Nghiên cứu vai trò của Chitosan đến quá trình xử lý nước thải bằng Hệ thống tuần hoàn tự nhiên

Nghiên cứu vai trò của Chitosan đến quá trình xử lý nước thải bằng Hệ thống tuần hoàn tự nhiên Nghiên cứu vai trò của Chitosan đến quá trình xử lý nước thải bằng Hệ thống tuần hoàn tự nhiên Nghiên cứu vai trò của Chitosan đến quá trình xử lý nước thải bằng Hệ thống tuần hoàn tự nhiên luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Luận văn thạc sĩ khoa học Ngành kỹ thuật môi trường

Nghiên cứu vai trò của Chitosan

đến quá trình xử lý nước thải bằng

“Hệ thống tuần hoàn tự nhiên”

Cao duy bảo

Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường – Trường ĐHBK Hà Nội đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu giúp tôi trưởng thành hơn và đã tạo mọi điều kiện thuận lợi dể tôi hoàn thành tốt luận văn này

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS –TS Nguyễn Thị Sơn, người

đac hướng dẫn tận tình để tôi hòa thành tốt luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn Ths Đỗ Thanh Bái và các đồng nghiệp trong Trung tâm Bảo vệ Môi trường và An toàn Hóa chất đã tạo mội điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn này

Tôi xin chân thành cám ơn tới các cán bộ phân tích của Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường – Trường ĐHBK Hà Nội đã gúp đỡ tôi rất nhiều dể tôi hoàn thành tốt luận văn này

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã

động viên, khích lệ để tôi hoàn thành luận văn này ™

Hà Nội, tháng 11 năm 2006 Cao Duy Bảo

MỞ ĐẦU

Việt Nam đang trong quá trình hội nhập và phát triển Nền kinh tế đã và đang phát triển mạnh mẽ cả bề rộng lẫn chiều sâu Các ngành công nghiệp có tốc độ tăng trưởng cao, năm 2005 là 110,6%, trong đó các ngành công nghiệp chế biến nông, thủy, hải sản tăng 104%, dịch vụ tăng 108%

Hàng loạt các khu công nghiệp, khu chế xuất, nhà máy,…với các quy

mô khác nhau được hình thành trên khắp cả nước

Sản xuất phát triển gây phát sinh một lượng lớn nước thải góp phần làm cho môi trường bị ô nhiễm ngày một nghiêm trọng

Xử lý nước thải là một trong những biện pháp cấp thiết nhằm khắc phục

và cải thiện vấn đề ô nhiễm môi trường

Tùy thuộc vào đặc trưng nguồn thải có thể lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp như: cơ học, hóa lý, hóa học, sinh học và kết hợp các phương pháp trên Đối với nước thải giàu các hợp chất hữu cơ hòa tan, phương pháp sinh học là thích hợp

Trên thế giới công nghệ sinh học đã và đang phát triển và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý môi trường nói chung và nước thải nói riêng, điển hình là tại một số quốc gia phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Canađa, Hà Lan, Hàn Quốc,…

Tại Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ sinh học mới bước đầu được triển khai

Nhiều hệ thống xử lý được xây dựng và đi vào hoạt động Thực tế cho thấy, ngoại trừ một số hệ thống xử lý nước thải của các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, hầu hết các hệ thống xử lý nước thải đã được xây dựng và

vận hành đạt hiệu quả chưa cao có hiện tượng này do nhiều nguyên nhân, trong đó các nguyên nhân chủ yếu là: công nghệ lựa chọn chưa phù hợp, trình

độ thiết kế, chế tạo, chất lượng thiết bị, đặc biệt là trình độ công nhân vận hành và ý thức bảo vệ môi trường của chủ doanh nghiệp,…còn nhiều hạn chế

Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí là phương pháp được ứng dụng phổ biến và có hiệu quả cao Tuy nhiên do nhu cầu năng lượng cho cấp khí lớn, làm cho giá thành xử lý tăng lên Vì vậy, nghiên lựa chọn công nghệ vừa hiệu quả, vừa kinh tế có ý nghĩa thực tiễn cao

Xử lý nước thải bằng “hệ thống tuần hoàn tự nhiên” (NCSWT -

nguyên lý của các quá trình “tự làm sạch” nhờ các vi sinh vật sẵn có trong tự nhiên để phân huỷ các chất ô nhiễm trong nước thải do giáo sư Masumoto và các chuyên gia của trường Đại học tổng hợp Tokyo, Nhật Bản nghiên cứu từ những năm 1980

Tại Việt Nam, hệ thống tuần hoàn tự nhiên đã được chuyển giao cho Viện Hoá Học Công Nghiệp từ cuối năm 2001 Hiện nay, hệ thống này tiếp tục được nghiên cứu, cải tiến hoàn thiện phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam

Trong hệ thống có sử dụng vật liệu lọc được cố định chitosan Tuy nhiên, vai trò, tác dụng của chitosan tới hiệu quả của quá trình xử lý vẫn chưa

được nghiên cứu đầy đủ Vì vậy đề tài: Nghiên cứu vai trò của chitoan đến

quá trình xử lý nước thảibàng “Hệ thống tuần hoàn tự nhiên” nhằm khẳng

định tác dụng của chitosan đến hiệu quả xử lý của hệ thống “tuần hoàn tự nhiên” Đồng thời nghiên cứu, thiết kế hoàn thiện hệ thống “tuần hoàn tự

nhiên” phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam

Bố cục của luân văn gồm các phần chính sau:

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

VÀ ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM

CHƯƠNG 2 CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN TRONG

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 3 VÀI NÉT VỀ MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỆ

THỐNG TUẦN HOÀN TỰ NHIÊN

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN TỚI

HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA “HỆ THỐNG TUẦN HOÀN TỰ NHIÊN”

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CH ƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

VÀ ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM

1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC THẢI

1.1.1 Các phương pháp hỗ trợ cho xử lý sinh học

Nước thải nói chung và nước thải công nghiệp nói riêng có đặc trưng phức tạp Một số thành phần không hoặc khó xử lý sinh học như cặn lắng, dầu

mỡ công nghiệp, các hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn khó phân giải, các chất màu,… Vì vậy, để nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý sinh học, giảm bớt chi phí năng lượng trong vận hành,… Trong bất kỳ hệ thống xử lý sinh học nào cũng có các hạng mục hoạt động theo các nguyên lý phi sinh học Các quá trình được sử dụng hỗ trợ cho xử lý sinh học gồm: các quá trình cơ học (lắng, lọc, tuyển nổi,…), các quá trình hóa lý (keo tụ, tuyển nổi áp lực, điện hóa) và các quá trình hóa học (trung hòa, oxy hóa,…)

