trưởng bám dính thì có lọc sinh học [6]

1.3.2.1 Xử lý hiếu khí sử dụng vi khuẩn sinh trưởng lơ lửng

Xử lý hiếu khí sử dụng vi khuẩn sinh trưởng lơ lửng có các loại bể Aeroten,mương oxi hóa…Trong khóa luận này chúng tôi chỉ giới thiệu về bể aeroten là loại

bể hiện đang được sử dụng nhiều ở Việt Nam để xử lý nước thải giàu hợp chất hữu

cơ như nước thải giết mổ gia súc

Bể phản ứng hiếu khí – Bể aeroten

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ hoặc sau khi xử lý kỵ khí nếu hàm lượngCOD và BOD quá cao còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng cácchất lơ lửng được đưa vào bể aeroten để xử lý tiếp Các chất lơ lửng này là một sốchất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải ở dạng hòa tan Các chất lơ lửng làmnơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các bông cặn, cácbông cặn này dần dần to và lơ lửng trong nước Chính vì vậy mà xử lý nước thải ở

bể aeroten được gọi là sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật, các bông cặnchính là bùn hoạt tính, bùn hoạt tính là các bông cặn có mầu sẫm, chứa các chất hữu

cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các vi sinh vật bậcthấp khác [2,6]

+ Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ trong bể aeroten qua ba giai đoạn:

- Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi, ở giai đoạn

này bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinhtrưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong

enzyme

emzyme

phú, lượng sinh khối trong thời gian này ít Sau khi vi sinh vật thích nghi với môitrường, chúng sinh trưởng rất nhanh theo cấp số nhân, chính vì vậy mà lượng tiêuthụ oxi tăng cao dần.

- Giai đoạn thứ hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiệu thụ oxi

cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính vì vậy giai đoạn này là giai đoạn các hợpchất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

- Giai đoạn thứ ba: sau một thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng và

có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên,đây là giai đoạn nitrat hóacác muối amon, sau cùng nhu cầu oxi lại giảm và cần phải kết thúc quá trình làmviệc của bể aeroten Ở đây cần lưu ý rằng, sau khi oxi hóa được 80% - 95% BODtrong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuốngđáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước Nếu không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ônhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối trong bùn sẽ bị tự phân hủy, ngoài ra tế bào vikhuẩn có hàm lượng protein rất cao, chất béo khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm nguồnnước [2,6]

+ Phân loại bể aeroten

Có rất nhiều cách để phân loại bể aeroten [6]

- Phân loại theo chế độ thủy động: aeroten đẩy, aeroten khuấy trộn

- Phân loại theo chế độ làm việc của bùn hoạt tính: aeroten có ngăn hoặc bểtái sinh bùn hoạt tính tách riêng và loại không có ngăn tái sinh bùn hoạt tính táchriêng

- Phân loại theo tải trọng BOD trên 1 gam bùn trong một ngày: aeroten tảitrong cao, aeroten tải trọng trung bình và aeroten tải trọng thấp

- Phân loại theo số bậc cấu tạo trong aeroten (xây aeroten có nhiều ngăn hoặchành lang) ta có: các aeroten 1 bậc, 2 bậc, 3 bậc…

1.3.2.2 Xử lý hiếu khí sử dụng vi khuẩn sinh trưởng bám dính - Lọc sinh học

Phương pháp lọc sinh học dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ởmàng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước Các màng sinh học, làtập thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tùy tiện Các

vi khuẩn hiếu khí được tập trung phần lớn ở ngoài cùng màng sinh học Ở đâychúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắnkết hay sinh trưởng dính bám) Trong quá trình làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúcvới nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã làm sạch thu gom xả vào lắng 2

Bể UASB

Bể Aeroten

Nước vào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khilọc làm việc Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làmnước pha loãng cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt chomàng sinh học làm việc [6]

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxi hóa bởi quần thể vi sinh vật ởmàng sinh học Màng này thường dày khoảng từ 0,1 – 0,4 mm, các chất hữu cơtrước hết bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Sau khi thấm sâu vào màng, nước hếtoxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bởi vi sinh vật kỵ khí Khi các chất hữu cơ

có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hấp nội bào

và khả năng bám dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc Hiện tượngnày gọi là “tróc màng” Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện Lọc sinh học được chialàm hai loại: lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước (lọc nhỏgiọt), lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc đặt ngập trong nước Lọc sinh học với vậtliệu ngập trong nước thường được sử dụng để xử lý nước thải đô thị và nước thảigiết mổ gia [6]

