Trường
Khoa……………….
………… o0o…………
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN
1
MỤC LỤC
Trường 1
Khoa……………… 1
MỞ ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình đổi mới, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước đang được đẩy mạnh. Bên cạnh những thành tựu kinh tế xã hội mang lại
do sự phát triển công nghiệp thì vấn đề môi trường cũng được đặt ra hết sức cấp bách.
Nếu không được giải quyết thỏa đáng và kịp thời thì sẽ đe dọa đến việc duy trì bền
vững nhịp độ tăng trưởng kinh tế, thậm chí còn làm chậm lại tốc độ tăng trưởng kinh
tế và làm nảy sinh các vấn đề xã hội.
Để đảm bảo phát triển bền vững, đi đôi với các biện pháp quản lý môi trường
như tiết kiệm nguyên liệu, cải tiến công nghệ - thiết bị, áp dụng công nghệ hiện đại,
công nghệ thân thiện với môi trường… thì việc xử lý nước thải sinh ra trong quá trình
sản xuất là rất cần thiết. Nếu không giải quyết tốt việc thoát nước và xử lý nước thải
của nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sẽ gây ô nhiễm đối với các nguồn nước dẫn tới
hậu quả xấu, gây tổn thất cho mọi ngành kinh tế. Trong đó các xí nghiệp chế biến
thực phẩm, nước thải có chứa một lượng chất hữu cơ lớn, gây ô nhiễm nặng cho các
nguồn tiếp nhận. Chế biến thủy sản là một ngành như vậy. Bên cạnh những mặt tích
cực của ngành tồn tại những mặt trái, đó là vấn đề môi trường của ngành gây ra. Khí
thải, chất thải rắn, nước thải nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì chính chúng là
nguyên nhân làm suy giảm chất lượng cuộc sống. Trong đó nước thải cần được quan
tâm giải quyết doo nước thải CBTS phát sinh với lượng lớn, có hàm lượng chất hữu
2
trong tình trạng sa sút kéo dài. Dạng công nghệ CBTS chủ yếu là sản xuất nước mắm
và sản phẩm khô với trình độ công nghệ lạc hậu, thủ công.
* Từ năm 1990 đến nay: công nghiệp CBTS không chỉ phát triển về số lượng
mà còn nâng cao về chất lượng với việc tăng cường đổi mới thiết bị công nghệ, áp
dụng các chương trình quản lý sản xuất nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về chất lượng
an toàn vệ sinh thực phẩm, đa dạng hoá sản phẩm. Từ đó làm cơ sở cho mở rộng thị
trường xuất khẩu và nâng cấp giá trị sản phẩm thuỷ sản. Qua các giai đoạn, ngành
thuỷ sản liên tục hoàn thành vượt mức toàn diện các chỉ tiêu kế hoạch Nhà nước giao
với tốc độ tăng trưởng trung bình năm từ 5-8% về sản lượng khai thác và từ 10-25%
về giá trị kim ngạch xuất khẩu. Đến năm 2005 tổng sản lượng khai thác đã đạt đến
2,95 triệu tấn, trong đó sản lượng khai thác tự nhiên là 1,76 triệu tấn và từ nuôi trồng
thuỷ sản là 1,19 triệu tấn [13,14].
Từ năm 1991, điểm nổi bật trong hoạt động CBTS là việc ứng dụng rộng rãi,
toàn diện công nghệ CBTS đông lạnh cả về số lượng và chất lượng trên phạm vi cả
nước với tốc độ tăng trưởng mạnh. Cơ cấu sản phẩm sẽ biến động theo chiều hướng
phát triển dạng sản phẩm nguyên con (IQF) có chất lượng cao từ 20% lên trên 50%
và đồng thời sản phẩm dạng khối (Block) từ 80% sẽ giảm xuống dưới 50%. Đồng
thời phát triển các dạng công nghệ có giá trị gia tăng lớn như: chế biến đồ hộp, sản
phẩm thuỷ sản ăn liền. Bên cạnh đó công nghệ sản xuất Agar quy mô công nghiệp
cũng đã thành công nên dạng công nghệ này có đầy đủ điều kiện để phát triển. Với
các dạng công nghệ CBTS truyền thống: nước mắm, sản phẩm khô, bột cá, nhìn
4
chung sản lượng sẽ tăng không đáng kể, duy trì ở mức ổn định và đảm bảo nhu cầu
tiêu thụ nội địa [13,14].
