Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản

Nghiên cứu công nghệ thu hồi máu cá trong nước thải chế biến thuỷ sản.

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI MÁU CÁ TRONG NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN TẠI CÔNG TY TNHH XUẤT NHẬP KHẨU THỦY SẢN AN PHÁT-TIỀN GIANG

1 Khoa Công nghệ Sinh học và Môi trường, Trường Đại Học Lạc Hồng

Email: anhphanngoc87@yahoo.com.vn,miss_tran2187@yahoo.com

Tóm tắt:

Máu cá trong nước thải chế biến thủy sản là một nguồn phế liệu giàu protein, có thể thu hồi làm thức ăn gia súc, phân bón hữu cơ hoặc bổ sung dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi sinh vật nhưng nếu không thu hồi được thì lại ảnh hưởng rất lớn đến môi trường

Tuy nhiên, cho đến nay chưa có nhà máy chế biến thủy sản nào có công nghệ thu hồi lượng máu cá này Do vậy, trong nghiên cứu này, bằng phương pháp sử dụng nhiệt để kết tụ máu cá và phèn nhôm làm chất trợ lắng, chúng tôi cố gắng xác định các thông số tối ưu cho quá trình thu hồi máu cá từ nước thải nhà máy chế biến thủy sản

Kết quả nghiên cứu cho thấy, quá trình thu hồi cần được tiến hành ở nhiệt độ trên 60 0 C Khoảng pH tối ưu là 5.0 – 6.0 Kết tủa máu cá được thu hồi bằng phương pháp lắng lọc với sự trợ lắng của phèn nhôm ở nồng độ xử lý khoảng 20 mg/l trong thời gian lắng 30 phút Hiệu suất thu hồi máu cá đạt khoảng 70.08 -74.45 %, hiệu suất xử lý COD và BOD 5 đạt 70.03 -73.2%

Abstract:

Fish blood in wastewater of fishery processing plants is a rich source of protein, which can be recovered for animal feed, organic fertilizer or nutrient supplement to environmental microorganisms, as well as for environmental treatment

However, until now no suitable technologies have been available for the recovery of the fish blood In this study, based on the effect of temperature to coagulate the blood and aluminum sulfate to support the sedimentation process, experiments have been carried out to find optimal parameters for the recovery of fishery blood

It has been pointed out that the process should be conducted at about 60 0 C for the high recovery of protein blood By the way, the recovery of the blood is optimized in the pH range of 5.0 – 6.0 The precipitated blood could be easily settled down in the medium with aluminum sulfate concentration of 20 mg/l after 30 minutes The recovery efficiency could reach 70.08 - 74.45% and the equivalent COD, BOD 5 removal efficiency could reach 70.03 – 73.2%

Keywords: Blood water in fishery processing plants, recovery of protein.

1 GIỚI THIỆU

Hiện nay, ngành thuỷ sản là một

trong những ngành sản xuất đem lại giá trị

sản phẩm lớn cho xã hội, đóng góp đáng

kể sự tăng trưởng kinh tế cho đất nước

Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng không

ngừng sản lượng chế biến thủy sản, các

nhà máy này cũng thải ra một lượng phế phụ liệu khoảng 50- 60% khối lượng cá gồm đầu, xương, da và thịt vụn đến nay

đã được tận dụng để làm thức ăn cho chăn nuôi

Riêng máu cá là một nguồn phế liệu giàu protein cũng có thể thu hồi làm thức

ăn gia súc, làm phân hữu cơ hoặc bổ sung

dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy vi

sinh vật, nhưng cho đến nay tại các nhà

máy chế biến, máu cá hoàn toàn bị thải bỏ

theo đường nước thải nên làm tăng nồng

độ các chất ô nhiễm trong hệ thống xử lý

nước thải Chính vì thế, các nhà máy

không những tốn chi phí đầu tư quy trình

xử lý nước thải mà còn lãng phí một lượng

protein không nhỏ từ máu cá

Vì vậy, việc tách và thu hồi lượng

máu cá này không những có ý nghĩa về

mặt môi trường mà còn có lợi về mặt kinh

tế

Trong bài báo cáo này, trình bày kết

quả bước đầu về việc nghiên cứu sử dụng

nhiệt trong việc thu hồi máu cá

2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Nước thải được lấy từ bồn rửa máu