1.1.1.1 Phương pháp cơ học

Trong xử lý nước thải, phương pháp cơ học được sử dụng với mục đích loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn, các hạt rắn lơ lửng, các tạp chất nổi,…ra khỏi nước thải trước khi được xử lý ở các công đoạn tiếp theo Tùy thuộc vào kích thước, tính chất hóa lý, nồng độ các hạt lơ lửng,…mà lựa chọn các phương pháp xử lý nước thải khác nhau

Các phương pháp cơ học thường được sử dụng bao gồm: lọc qua song chắn và lưới chắn rác, các quá trình lắng, các quá trình lọc

a) Lọc qua song chắn và lưới chắn rác

Lọc qua song chắn rác là bước xử lý sơ bộ nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất kích thước lớn như rác, vỏ đồ hộp, giẻ,…ra khỏi nước thải Tùy thuộc

vào đặc trưng của nước thải mà thiết kế kích thước, kiểu, vật liệu làm song chắn khác nhau

Dựa vào khoảng cách giữa các thanh người ta chia song chắn thành hai loại:

• Song chắn thô: Khoảng cách giữa các thanh từ 60-100mm

• Song chắn mịn: Khoảng cách giữa các thanh từ 10-25mm

Dựa vào tốc độ nước thải chảy qua khe giữa các thanh chắn mà người ta tính toán kích thước song chắn cho phù hợp (thông thường lấy bằng 0,8-1m/s

và chấp nhận giả thiết 30% diện tích song chắn bị bịt kín).[10]

Ngoài ra, để loại bỏ các cặn lơ lửng có kích thước nhỏ hay các phế liệu

có giá trị cần thu hồi người ta thường sử dụng lưới lọc Lưới lọc có kích thước

Quá trình lắng dựa trên tác dụng của trọng lực và chịu ảnh hưởng của các yếu tố chính như: lưu lượng nước thải, thời gian lắng, khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất rắn lơ lửng, tải lượng thuỷ lực, sự keo tụ của các hạt rắn, vận tốc dòng chảy trong bể, nhiệt độ nước thải, kích thước bể lắng,…[10]

Tuỳ thuộc vào nồng độ và khả năng tác dụng tương hỗ giữa các hạt rắn, quá trình lắng được phân thành 3 dạng:

• Lắng riêng rẽ từng hạt: Dựa trên định luật Newton và Stockes

• Lắng keo tụ: Khi nồng độ các hạt rắn trong dung dịch tương đối thấp

• Lắng vùng: Khi nồng độ chất rắn lơ lửng trong hệ thống cao hơn

500 mg/l thường xảy ra lắng vùng bao gồm lắng tập thể và lắng nén Trong xử lý nước thải, bể lắng được thiết kế dưới các dạng chính sau:

• Bể lắng ngang: Bể thường có chiều sâu từ 1,5-4 m, chiều dài từ

8-12 m, chiều rộng từ 3-6 m Để nước được phân phối đều người ta thường chia bể thành nhiều ngăn bằng các vách ngăn Các bể lắng ngang được sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000 mP

3 P

/ngày Vận tốc dòng chảy trong

bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu từ 1-3 giờ.[10]

• Bể lắng đứng: Bể lắng hình hộp hoặc hình trụ với đáy chóp Nước

thải được đưa vào ống phân phối trung tâm với vận tốc không quá 30 mm/s Nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên tới vách chảy tràn với vận tốc 0,5-0,6 m/s Thời gian nước lưu của nước thải trong bể

từ 45-120 phút Trong bể lắng, các hạt chuyển động cùng với nước từ dưới lên với vận tốc W và lắng dưới tác động của trọng lực với vận tốc WR 1 R Khi

WR 1 R>W thì các hạt lắng nhanh và ngược lại khi WR 1 R< W các hạt sẽ bị cuốn theo dòng chảy lên trên.[10]

• Bể lắng theo phương bán kính: Loại bể này có tiết diện hình tròn,

đường kính từ 16-40 m Chiều sâu phần nước chảy từ 1,5-5 m Tỷ lệ đường kính/chiều sâu khoảng 1/30 Đáy bể có độ dốc i ≥ 0,02 về tâm thu cặn Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài Cặn lắng xuống đáy được tập trung lại để đưa ra ngoài

nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn Loại bể lắng này được ứng dụng cho các trạm

kế các loại bể hay thiết bị lọc khác nhau: Lọc qua vách ngăn, bể lọc với vật liệu dạng hạt,thiết bị lọc châm, thiết bị lọc nhanh

Lọc qua vách lọc

Quá trình lọc các tạp chất được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, vách ngăn cho phép chất lỏng đi qua và giữ lại pha phân tán.Tùy thuộc tính chất của nước thải, nhiệt độ, áp suất lọc và kết cấu thiết bị lọc mà người ta lựa chọn các loại vách lọc khác nhau Vách lọc thường được làm bằng thép tấm có đục

lỗ hoặc lưới bằng thép không rỉ: nhôm, niken, đồng,… và cả bằng các loại vải khác nhau

Để lọc nước thải, người ta có thể sử dụng nhiều thiết bị lọc khác nhau Yêu cầu đối với thiết bị lọc là có hiệu suất cao và tốc độ lọc lớn nhất Người

ta có thể phân loại thiết bị lọc theo nhiều cách: theo đặc tính của quá trình như lọc liên tục, lọc gián đoạn; theo áp suất trong quá trình lọc như lọc chân không, lọc áp lực, hay lọc dưới áp suất;… Trong thực tế các hệ thống xử lý nước thải, người ta thường sử dụng các thiết bị làm việc gián đoạn như lọc hút, lọc ép chân không, và thiết bị làm việc liên tục như lọc hình trống, lọc đĩa,…[10]

Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt

Trong các quá trình làm sạch nước thải thường phải xử lý một lượng nước lớn, do đó người ta thường dùng các bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt Vật liệu lọc thường được sử dụng là cát thạch anh, than cốc, sỏi nghiền, than bùn, than gỗ,… Tùy thuộc loại nước thải cũng như điều kiện địa phương mà người ta lựa chọn các loại vật liệu lọc khác nhau