Như vậy ngành CBTS nói chung và CBTS đông lạnh nói riêng là lĩnh vực
mang lại giá trị xuất khẩu cao và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân. Nó không những đem lại nguồn lợi nhuận cao, đóng góp ngân sách cho nhà
nước mà còn giải quyết công ăn việc làm cho hàng nghìn người lao động, đặc biệt là
lao động nữ. Tuy ra đời muộn hơn so với các ngành công nghiệp khác, nhưng công
nghiệp CBTS đã có đóng góp to lớn cho nền kinh tế của Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh
o
-20
o
C, Block, IQF)
Sản xuất nước đá
Bảo quản nguyên liệu
(t
o
= 05
o
C)
Nước thải
Nước thải
Nước thải
Nước ngưng
Nước
Nước
Nước đá
Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng tươi
Đối với công nghệ CBTSĐL, nhu cầu sử dụng nguyên liệu thường dao động từ
1,4-3 tấn/ tấn sản phẩm đối với các loại: cá, tôm, mực, bạch tuộc. Lượng nước tiêu
thụ thường 30-80m
3
/tấn sản phẩm với chế độ dùng nước gần như liên tục trong suốt
quá trình chế biến sản phẩm [15].
1.2.2. Công nghệ chế biến đồ hộp:
Đặc điểm của công nghệ sản xuất đồ hộp thuỷ sản là yêu cầu rất khắt khe về
nguyên liệu: phải đảm bảo độ nguyên vẹn, thuộc loại “rất tươi”, kích thước tương đối
đồng đều, không được gầy và nhỏ.
6
Nước thải
Nước thải
Nước
Nước
Hơi nước
Làm mát (t
o
5
o
C)
Xếp khuôn, cấp đông
(dạng Block, IQF)
Nước đá
Nước ngưng
Xử lý: bóc vỏ tôm,
cắt khoanh mực,…
1.2.3. Công nghệ chế biến thủy sản khô và bột cá:
Nguyên liệu là các loại cá, tôm, ruốc, mực… không được chứa nhiều mỡ và
không đòi hỏi quá cao về độ tươi. Quá trình phơi khô được thực hiện ngoài trời và
trong trường hợp có mưa hoặc không có nắng thì có thể dùng quạt gió, bếp than, lò
sấy để làm khô sản phẩm.
7
Nguyên liệu dạng
tươi sống
Nguyên liệu dạng bán
sản phẩm đông lạnh
Nguyên liệu phối chế và
phụ gia (agar, nước dùng,
dầu mỡ, cà chua, gia vị…)
Phân loại – Rã đông, Rửa - Xử lý
CBTS khác. Quá trình sản xuất sử dụng nhiều loại hoá chất để xử lý nguyên liệu
trong điều kiện nhiệt độ cao với mục đích tách agar (sunfat polysacarit) ra khỏi rong
câu.