trong công đoạn cắt tiết - ngâm của dây

chuyền công nghệ sản xuất fillet cá tra tại

công ty chế biến thủy sản An Phát-Tiền

Giang với các thành phần cơ bản được

trình bày ở bảng 1

Bảng 1: Một số chỉ tiêu cơ bản của nước

thải chế biến thủy sản

Các chỉ tiêu Đơn vị Số liệu

BOD5 mg/l 1500

COD mg/l 2700

Nitơ tổng mg/l 255

Nhiệt độ 0C 28

2.2 Trang thiết bị nghiên cứu

- Bộ điều nhiệt

- Máy sấy

- Máy đo pH

- Máy đo COD

- Bơm chân không

- Bộ lọc hút chân không

- Cân phân tích 4 số lẻ

2.3 Phương pháp nghiên cứu

a Quá trình nghiên cứu

Hình 1: Quá trình thu hồi máu cá trong

nước thải chế biến thủy sản

b Phương pháp nghiên cứu

9 Phương pháp nhiệt:

Dùng nhiệt độ để kết tủa máu cá trong nước thải chế biến thủy sản, kết hợp với phèn nhôm làm chất trợ lắng xác định hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất xử

lý COD

9 Phương pháp phân tích:

- Hiệu suất thu hồi máu cá:

100

o

m

m

H: hiệu suất thu hồi chất khô, %

m: khối lượng chất khô thu được, g

mo: khối lượng chất khô ban đầu, g

- Hiệu suất xử lý COD:

0 0

.100

H C

−

= , %

H: hiệu suất xử lý COD, %

C0: nồng độ COD ban đầu, mg/l C: nồng độ COD của nước thải sau quá trình lắng, mg/l

9 Phương pháp xử lý số liệu:

Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân tích kết quả được phân tích thống

kê bằng phần mềm Excel

Nước thải

Kết tủa máu cá Lắng – lọc kết tủa Sấy kết tủa

Xác định hiệu suất thu hồi máu cá và hiệu suất

xử lý COD

Nước sau lọc

3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Hàm lượng máu cá có trong

nước thải tại công đoạn cắt tiết- ngâm

rửa cá

Kết quả tỉ lệ thu hồi máu trên nguyên

liệu các tra còn sống như sau:

1 kg cá tươi nguyên liệu có 16,18

gam máu, tương đương với 7.6 gam chất

khô có 6.61 gam protein

3.2 Đặc trưng của nước thải

Bảng 2: Các đặc trưng hóa lý ban đầu của

nước thải chứa máu cá

Đặc trưng

hóa lý Đơn vị Kết quả

pH - 7.1 - 7.4

Tỷ trọng g/ml 1.0036

Chất khô w/w 0.3 - 0.5

Nitơ tổng g/l 0.48

Protein tổng g/l 3

Protein tổng % chất khô, %

w/w 86.885 Tro tổng % -

Qua phân tích ta thấy, hàm lượng

chủ yếu trong chất khô của máu cá trong

nước thải chế biến thủy sản là protein

Bảng 3: Đặc trưng nồng độ các chất ô

nhiễm của nước thải tại công đoạn cắt tiết

– ngâm rửa cá

Các chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

BOD5 mg/l 1500

COD mg/l 2700

SS* mg/l 120

Nitơ tổng mg/l 255

Phospho tổng* mg/l 20

Nhiệt độ 0C 28

Dầu mỡ, mg/l* mg/l 35

Tại công đoạn cắt tiết – ngâm rửa cá

thì chỉ số COD, BOD5 khá lớn Lượng

nước thải tại khâu này là 100 m3 (chiếm ¼

tổng lượng nước thải toàn nhà máy) thì ta

thấy đây là một trong những nguyên nhân

chính làm cho chỉ số COD, BOD5 trong nước thải tăng lên

3.3 Kết quả nghiên cứu 3.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Hình 2: Hiệu suất thu hồi chất khô tại các

nhiệt độ và thời gian khảo sát

Hình 3: Hiệu suất xử lý COD tại các nhiệt

độ và thời gian khảo sát

Nhận xét chung:

Hiệu suất thu hồi chất khô trong nước thải chứa máu cá càng cao thì hiệu suất xử lý COD càng hiệu quả Qua thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thu hồi máu cá chúng tôi chọn được khoảng nhiệt độ từ 50-650C, thời gian khảo sát từ 50 phút trở đi để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo

3.3.2 Ảnh hưởng của pH

Hình 3: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất

quá trình thu hồi máu cá

Nhận xét:

- Kết quả khảo sát tại pH = 5 thì hiệu

suất kết tụ cao nhất là 39.58% Ở giá trị pH

= 4 thì mức độ kết tụ khá thấp

Kết quả này cho thấy, khi pH thay

đổi dẫn đến thay đổi mức độ ion hóa và sự

tích điện trên bề mặt của các phân tử

protein, luôn thay đổi lực đẩy và lực hút

giữa các phân tử này và khả năng liên kết

với nước

- Ở khoảng pH 5-6 thì phần lớn máu

cá kết tụ có dạng hạt mịn (do khả năng

hydrat hóa của các phân tử protein trong

máu cá là thấp nhất nên chúng tập hợp lại,

kết tụ thành các hạt mịn), quá trình lắng

bắt đầu nhưng diễn ra rất chậm

Như vậy, khoảng pH thích hợp cho

quá trình kết tụ máu cá là 5-6

3.3.2 Ảnh hưởng của loại chất keo tụ

đến quá trình thu hồi máu cá

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Hiệu suất (%)

PAC Phèn nhôm Phèn sắt

Hình 4: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ

đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 500C

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

20 30 40 50 60 70 Thời gian (phút)

Hiệu suất (%)

PAC Phèn nhôm Phèn sắt

Hình 5: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ

đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 550C

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Hiệu suất (%)

PAC Phèn nhôm Phèn sắt

Hình 6: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ

đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 600C

58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80

Hiệu suất (%)

PAC Phèn nhôm Phèn sắt

Hình 7: Ảnh hưởng của loại chất keo tụ

đến hiệu suất thu hồi máu cá tại 650C

Nhận xét chung:

Như vậy, tại khoảng nhiệt độ khảo sát từ 50 – 650C ta thấy nhiệt độ càng tăng thì hiệu suất thu hồi càng cao Hiệu suất thu hồi cao nhất với chất keo tụ PAC đạt khoảng 77.26%, phèn nhôm khoảng 75.34

%, phèn sắt khoảng 75.04%

Chọn phèn nhôm KAl(SO4)2.12H2O làm chất keo tụ giúp cho quá trình lắng các hạt kết tủa máu cá Hiệu suất quá trình thu hồi cao nhất đạt khoảng 75.34%

3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất keo

tụ

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

Nồng độ phèn nhôm (mg/l)

Hình 8: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo

tụ đến hiệu suất thu hồi máu cá

67

68

69

70

71

72

73

74

75

Nồng độ phèn nhôm (mg/l)

Hình 9: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo

tụ đến hiệu suất xử lý COD

Nhận xét chung:

- Kết quả cho thấy khả năng trợ lắng

của phèn nhôm đối với máu cá trong nước

thải như sau: khi thay đổi nồng độ phèn

nhôm từ 10 – 50 mg/l thì hiệu suất thu hồi

chất khô khoảng 70.32 - 75.02 %, hiệu suất

xử lý COD khoảng 70.01 - 74.28%

- Khi nồng độ phèn nhôm là 20 mg/l,

tốc độ lắng đạt nhanh nhất, tạo nên lớp

dung dịch màu vàng nhạt sau thời gian

khảo sát 30 phút Kết quả này cũng có thể

do các phân tử phèn nhôm có khả năng hấp

phụ, tạo cầu nối để liên kết các hạt keo

protein trong máu cá đã kết tủa thành các

phân tử có kích thước lớn hơn và lắng

xuống Ngoài ra, phèn nhôm có độ

deacetyl hóa cao sẽ trung hòa điện tích của

các phân tử protein tích điện âm trong

dung dịch máu thải, giảm khả năng hydrat

hóa tập hợp lại và kết tụ (Piontti và cộng

sự, 1997; Zeng và cộng sự, 2008)