Thiết bị lọc chậm

Thiết bị lọc chậm được ứng dụng để lọc nước thải có cặn lơ lửng kích thước và tỷ trọng nhỏ Tùy thuộc hàm lượng các chất rắn lơ lửng trong nước thải cũng như yêu cầu làm sạch mà người ta điều chỉnh tốc độ lọc khác nhau Phương pháp này có ưu điểm là khả năng làm sạch cao tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là kích thước bể lớn, giá thành cao, làm sạch bùn khó và phức tạp

+ Thiết bị lọc nhanh

Thiết bị lọc nhanh có kết cấu: lớp trên có kích thước hạt lớn hơn lớp dưới

và vật liệu lọc thường gồm các loại vật liệu khác nhau ở dạng hạt như cát, than antraxit,… Trong thiết bị lọc nhanh các chất bẩn nằm lại trong môi trường lọc sẽ được tách ra nhờ quá trình rửa: Nước rửa được đưa từ dưới lên với tốc độ rửa vừa đủ lớn để nâng hạt cát lên ở trạng thái lơ lửng, khi đó các chất bẩn bã bám vào vật liệu lọc sẽ được giải phóng ra Tuỳ thuộc mức độ ô nhiễm của nước thải mà thời gian định kỳ phải rửa vật liệu lọc là khác nhau

1.1.1.2 Phương pháp hoá lý

Phương pháp hoá lý thường được sử dụng trong xử lý nước thải gồm có: đông - keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion và các quá trình tách bằng màng

a) Đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan Để tách được các chất đó một cách hiệu quả thường sử dụng phương pháp đông tụ và keo tụ Đông tụ (coagulation) là quá trình trung hoà điện tích các hạt rắn còn keo tụ (flocculation) là quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ [1, 118]

Trong tự nhiên, tuỳ theo nguồn gốc xuất xứ cũng như bản chất hoá học, các hạt cặn lơ lửng đều mang điện tích âm hoặc dương Khi thế cân bằng điện động của nước bị phá vỡ, các thành phần mang điện tích trái dấu sẽ kết hợp hoặc dính kết với nhau bằng lực liên kết phân tử và điện từ, tạo thành một tổ hợp các các phân tử, nguyên tử hoặc ion tự do gọi là các bông keo Theo thành phần cấu tạo người ta chia ra thành hai loại keo:

• Keo kỵ nước là loại chống lại các phân tử nước

• Keo háo nước là loại hấp thụ các phân tử nước như vi khuẩn, vi rút,…

Trong xử lý nước thải keo kỵ nước đóng vai trò chủ yếu

Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng Tuỳ thuộc vào các tính chất hoá lý, nồng độ các tạp chất trong nước,

pH, thành phần muối trong nước, chi phí,… mà chúng ta lựa chọn các chất đông tụ khác nhau Trong thực tế người ta thường sử dụng các chất đông tụ sau: AlR 2 R(SOR 4 R)R 3 R.18HR 2 RO; NaAlOR 2 R; AlR 2 R(OH)R 5 RCl; Kal(SOR 4 R)R 2 R.12HR 2 RO;

NHR 4 RAl(SOR 4 R)R 2 R.12HR 2 RO Trong đó AlR 2 R(SOR 4 R)R 3 R.18HR 2 RO được sử dụng rộng rãi nhất vì AlR 2 R(SOR 4 R)R 3 R.18HR 2 RO hoà tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 ÷ 7,5.[10]

b) Tuyển nổi

Tuyển nổi được phân thành 2 dạng chính:

Tuyển nổi tự nhiên

- Tuyển nổi áp lực cao

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất phân tán không tan, tỷ trọng nhỏ, các chất hoạt động bề mặt ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước, thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng dầu mỡ công nghiệp và các cặn huyền phù lơ lửng kích thước và tỷ trọng nhỏ

Ưu điểm của phương pháp này là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm trong một thời gian ngắn, thiết bị cấu tạo đơn giản, chi phí năng lượng thấp

Tuy nhiên tuyển nổi áp lực có nhược điểm là các lỗ mao quản trong kết cấu phân phối khí dễ bị tắc và khó đồng đều.Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu [10]

c) Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ có thể được sử dụng để loại các chất hữu cơ, vô

cơ hòa tan hoặc khử màu, đặc biệt là các chất độc với vi sinh vật hoặc các chất không chuyển hoá sinh học được Quá trình có thể được thực hiện trước hoặc sau xử lý sinh học

Quá trình hấp phụ được chia thành ba giai đoạn:

+ Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải đền bề mặt chất hấp phụ

+ Quá trình hấp phụ lên bề mặt tác nhân hấp phụ

+ Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (nếu có)

Trong xử lý nước thải các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, silicagel, một số vật liệu tổng hợp hoặc một số chất thải của sản suất như tro

xỉ, mạt sắt và các chất hấp phụ dạng khoáng chất như đất sét, keo nhôm

Quá trình làm sạch nước thải bằng hấp phụ được tiến hành ở điều kiện khuấy trộn mãnh liệt chất hấp phụ với nước, hoặc lọc nước thải qua lớp chất hấp phụ hay trong lớp lỏng giả trong các thiết bị làm việc gián đoạn và liên tục Quá trình hấp phụ có thể tiến hành hấp phụ một bậc hay nhiều bậc

Tuỳ thuộc mức độ ô nhiễm của nước thải cũng như thời gian hấp phụ

mà ta phải tái sinh chất hấp phụ khi chất hấp phụ đã bão hoà Đây là một công đoạn rất quan trọng trong quá trình hấp phụ Các chất bị hấp phụ có thể được tách ra khỏi than hoạt tính bằng quá trình nhả nhờ hơi nước bão hoà hay hơi quá nhiệt bằng khí trơ nóng Ngoài ra người ta cũng có thể sử dụng phương pháp trích ly bằng các chất hữu cơ có nhiệt độ sôi thấp và dễ chưng bằng hơi

nước như metanol; benzen; toluen;…[10]

d) Trao đổi ion và các quá trình tách bằng màng

Trong xử lý nước thải, phương pháp trao đổi ion và tách bằng màng đóng vai trò quan trọng trong một số trường hợp cụ thể Tuy nhiên, các phương pháp này ít được sử dụng cùng với xử lý sinh học