8
Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ chế biến bột cá theo phương pháp công nghiệp
Nguyên liệu: cá và phế liệu
Rửa nguyên liệu, loại bỏ tạp chất
Cắt nhỏ, hấp chín, ép nước
Sấy khô
Nghiền bột
Bao gói, bảo quản
Nước
Nước Nước thải
Nước thải
Hơi nước
Ngô, đỗ các loại
Sấy - nghiền
Phối trộn
Nước thải
Nguyên liệu (rong câu)
Rửa nguyên liệu, loại bỏ tạpchất
Xử lý kiềm (NaOH), rửa đến trung tính
Tẩy trắng (NaOCl), rửa sạch
Xử lý axit (CH
3
COOH), rửa đến trung tính
Nấu chiết, lọc trong
Để nguội đông
Ép và cấp đông để
tách nước
Nguồn phát sinh chất thải rắn sản xuất tập trung chủ yếu ở công đoạn xử lý
nguyên liệu và chế biến sản phẩm. Tùy thuộc vào chủng loại, giá trị sử dụng nguyên
liệu và mục đích chế biến mà các phế liệu thủy sản có thể là các loại: đầu, vỏ, xương,
da, nội tạng…
Ngoài phế liệu thủy sản, còn có thể có các thành phần chất thải rắn khác như:
giấy bao gói, túi PE, vỏ hộp cacton…từ đóng gói sản phẩm, tro xỉ từ lò hơi cấp nhiệt.
Đặc điểm chung của chất thải rắn:
Phế thải từ các nguyên liệu thủy sản có thành phần chủ yếu là các hợp chất
hữu cơ như protein, lipit, hydratcacbon… Ngoài ra còn chứa các thành phần khoáng
vô cơ, vi lượng như Ca, K, Na, Mg, P, S, Fe, Zn, Cu… và nước. Các vụn phế liệu
thủy sản dễ bị phân hủy bởi nhiều loại vi sinh vật làm phát sinh các hơi khí có mùi
khó chịu, độc hại như Metan, Amoniac, Indol, Scatol, Mecaptan, gây ô nhiễm môi
trường không khí và bất lợi cho sức khỏe con người.
Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại các xí nghiệp CBTS:
Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở CBTS quy mô công nghiệp đều đã thực hiện
các giải pháp phân loại thu gom theo đặc tính thành phần và nguồn phát sinh chất thải
rắn cho các mục đích: tận thu, tái sử dụng, đảm bảo yêu cầu an toàn vệ sinh thực
phẩm hoặc điều kiện thải bỏ.
Phế liệu thủy sản được thu gom và định kỳ đưa ra khỏi khu vực sản xuất, phân
loại và đưa vào tái sử dụng hoặc đưa ra ngoài để tránh tồn lưu gây mất vệ sinh, ô
nhiễm môi trường. Phần lớn phế liệu sản xuất được tận thu, bán cho các đơn vị có
nhu cầu sử dụng vào các mục đích: chế biến bột cá chăn nuôi, làm thức ăn gia súc,
9
phân bón cho cây trồng Các loại phế thải sản xuất khác như bao bì, túi nilon, vỏ
thùng, hộp,… cũng được thu gom riêng biệt và bán cho đối tượng thu mua phế liệu.
Đánh giá chung:
Tình hình quản lý chất thải rắn hiện tại về cơ bản không còn là vấn đề đáng lo
ngại đối với công nghiệp CBTS nhưng vẫn cần thiết phải có những giải pháp đồng
bộ, toàn diện để duy trì công tác ngăn ngừa, kiểm soát và sử dụng có hiệu quả nguồn
phế liệu thủy sản [12].
một lượng lớn nước thải trong quá trình sản xuất.
Tổng lượng nước thải công nghiệp CBTS ước tính trong năm 2004 vào
khoảng 27,1 triệu m
3
. Theo quy mô và cơ cấu sản phẩm, lượng nước thải từ CBTSĐL
lớn hơn rất nhiều so với các nhóm sản phẩm khác, chiếm tới 61,2% tổng lượng thải
và có đủ thành phần tính chất đặc trưng cho nước thải của ngành CBTS [12].
1.3.3.1 Nguồn phát sinh:
Nước thải sản xuất trong CBTS chiếm khoảng 85 – 90% tổng lượng nước thải
và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau:
- Nước rửa trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm
- Nước vệ sinh nhà xưởng, trang thiết bị, dụng cụ
- Từ các thiết bị công nghệ như: nước giải nhiệt, nước ngưng.