- Ở các mẫu có nồng độ phèn nhôm càng tăng lên thì tốc độ lắng không tăng lên và trạng thái dung dịch lắng đục dần

Vì nồng độ phèn nhôm cao làm tăng số điện tích cùng dấu, đẩy nhau tạo nên một mạng lưới keo cản trở quá trình lắng

Kết luận: chúng tôi sử dụng phèn

nhôm nồng độ 20 mg/l để làm chất trợ lắng trong quá trình thu hồi tủa máu cá

3.3.2 Kết quả mô hình thí nghiệm

Hình 10: Mô hình thu hồi máu cá

1 Bể chứa

2 Bộ gia nhiệt bằng năng lượng Mặt trời

3 Bể chứa nước sau gia nhiệt

4 Bể lắng

5 Bể thu nước sau lắng

1

3

4

5

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian trong ngày (giờ)

Nhiệt độ t, 0 C

Nhiệt độ không khí xung quanh (độ C) Nhiệt độ nước thải đạt được (độ C) Nhiệt độ nước thải đầu vào (độ C)

Hình 11: Nhiệt độ dòng nước thải đạt

được khi qua dàn ống chữ U

0

10

20

30

40

50

60

70

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian trong ngày (giờ)

Nhiệt độ (độ C)

Nhiệt độ không khí xung quanh (độ C) Nhiệt độ nước thải đạt được (độ C) Nhiệt độ nước thải ban đầu (độC)

Hình 12: Nhiệt độ dòng nước thải đạt

được khi kết hợp dùng điện năng và năng

lượng Mặt trời

65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

C)

Hiệu suất (%)

Hiệu suất thu hồi chất khô, % Hiệu suất xử lý COD, %

Hình 13: Hiệu suất thu hồi chất khô và

hiệu suất xử lý COD ở các nhiệt độ

Bảng 4: Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước

thải sau quá trình xử lý

STT Tên chỉ tiêu Kết quả

Hiệu suất

xử lý (%)

1 BOD5, mg O2/L 461 70.27

2 COD, mg O2/L 775 72.56

3 SS, mg/L 40 70.00

Mô hình thí nghiệm xây dựng đạt được hiệu suất xử lý trên 70 %

Chúng tôi đề xuất mô hình quy trình thu hồi máu cá cho công ty như sau:

1 Bình chứa

2 Thiết bị truyền nhiệt

3 Bể lắng ngang

4 Thiết bị đun nước nóng dùng năng lượng Mặt trời

4 Kết luận

Từ quá trình nghiên cứu chúng tôi thu

được một số kết quả ban đầu như sau:

Máu cá được kết tủa bằng phương

pháp nhiệt kết hợp với sử dụng chất trợ

lắng cho hiệu suất thu hồi đạt khoảng 70 -

72.13%

Các thông số cho quá trình thu hồi máu

cá là:

9 Khoảng nhiệt độ kết tủa: 600C –

650C

9 Thời gian lưu nước trong bể lắng:

30 phút

9 Nồng độ phèn nhôm 20mg/l

9 Khoảng pH thích hợp cho quá trình: 5 – 6

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Thanh Hải Nghiên cứu thu hồi protein máu cá từ quy trình chế biến cá tra Đại học

Bách Khoa, tháng 8/2006

[2] Một số tài liệu cung cấp từ Trung tâm tư liệu 79 Trương Định- Quận 1-TP.HCM

[3] Trường Đại học Thủy Sản Nha Trang Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong việc thu hồi

protein từ nước rửa sumiri

[4] Nguyễn Ngọc Lân Truyền nhiệt trong công nghệ môi trường Nhà xuất bản Khoa học Kĩ

thuật

Biên Hòa, ngày 5 tháng 01 năm 2010

PGS.TS Phan Đình Tuấn Phan Thị Ngọc Ánh

KS Phạm Đình Đạt Trần Thị Tuyết Anh

XÁC NHẬN CỦA KHOA CNSH – MÔI TRƯỜNG