1.1 1.3 Phương pháp hoá học

Trong xử lý nước thải, các phương pháp hoá học thường dùng bao gồm: trung hoà, oxy hoá và khử Phương pháp này thường được sử dụng để khử các chất hoà tan, các vi sinh vật trong nước sau xử lý Phương pháp này có thể được dùng để xử lý sơ bộ trước hoặc sau xử lý sinh học như một phương pháp

hỗ trợ

a) Ph ương pháp trung hoà

Phương pháp trung hòa được sử dụng để điều chỉnh pH khi cần thiết

Có nhiều cách để điều chỉnh pH của nước thải

• Trộn lẫn nước thải axít với nước thải kiềm

Phương pháp này được sử dụng khi có hai dòng thải kiềm và axit Ưu điểm của phương pháp này là không tốn hoá chất để trung hoà, giá thành xử

lý thấp

• Bổ sung hóa chất trung hòa

Các tác nhân hoá học thường dùng để trung hoà nước thải axít: NaOH, KOH, NaR 2 RCOR 3 R, nước amoniac NHR 4 ROH, CaCOR 3 R, Ca(OH)R 2, R nhưng tác nhân phổ biến và rẻ nhất là sữa vôi 5-10 %, tiếp đó là sôđa và NaOh ở dạng phể thải Ngược lại, nước thải kiềm thường được trung hoà bằng các axít: HR 2 RSOR 4 R, HCl, tuy nhiên người ta thường sử dụng axít sunfuric do giá thành rẻ, ít độc

và các axít khác khi trung hoà sẽ tạo các muối gây ức chế đối với vi sinh vật, hay tạo các hợp chất của clo gây độc vi sinh vật Ngoài ra, khi lựa chọn các tác nhân trung hoà cần tính đến khả năng tạo cặn.[10]

• Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

Cho dòng thải chảy qua các lớp vật liệu như manhêtit (MgCOR 3 R), đôlômit, đá vôi, đá phấn, đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro hay dùng các vật liệu này làm vật liệu lọc Phương pháp này được sử dụng khi nước thải là nước axít và có nồng độ axít không vượt quá 1,5 mg/l

• Trung hoà bằng các khí axít

Ở các nhà máy có khí thải chứa COR 2, RSOR 2 R, NOR 2 R, NR 2 ROR 3 R, và nước thải kiềm thì một trong những phương pháp vừa hiệu quả và kinh tế để trung hoà nước thải là dùng khí thải trên để trung hoà Mặt khác phương pháp này còn làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại

b) Ph ương pháp oxy hoá và khử

Ph ương pháp oxy hoá

Phương pháp oxy hoá được áp dụng khi các tạp chất bẩn gây ô nhiễm trong nước thải khó hoặc không thể tách bằng các phương pháp khác Trong quá trình oxy hoá, các chất độc hại trong nước thải bị oxy hoá thành các chất

ít độc hơn và tách ra khỏi nước Người ta có thể sử dụng các chất oxy hoá như clo ở dạng khí và hoá lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permangannat kali, bicromat kali, HR 2 ROR 2 R, oxy của không khí, ozôn,…

Ph ương pháp khử

Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử và được áp dụng khi nước thải chứa các hợp chất của thủy ngân, asen, crom,… Tuỳ thuộc vào mức

độ ô nhiễm của nước thải cũng như thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải mà người ta sử dụng các chất khử khác nhau Các chất khử thường được

sử dụng bao gồm: NaHSOR 3 R, FeSOR 4,… R[10]

1.1.2.Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học là quá trình sử dụng các vi sinh vật chuyển hoá các chất ô nhiễm (chủ yếu là các chất hữu cơ hoà tan) trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển nhờ đó mà các chất ô nhiễm trong nước thải được tiêu thụ và phân huỷ làm cho nước thải dần dược làm sạch Quá trình phân huỷ các chất hữu

cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Để thực hiện quá trình oxy hoá sinh hoá, theo quan điểm hiện đại người ta chia quá trình xử lý sinh học thành bốn giai đoạn chính:

• Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử;

• Di chuyển các cấu tử ô nhiễm qua màng tế bào nhờ quá trình thẩm thấu;

• Quá trình trao đổi chất trong tế bào vi sinh vật;

• Quá trình di chuyển sản phẩm trao đổi chất qua màng tế bào vi sinh vật

ra ngoài

Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học có ưu điểm là xử lý triệt để, thân thiện với môi trường (không gây tồn dư hoá chất độc hại),… Khi tiến hành xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học muốn đạt hiệu quả cao cần chú ý là trong nước thải phải có hàm lượng các chất hữu cơ hoà tan cao (BOD ≥ 1/2COD), không có chất độc đối với vi sinh vật, pH của nước thải ở ngưỡng điều chỉnh được, độ nhớt của nước thải thấp,

Trong thực tế các quá trình sinh học xử lý nước thải ngày càng được ứng dụng rộng rãi và quá trình xử lý được thực hiện trong điều kiện tự nhiên hay nhân tạo tùy thuộc vào thành phần, tính chất, vị trí địa lý,… mà chúng ta

áp dụng Trong khuôn khổ luận văn này chỉ xin đề cập đến các quá trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo

Dựa vào phương thức hô hấp của vi sinh vật mà quá trình xử lý sinh học được chia thành 2 dạng chính:

• Xử lý hiếu khí

• Xử lý yếm khí

1.1.2.1 Xử lý sinh học hiếu khí

Phương pháp xử lý hiếu khí được thực hiện nhờ quá trình oxy hóa các chất

ô nhiễm trong nước thải bằng các vi sinh vật hô hấp hiếu khí, các nguyên sinh

vật Cơ chế của quá trình xử lý trong các hệ thống xử lý sinh học hiếu khí được thực hiện nhờ các phản ứng sau:

• Oxy hoá các chất hữu cơ không chứa nitơ

CR x RHR y ROR z R + (x+y/4-z/2)OR 2 R xCOR 2 R + y/2HR 2 RO

• Oxy hoá các chất hữu cơ có chứa nitơ

CR x RHR y ROR z RN + (x+y/4+x/3+3/4)OR 2 R xCOR 2 R + (y-3)/2 HR 2 RO + NHR 3 R + SK

NOR 2 RP -

PR RNOR 3 RP

-

• Tạo sinh khối vi khuẩn từ các hợp chất hữu cơ

CR x RHR y ROR z R + NHR 3 R + n(x+y/4-z/2-5)OR 2 R CR 5 RHR 7 RNOR 2 R + n(x-5)COR 2 R + 4)HR 2 RO

n/2(y-• Oxy hoá sinh khối (quá trình tự huỷ của vi sinh vật)

CR 5 RHR 7 RNOR 2 R +5OR 2 R 5COR 2 R + NHR 3 R + 2HR 2 RO + SK mới

NOR 3 RP

Trong thực tế cần khống chế lượng sinh khối tạo thành (≈20 ÷ 25%) thì quá trình xử lý mới có hiệu quả