1.3.3 Xử lý nước thải kết hợp kị khí và hiếu khí

Biện pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chấthữu cơ cao (1500 mg/l trở lên) cũng như các chất hữu cơ khó phân hủy Nước thảiđược xử lý bằng hệ thống UASB kỵ khí cho đến khi COD còn khoảng 200 – 300mg/l thì được đưa sang bể aeroten để xử lý tiếp [2,3,5,6]

Hình 1.3: Sơ đồ kết hợp kị khí và hiếu khí

Nước vào

Nước ra

1.3.4 Phương pháp thủy sinh

Thực vật nước có vai trò quan trọng trong xử lý ô nhiễm nước thải Trongkhi vi sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân hủy chất hữu cơ và tạo ra cácchất vô cơ (N,P, các chất khoáng khác…) cho thực vật sử dụng Nhiều loại thực vậtnước có thể cung cấp oxi để tăng cường quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu

cơ Để tăng trưởng, thực vật nước hấp thụ tích cực và đồng hóa các chất vô cơ dạng

NO3-, NH4 , PO43+…Đây chính là một trong những cơ chế quan trọng khi sử dụngthực vật thủy sinh để làm sạch nước thải[1]

Cần nói thêm là bên cạnh các phương pháp hóa – lí và phương pháp sinh học

sử dụng vi sinh vật để xử lý nước thải, thực vật thủy sinh hiện nay đang là đối tượngđược các nhà nghiên cứu quan tâm do nó có những ưu điểm sau [1]:

 Sử dụng thực vật thủy sinh là phương pháp thân thiện với môi trường

 Tăng trưởng nhanh nên hấp thụ các chất khoáng nhanh

có lá trên mặt nước thì lấy CO2 từ không khí lại được phân ra thành nhóm nhữngloại có rễ bám chặt trong đất và những loài nổi trên mặt nước Ngoài hấp thụ CO2các loài thực vật đều hấp thụ các yếu tố hóa học khác Quan trọng nhất là các hợpchất chứa nito (N) và photpho (P), kali (K) và một số kim loại khác [1]

Trong nước thải giết mổ gia súc chứa nhiều hợp chất nito và photpho nhưamoni, photphat các hợp chất này cần phải được giảm thiểu đạt tiêu chuẩn cho phéptrước khi thải ra môi trường Thực vật thủy sinh có thể tham gia vào việc làm giảmcác hợp chất trên để làm sạch môi trường nước một cách hiệu quả hơn và ít tốnkém Các thực vật thủy sinh sống trong các ao, sông, hồ tự nhiên, vì vậy người tathường tận dụng sông, ao, hồ trong tự nhiên để xử lý nước thải dựa vào khả năngphân hủy các chất của các thực vật thủy sinh sống trong sông, ao, hồ đó Ngoài ratrong ao, hồ, còn tồn tại những thực vật bậc thấp (tảo đơn bào, đa bào) quang hợpmạnh và cung cấp oxy cho vi khuẩn tiến hành phân hủy các hợp chất hữu cơ và làmsạch môi trường nước nói chung và nước thải giết mổ gia súc nói riêng

Ví dụ xử dụng bèo tấm, rau muống để xử lí nước thải thủy sản sau công đoạnyếm khí (UASB) có nồng độ NH4+dưới 100mg/l Sau đây là bảng đánh giá khả năngloại bỏ nito và photpho của bèo tấm và rau muống [1].

Bảng 1.2: Đánh giá khả năng loại bỏ nito và photpho của bèo tấm[1]

-( mg/l )

COD( mg/l )

NH4

3( mg/l) Photphotổng

-( mg/l)

COD(mg/l)

Từ bảng số liệu 3 và 4 cho ta thấy khá năng xử lí dinh dưỡng của rau muốngvới bèo tấm là khác nhau [1]:

- Khả năng hấp thụ NO3-, photpho của rau muống thấp

- Khả năng thích ứng của bèo tấm và rau muống đối với nồng độ amoni làkhác nhau Bèo tấm sinh trưởng tốt ở vùng có nồng độ amoni là 150mg/l, trong khirau muống sinh trưởng phát triển tốt ở khoảng nồng độ 50 – 350mg/l

- Hiệu quả xử lý amoni và COD của bèo tấm lớn hơn rau muống do tốc độtăng trưởng sinh khối lớn hơn

Có thể nói thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải ở những nồng độthích hợp Vì vậy việc nghiên cứu đưa ra các hệ thực vật thủy sinh để xử lý nướcthải đang được các nhà nghiên cứu quan tâm, đặc biệt với những nước thải giàu hợpchất hữu cơ, nitơ và photpho như nước thải giết mổ gia súc, nước thải thủy sản [1]