-Các chủng vi sinh vật thường dùng trong các hệ thống xử lý sinh học hiếu khí cần có hoạt lực cao, kích thước lớn giúp cho quá trình lắng dễ dàng

Các chủng vi khuẩn hô hấp hiếu khí thường gặp: Aerobacter aerogenes,

Pseudomonas putida, Pseudomonas stuzeri, Nitrobacter vinogradski, Flavobacterium, Alealigenes Một số chủng vi khuẩn hô hấp tuỳ tiện thường

gặp: Cellulomonas, Rhodopseudomonas, Nitrosomonas spec Ngoài ra các

nguyên sinh vật cũng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải bằng

phương pháp sinh học hiếu khí, điển hình là hai nhóm: Ciliatae (trùng tơ) và trùng roi Flagellatae.[14]

Xử lý sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải được thực hiện với hai dạng thiết bị chính là: Hệ thống aeroten và lọc sinh học

và vô cơ dễ lắng Trong nhiều trường hợp chúng ta có thể trích một phần khí vào bể điều hòa để đảo trộn và xử lý sơ bộ Sau khi qua bể điều hòa, nước thải được bơm sang bể aeroten, tại đây diễn ra quá trình oxy hóa các hợp chất hữu

cơ nhờ các vi sinh vật tồn tại dưới dạng bông sinh học lơ lửng Bể Aeroten được cấp khí ở đáy thiết bị nhờ hệ thống phân phối khí hoặc được khuấy trộn bằng hệ thống cơ học Quá trình cấp khí nhằm cung cấp oxy cho quá trình oxy hóa của vi sinh vật đồng thời đảo trộn tạo độ đồng nhất trong thiết bị Nước sau xử lý tự chảy sang bể lắng thứ cấp để tách bùn Nước trong qua máng thu, được khử trùng và thải ra nguồn tiếp nhận Bông bùn lắng xuống đáy bể lắng thứ cấp, một phần được tuần hoàn trở lại bể aeroten, phần còn lại được bơm sang bể xử lý bùn dư

Khi vận hành hệ thống Aeroten cần chú ý một số thông số sau:

• Thời gian lưu của bùn (ӨRBR): Là đại lượng biểu thị thời gian lưu của bùn trong hệ thống aeroten và được xác định theo công thức:[15]

B

θ =

T T

L L A A X V

X V X V

.

+

, ngày Trong đó:

S S b

R V n

) 1 ( −

ZRbR - Hệ số không hiệu quả của bùn (lượng bùn không tham gia vào quá trình oxy hoá); ZRbR= 0,1÷ 0,3

X – Hàm l ượng sinh khối, g/mP

3

P; mg/l;

k - Hệ số oxy hoá của bùn, g/kg sinh khối.1h;

• Chỉ số thể tích lắng của bùn (SVI): Là đại lượng biểu thị dung tích

lắng của 1 gam sinh khối khô và được xác định theo công thức:[14]

1000

X V SVI = L , ml/g

θ RnR - Thời gian lưu của nước, h;

Thông thương khi xxây dựng thi thể tích thực của bể (VR XD R) có thể xác định theo công thức: VR XD R = 1,1.VR A R

• Tải trọng riêng (TRRR): là đại lượng biểu thị khả năng oxy hoá của một đơn vị sinh khối trong thời gian một ngày và được xác định theo công thức:[14]

. A f

R V

V X

S S

b) Xử lý bằng hệ thống lọc sinh học

Lọc sinh học là phương pháp xử lý dựa vào quá trình oxy hoá các chất ô nhiễm trong nước thải nhờ các hệ vi sinh vật tạo màng bám trên bề mặt vật liệu lọc Các vi khuẩn có khả năng bám dính vào bề mặt vật rắn nhờ lớp nha bào do chính vi khuẩn tổng hợp ra Khi có đủ độ ẩm, chất dinh dưỡng là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy các vi khuẩn có khả năng sinh trưởng

và phát triển tạo màng sinh học trên bề mặt vật rắn Khi tiếp xúc với nước thải

và oxy, chúng sử dụng các chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải làm chất dinh dưỡng đồng thời làm sạch nước thải Sau một thời gian, màng sinh học dày lên hình thành hai lớp chính: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí lượng oxy khuếch tán lớn, lớp trong nhận được không khí ít hơn Cơ chế của quá trình lọc sinh học được mô tả trên hình 1.5 [9]

Xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học áp dụng cho loại nước thải giàu chất hữu cơ và có độ ô nhiễm thấp (BODR vào R< 300 mg/l)

Nước thải cấp vào hệ thống lọc sinh học có thể được phân phối theo nguyên tắc ngược hoặc xuôi chiều Dựa vào phương thức cấp nước thải vào

bể mà bể lọc sinh học được chia thành hai loại chính: Bể lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước và bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước

• Bể lọc sinh học có vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước (thiết bị vận hành theo nguyên tắc ngược chiều)

Trong bể lọc, vật liệu lọc được xếp sao cho diện tích bề mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước thải được hệ thống phân phối đều khắp trên bề mặt của lớp vật liệu Nước khi tiếp xúc với lớp vật liệu lọc chảy thành màng mỏng qua các khoảng trống trong vật liệu đi xuống dưới đồng thời tiếp xúc với màng sinh học trên bề mặt vật liệu lọc Các chất ô nhiễm được oxy hóa khi tiếp xúc với oxy của không khí được cấp từ đáy thiết bị Nhờ quá trình này, nước thải được làm sạch Khi lớp màng sinh học dày, lớp màng tróc ra khỏi vật liệu lọc và bị nước cuốn theo dòng chảy Trên bề mặt vật liệu lọc hình thành lớp màng mới Nước sau bể lọc sinh học

có thể chứa màng sinh học tróc ra nên cần được xử lý tiếp qua một bể lắng Khi thiết kế bể lọc sinh học cần lựa chọn vật liệu lọc có bề mặt riêng lớn,

độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ, có tính bền cơ lý, rẻ tiền và dễ kiếm

Bể lọc sinh học nhỏ giọt được phân loại theo tải trọng thuỷ lực hoặc tải trọng các chất hữu cơ với những đặc trưng được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Sự khác biệt giữa các dạng lọc sinh học [9]

Chiều cao lớp vật liệu m 1-3 0,9 - 2,4 (đá)

6 – 8 (nhựa tấm)

đá ong, đá cuội lớn

Đá cục, than cục, sỏi lớn, tấm nhựa

P/mP 2

• Bể lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

Nước thải được phân phối đều ở đáy bể lọc đồng thời được cấp khí Hỗn hợp khí nước đi từ dưới lên trên tiếp xúc với vật liệu lọc và được làm sạch nhờ hệ vi sinh vật bám dính trên vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy

ra quá trình khử BOD và oxy hóa NHR 4 RP

+

P thành NOR 3 RP

-P, ngoài ra lớp vật liệu lọc cũng có khả năng giữ lại cặn lơ lửng Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý được tách ở các công đoạn tiếp theo, nước sau xử có thể được khử trùng hoặc thải thẳng ra nguồn tiếp nhận tuỳ theo yêu cầu của từng loại nước thải Sau

một thời gian, lớp màng sinh học bám trên lớp vật liệu lọc cùng với các cặn lơ lửng trong nước thải được giữ lại trong các khoảng trống của vật liệu lọc sẽ làm tăng trở lực và làm giảm hiệu quả xử lý phải tiến hành quá trình rửa ngược Thời gian lọc hiệu quả phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm của nước thải

a) Cơ chế và tác nhân

Cơ chế và tác nhân của quá trình xử lý gồm 3 giai đoạn chính sau:

• Giai đoạn 1: giai đoạn thuỷ phân

Các hợp chất hữu cơ các hợp chất hữu cơ phân

phân tử lượng lớn tử lượng nhỏ

Trong giai đoạn này, các vi sinh vật có có hoạt lực Hydrolaza cao sẽ thủy phân các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn, có cấu trúc phức tạp thàmh các chất hữu cơ đơn giản có phân tử lượng nhỏ như: monosacarit, amino axit, axit béo tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho các vi sinh vật sinh trưởng và phát triển.[14]

• Giai đoạn 2: giai đoạn lên men các axít hữu cơ

Nhóm vi khuẩn lên men chuyển hoá các sản phẩm thủy phân thành các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ như: Axít formic, axit acetic, axít propionic, axit butyric… và các chất trung tính như rượu metanol, etanol,…

• Giai đoạn 3: giai đoạn lên men tạo khí metan

Giai đoạn các vi khuẩn tạo metan hóa thực hiện quá trình decacboxyl hoá

và khử COR 2 Rđể tạo khí metan

Khí metan được hình thành theo hai cơ chế:

+ Decacboxyl hoá các axit hữu cơ và các chất trung tính: 70% khí metan được tạo thành từ cơ chế này

R-COOH nCHR 4 R + mCOR 2 + Khử COR 2 R bằng HR 2 R, NADHR 2: R30% khíR Rmetan được tạo thành từ cơ chế này

COR 2 R + 8HP

+

P CHR 4 R + 2HR 2 RO Các vi khuẩn metan hoá có tính ưa nhiệt khác nhau:

- Nhóm vi khuẩn metan hoá ưa ấm : Methanobacterium,

Methanococcus, Methanosarcina

- Nhóm vi khuẩn metan hoá ưa nóng Methanobacillus,

Methanospirillium, Methanothrix

b) Các dạng xử lý yếm khí

• Thiết bị yếm khí tiếp xúc: Nước thải được trộn đều và liên tục với

bùn yếm khí tuần hoàn trong bể kín;

• Thiết bị yếm khí dang tấm đệm có dòng nước đi từ dưới lên hoặc từ trên xuống;

• Bể phản ứng vi sinh yếm khí dạng giả lỏng với các hạt lơ lửng Chất mang được cố định màng sinh học Nước thải chảy ngược từ đáy thiết bị;

• Thiết bị UASB: nước thải chảy ngược qua lớp bùn kỵ khí;

• Thiết bị lọc sinh học yếm khí đi qua lớp vật liệu lọc đã cố định: màng sinh học;

c) Một số thông số quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống xử lý yếm khí:

• Dung tích của bể (VRmR)

Dung tích của bể được xác định theo công thức:[14]

k

R V n

m

T

Q S S Q t

tRnR - thời gian lưu của nước thải, ngày;

Q – L ưu lượng nước thải, mP

• Thời gian lưu của nước thải (tRnR)

Thời gian lưu của nước thải được xác định theo công thức:[14]

R

R V n

S k X

S S t

.

• Thời gian lưu của bùn (tRBR)

Thời gian lưu của bùn được xác định theo công thức:[14]

n R

V

n B

t X b S S a

t X t

) (

tRnR – Thời gian lưu của nước thải, ngày;

a - Hệ số chuyển hoá thành sinh khối của BOD

b - Hệ số tự huỷ của bùn

• Hàm l ượng bùn tạo thành trong một ngày (∆X)

Lượng bùn tạo ra trong một ngày được xác định theo công thức:[14]

m R

a - Hệ số chuyển hoá sinh khối của BOD

VRmR – Dung tích chứa sinh khối, mP

( {

=c S S Q d

3Trong đó:

c - hệ số tạo khí CHR4R (c = 0,35 – 0,5);

d - Hệ số chuyển BOD thành sinh khối

1.2 HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ

LÝ NƯỚC THẢI Ở VIỆT NAM

Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có những bước tăng

trưởng đáng kể Quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá phát triển cả về chiều rộng lẫn chiều sâu Sản suất công nghiệp phát triển toàn diện, đặc biệt là công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm và hàng tiêu dùng, Nhờ đó, đời sống của người dân ngày càng được cải thiện và nâng cao

Hàng loạt các khu công nghiệp, khu chế xuất, nhà máy,… được hình thành.Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực đó, sản xuất phát triển đã gây phát sinh một lượng lớn nước thải, rác thải, khí thải góp phần làm cho môi trường bị ô nhiễm ngày một nghiêm trọng

Đặc biệt, vấn đề ô nhiễm nước mặt, nước ngầm ngày càng trở nên nghiêm trọng, nhất là ở lưu vực các sông nhỏ, kênh rạch trong nội thành, nội thị Nước thải đô thị hầu như chưa được xử lý trước khi thải ra môi trường

Theo thống kê sơ bộ trong báo cáo Hiện trạng môi trường 2005 của Cục môi trường chỉ có khoảng 4,26 % lượng nước thải được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường [3]

Đến năm 2005, mỗi ngày có khoảng 3.110.000 mP

3

P nước thải sinh hoạt

đô thị, bệnh viện và nước thải sản xuất xả trực tiếp vào nguồn nước mặt, gây

ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng không nhỏ tới sức khoẻ cộng đồng và gây mất mỹ quan đô thị và các khu dân cư.[3]