1.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng

1.3.5.1 Ảnh hưởng của tải trọng các hợp chất hữu cơ

Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinhvật để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nước Do vậy, điều kiện đầu tiên và rấtquan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân hủycác chất hữu cơ trong nước thải, các chất hữu cơ có trong nước thải là cơ chất dinhdưỡng nguồn cacbon và năng lượng cho vi sinh vật Các hợp chất hidratcacbon,protein, lipit hòa tan thường là cơ chất dinh dưỡng rất tốt cho vi sinh vật, nước thảiđưa vào xử lý sinh học có hai thông số đặc trưng là COD và BOD Tỉ số của haithông số này phải là: COD/BOD < 2 hoặc = 2 mới có thể đưa vào xử lý sinh học(hiếu khí) Nếu COD lớn hơn nhiều lần so với BOD, trong đó xenlulozo,hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý sinh học kị khí [2,3]

1.3.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải trong các hệ xử lý sinh học ở một địa bàn cũng thay đổimạnh theo mùa, có nơi sai lệch vài chục độ Nhiệt độquá cao hay quá thấp cũng ảnhhưởng xấu đến các đối tượng tham gia vào quá trình làm sạch nước Vì nhiệt độ tối

ưu cho hoạt động của từng nhóm vi sinh vật cũng khác nhau

Ví dụ vi khuẩn hoạt động tốt trong khoảng 25 – 30o C, tuy nhiên phân hủyhiếu khí và nitrat hóa (NH4 thành NO2-, NO3-) dừng lại ở nhiệt độ ≥ 50oC Nhiệt độthấp hơn 150C vi khuẩn sinh metan hầu như ngừng hoạt động, nhiệt độ tối ưu cho

quá trình này ở khoảng 350, vì vậy hiệu quả xử lý sinh học các loại bị nhiệt độ ảnhhưởng mạnh [2,8].

1.3.5.3 Ảnh hưởng của các chất tẩy rửa

Trong ngành chế biến thực phẩm nói chung thường phải sử dụng một số chấtsát trùng để vô trùng các dụng cụ nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, thườngdùng NaOH, Javen…để tẩy trùng Đối với các hệ thống xử lý nước thải bằngphương pháp sinh học, các chất sát trùng có ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của

vi sinh vật kéo theo làm giảm hiệu suất xử lý

Nồng độ các chất tẩy rửa cao làm cho các vi sinh vật trong hệ thống xử lýnước thải bị ức chế hoàn toàn, thối rữa tạo thành keo trong nước làm cho COD và

SS tăng lên Javen có tính sát trùng rất mạnh, vì vậy để không ảnh hưởng đến hiệusuất xử lý nước thải cần phải loại bỏ Javen ra khỏi hệ thống Trong trường hợpkhông loại bỏ được hết thì nồng độ tối đa cho phép 0.001mg/l Ngoài ra nồng độkim loại nặng cũng ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của vi sinh vật gây ảnh hưởnglớn đến quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, đặc biệt là quá trình

xử lý yếm khí bằng bể UASB [2]

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đặc điểm nước thải lò mổ của làng nghề Phúc Lâm

- Công nghệ xử lý nước thải lò mổ

- Địa điểm xây dựng trạm xử lý

- Nơi tiếp nhận nước thải sau khi xử lý

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa

Điều tra tại làng nghề giết mổ Phúc Lâm hai lần :

+Lần 1 vào hai ngày mùng 4 và mùng 5 tháng 3 năm 2015

+Lần 2 vào hai ngày 15 và 16 tháng 4 năm 2015

Phỏng vấn bác Truất - trưởng thôn Phúc Lâm

+Gia đình ông Đỗ Văn Vô kinh doanh da trâu, bò, lợn

Khảo sát các hệ thống rãnh, mương và các hồ ao nhận nước thải

2.2.2 Phương pháp thu thập tài liệu

Trong bài báo cáo này đã sử dụng tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau : Cácbáo cáo khoa học, các tài liệu liên quan, các sách chuyên đề, các bài báo khoa họcđược đăng tải trên các tạp chí khoa học, môi trường trong và ngoài nước như là:

+Xử lý nước thải lò giết mổ đăng trên tạp chí Bảo Hộ Lao Động tháng10/2008, Tạp chí khoa học

+Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 48, 2008

+ Lương Đức Phẩm,Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học.NXB Giao Dục, 2003

…