Để cải thiện và nâng cao chất lượng môi trường sống vì sức khoẻ của cộng đồng và mục tiêu phát triển bền vững Vấn đề xử lý chất thải nói chung

và nước thải nói riêng đã và đang trở thành mục tiêu cấp thiết hơn bao giờ hết

Tại Hội nghị Công nghệ Sinh học xử lý môi trường ASEM lần thứ nhất

tổ chức tại Hà Nội từ 24/09/2002 đến 27/09/2002, Bộ trưởng Bộ Tài nguyên

và Môi trường cho rằng, ngay từ những năm 1980, Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu và triển khai áp dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp và rác thải đô thị Những kết quả bước đầu cho thấy, phát triển công nghệ này là hướng đi phù hợp với quy mô, trình độ sản xuất

và khả năng tài chính của nước ta Vì vậy, trong những năm gần đây, cơ quan quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường đã phối hợp với các nhà khoa học nghiên cứu và ban hành một số cơ chế chính sách cũng như các hướng dẫn kỹ thuật nhằm khuyến khích, phát triển và áp dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực bảo vệ môi trường tại Việt Nam

Áp dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải đã và đang phát triển mạnh trên thế giới và đảm bảo được mục tiêu phát triển bền vững Tại Việt Nam, trong những năm qua đã có nhiều doanh nghiệp áp dụng công nghệ sinh học để xử lý nước thải Các công trình được thiết kế, chế tạo tại Việt Nam hoặc nhập từ nước ngoài Thực tế hoạt động cho thấy, ngoại trừ một số hệ thống xử lý nước thải của các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài, hầu hết các hệ thống xử lý nước thải đã được xây dựng và vận hành đạt hiệu quả chưa cao do nhiều nguyên nhân, trong đó có các nguyên nhân chủ yếu là: công nghệ lựa chọn chưa phù hợp, trình độ thiết kế, chế tạo, chất lượng thiết bị, trình độ công nhân vận hành, ý thức bảo vệ môi trường của chủ doanh nghiệp,…còn nhiều hạn chế

Trong khuôn khổ luận văn này, xin chỉ đề cập đến hiện trạng xử lý sinh học nước thải của một số ngành nghề điển hình có thể áp dụng công nghệ sinh học xử lý có hiệu quả cao như: một số ngành thực phẩm, chế biến thuỷ sản, sản xuất rượu, bia, nước giải khát,…

1.2.1 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất bia

Nước thải trong sản xuất bia nhìn chung là loại ô nhiễm nặng, chủ yếu

là các chất hữu cơ dễ phân hủy Nước thải của ngành công nghiệp bia có thành phần chính là đường, dextrin, rượu, axit hữu cơ, protein, cặn hữu cơ gồm các chất xơ (xelluloza, hemixelluloza), tinh bột,… Tỷ lệ BOD/COD vào khoảng 0,5 ÷ 0,7, tỷ lệ này đảm bảo cho việc xử lý bằng phương pháp sinh học là có hiệu quả

Hiện nay, ngoài một số ít các nhà máy được đầu tư thiết bị hiện đại nên làm giảm được đáng kể lượng chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất Hầu hết các nhà máy khác, đặc biệt là các cơ sở sản xuất nhỏ, mang tính tự phát, trang bị máy móc, thiết bị không đồng bộ dẫn đến việc không kiểm soát được các nguồn thải để khắc phục và xử lý [1]

Nước thải của các nhà máy bia có độ ô nhiễm khác nhau và biến động khá lớn Đặc trưng nước thải sản xuất bia thể hiện ở bảng 1.1

Bảng 1.2 Đặc trưng nước thải sản xuất bia [2]

COD mg/l 350 - 850 900 - 1900 1600 - 3000 BODR 5 mg/l 150 - 500 500 -1000 1200 - 1600

Lựa chọn dạng công nghệ sinh học nào: tự nhiên hay nhân tạo, kỵ khí hay hiếu khí,… tuỳ thuộc vào đặc trưng của nước thải và khả năng đầu tư của

STT Tên nhà máy Địa phương Công nghệ/

1.2.2 Hiện trạng xử lý nước thải sản suất nước ngọt

Nước thải của nhà máy sản suất nước ngọt bao gồm các nguồn thải chính sau:

- Nước thải từ công đoạn nấu đường và pha chế: nước thải nguồn này chủ yếu bị ô nhiễm do đường, dịch quả, axit hữu cơ, chất màu, hương vị và

COR 2 RP

- Nước làm mát: nước thải từ nguồn này dễ nhiễm rỉ sắt, cặn sắt, dầu

mỡ của máy

- Nước vệ sinh nhà xưởng, rửa máy móc, thiết bị Nước từ nguồn này bị

ô nhiễm khá nặng do nước ngọt trào ra, cấu bẩn còn lại trong các thùng, sàn nền,…

- Nước rửa chai: là dòng nước thải có độ ô nhiễm cao

Đặc trưng của nước thải trong công nghiệp sản xuất nước ngọt được thể

Bảng 1.4 Đặc trưng của nước thải sản xuất nước ngọt [2]

Theo bảng 1.4, tỷ lệ BOD/COD trong nước thải ngành sản xuất nước

ngọt vào khoảng 0,6 ÷ 0,8 Như vậy các chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật là rất cao Do đó, sử dụng phương pháp bùn hoạt tính hoặc phối hợp với phương pháp kỵ khí sẽ đem lại hiệu quả cao

Tải lượng ô nhiễm nước thải một số nhà máy sản xuất nước ngọt trình bày trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Tải lượng ô nhiễm nước thải tại một số nhà máy sản xuất nước ngọt [1]

STT Tên cơ sở công

nghiệp

Lưu lượng nước thải (mP

3

P/ngày)

Tải lượng ô nhiễm (mg/l)

SS BODR5 COD Nitơ

hữu cơ

P0R4RP

Bảng 1.6 Ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải sản xuất

Sinh học hiếu khí, 1200

Festi Nha Trang

Khánh Hoà Sinh học hiếu

khát Cocacola Minh khí 945 -1995, cột B

1.2.3 Hiện trạng xử lý nước thải chế biến thủy sản

Trong công nghiệp chế biến thuỷ sản nước thải phát sinh chủ yếu từ các công đoạn chính sau: rửa nguyên liệu, sơ chế, hoàn tất sản phẩm, vệ sinh nhà

xưởng, thiết bị,…tuỳ thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh khác nhau về thành phần, tính chất và lưu lượng Định mức

nước thải biến động lớn ở từng cơ sở và từng loại sản phẩm, tuy nhiên định mức trung bình là 10 – 20 mP

chưa có các biện pháp tích cực, chưa quan tâm đúng mức tới công tác bảo vệ môi trường

Theo số liệu điều tra về tình hình xử lý nước thải của Cục Kiểm tra Chất lượng và vệ sinh Thuỷ sản (Bộ Thuỷ Sản) đến hết năm 1994 chỉ có 13

cơ sở có hệ thống xử lý nước thải trên tổng số 178 cơ sở chế biến thuỷ sản đông lạnh, chiếm khoảng 7% Đến cuối năm 1998, đã có thêm 7 cơ sở và trong giai đoạn từ 1999 – 2002 thêm 24 cơ sở nâng tổng số lên 44 cơ sở sản xuất thuỷ sản có hệ thống xử lý nước thải đạt gần 17% trên tổng số 264 xí nghiệp đông lạnh của ngành chế biến thủy sản [7]

Đến năm 2004, toàn ngành có 103 cơ sở có hệ thống xử lý nước thải, chủ yếu tập trung ở khu vực miền Trung và một số tỉnh miền Nam Địa

phương có số lượng hệ thống xử lý nước thải cao là Khánh Hoà (15/22), Sóc

Trăng (6/7), Cần Thơ và Hậu Giang (8/13), An giang (3/5), Đà Nẵng (5/9), Bình Dương (5/7),… Một số địa phương như Tp Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Bến Tre, Bạc Liêu và một số tỉnh miền Trung đã có những chuyển biến tích cực về số lượng các hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản [7]

Thông tin tổng hợp về các hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản được trình bày trong bảng 1.7

Bảng 1.7 Thông tin tổng hợp về hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản theo vùng [7]

n ước Quảng Ninh

đến Quảng Trị

TT Huế đến Bình Thuận

P /ngày 2.800 9.250 23.152 35.182

4 Công suất

thực tế

m P 3

P /ngày 2.628 8.130 18.107 28.925

1.2.4 Hiện trạng xử lý nước thải ngành giết mổ gia súc

Nước thải từ hoạt động giết mổ gia súc là loại nước thải có độ ô nhiễm rất cao, BODR 5 R lênP Ptới 7.000 mg/l, COD khoảng 9.200 mg/l Thành phần chủ yếu gồm: các chất ô nhiễm hữu cơ (protein, lipit, axit amin, các hợp chất nitơ, các axit hữu cơ, mercaptan), hàm lượng chất béo và nitơ rất cao Tải lượng ô nhiễm của nước thải ngành giết mổ gia súc được thể hiện trong bảng 1.8

Bảng 1.8Tải lượng ô nhiễm nước thải từ giết mổ gia súc [2]

1.2.5 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất và chế biến tinh bột

Trong quá trình chế biến nông sản, nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình rửa nguyên liệu và chế biến Nước thải thường có hàm lượng các chất hữu cơ nguồn gốc tự nhiên cao ở dạng chất lơ lửng và ở dạng hoà tan

Hiện nay, hầu hết các cơ sở chế biến nông sản đặc biệt là sản xuất tinh bột và chế biến các sản phẩm từ tinh bột đều chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Đáng chú ý là nhiều cơ sở sản xuất ở các làng nghề sản xuất và chế biến tinh bột có công suất khá lớn, nước thải không được xử lý thải thẳng ra môi trường gây tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Nguyên nhân chủ yếu là do vấn đề bảo vệ môi

trường chưa được quan tâm đúng mức, phát triển sản xuất tự phát, manh mún

và thiếu quy hoạch

Do nước thải rất giàu các chất ô nhiễm như: tinh bột, xenlulose, pectin

và các chất khó phân huỷ hơn như hemixenlulose, lignin nên chỉ số COD rất cao Đây là loại nước thải giàu chất hữu cơ có thể xử lý bằng phương pháp sinh học Nước sau xử lý có thể được sử dụng vào mục đích tưới tiêu và nuôi trồng thuỷ sản Theo kinh nghiêm của một số nước đã làm thì sử dụng hệ thống ao (hồ) sinh học sẽ giảm được tới 30% đến 50% chi phí xử lý so với các công nghệ khác Tuy nhiên do nước thải có độ ô nhiễm rất cao, mặt bằng ở các cơ sở sản xuất đều rất hạn chế, vì vậy viếc xử lý nước thải sản xuất và chế biến tinh bột bằng hồ sinh học ở Việt Nam đã tỏ ra không hiệu quả gây bức xúc trong cộng đồng dân cư ở khu vực sản xuất [2]

1.2.6 Hiện trạng xử lý nước thải sản xuất mía đường

Công nghệ sản xuất mía đường sử dụng một khối lượng lớn nước cho các mục đích khác nhau Theo kết quả khảo sát của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ở 16 nhà máy cho thấy định mức tiêu hao nước biến động là 13 - 15 mP

Bảng 1.9 Lưu lượng và tải lượng ô nhiễm nước thải tại một số nhà máy đường [1]

STT Tên c ơ sở

công nghiệp

L ưu lượng

n ước thải (mP

3

P/ ngày)

Tải lượng ô nhiễm (mg/l)

SS BODR5 COD N hữu cơ

Hầu hết các cơ sở sản xuất mía đường quy mô nhỏ đều không xử lý nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Một số nhà máy sản xuất mía đường quy mô lớn cũng không xây dựng hệ thống xử lý nước thải, do kinh phí đầu tư lớn làm tăng giá thành sản phẩm Thực tế tình hình xử lý sinh học nước thải của một số nhà máy sản xuất mía đường được thể hiện trong bảng 1.10

Bảng 1.10 Tình hình xử lý sinh học một số nhà máy sản xuất đường [1]

suất

Tình trạng thực tế

1 Nhà máy đường

Bourbon Tây Ninh

Tây Ninh Sinh học hiếu khí

bùn hoạt tính lơ lửng, 1.800 mP

3

P/ngày đêm

Đạt TCVN 5945-1995, cột B

2 Công ty đường

Bình Định

Bình Định Sinh học hiếu khí

bùn hoạt tính lơ lửng, 1.500 mP

3

P/ngày đêm

Đạt TCVN 5945-1995, cột B

Không đạt TCVN 5945-