Tùy 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 có sự khác
biệt về thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước. Nước thải từ chế
biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản xuất agar được tạo ra gần
như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là từ xử lý nguyên
liệu và chế biến sản phẩm. Nước thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử
lý nguyên liệu. Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn
tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc. Riêng đối với
sản xuất bột cá, còn phát sinh một lượng nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao từ
công đoạn ép cá.
Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở CBTS thường chiếm từ 10 – 15% tổng lượng
nước thải, được phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho nhu cầu ăn, uống, tắm, rửa, vệ
sinh… của người lao động.
1.3.3.2 Thành phần ô nhiễm của nước thải CBTS:
Nước thải CBTS thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở
dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải. Nước
thải thường có mùi khó chịu, độc hại do quá trình phân hủy sinh học. Thành phần
2.1.1 Thành phần cấu thành nguyên liệu của ngành CBTS [16]:
Thành phần hóa học của nguyên liệu thủy sản quyết định đặc điểm, tính chất
của nước thải. Để đánh giá hiện trạng nước thải ngành CBTSĐL một cách đúng đắn,
cần tìm hiểu về tính chất nguyên liệu, các thành phần cấu tạo nên nguyên liệu thủy
sản.
Nước: chiếm tỷ lệ khá lớn 60 – 80% trọng lượng cơ thể động vật thủy sản và
tồn tại ở hai dạng chủ yếu là nước tự do và nước liên kết.
Protit: là thành phần chính trong tổ chức cơ thịt động vật chiếm từ 15 – 25%
trọng lượng phần thịt ăn được. Quá trình phân giải protit diễn ra rất nhanh dưới tác
dụng xúc tác đặc hiệu của các nhóm enzim. Ở các loại thủy sản, quá trình này diễn ra
rất nhanh khiến nguyên liệu dễ bị hư hỏng, ươn thối sau quá trình đánh bắt.
Lipit: trong cơ thể nguyên liệu thủy sản luôn luôn tỷ lệ nghịch với lượng nước
và thường dao động trong khoảng 0,7 – 8% phần thịt ăn được. Lipit không tan trong
nước, chứa nhiều axit béo không no, cấu tạo mạch dài, không đông đặc ở nhiệt độ
thường và dễ bị oxy hóa gây nên hiện tượng ôi hóa tạo ra các mùi khó chịu.
Enzim: ở động vật thủy sản có hoạt tính sinh học mạnh kết hợp với cơ thịt
mềm, lỏng lẻo, chứa nhiều nước do đó làm tăng khả năng phân giải gây ra dễ hư
hỏng, ươn thối sản phẩm và phát sinh các mùi độc hại.
Chất khoáng: khá phong phú, trong đó chiếm một lượng tương đối lớn là các
chất: Ca, P, Fe, Na, K, I, Cl. Vitamin chủ yếu là các loại A, D, B trong đó hàm lượng
vitamin A, D lớn hơn nhiều so với động vật trên cạn.
Nitơ: là một thành phần có trong chất chiết trong tổ chức cơ thịt các loại thủy
sản, khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi tanh, hôi thối như: Trimetylamin,
Amoniac, Ure, Sunfuahydro…
2.1.2 Sơ đồ dòng nước thải trong chế biến thủy sản đông lạnh:
Từ sơ đồ dòng thải mô tả trên hình 2.1, nhận thấy tất cả các quy trình CBTS đều sử
dụng nhiều nước. Lượng nước thải trong CBTS thường dao động mạnh, tùy thuộc
vào từng loại công nghệ sản xuất, chủng loại nguyên liệu chế biến, yêu cầu kỹ thuật
đối với mỗi nhóm, loại sản phẩm. Nhu cầu sử dụng nước trung bình chung từ 30 –
80m
túi PE, đóng hộp cacton)
Bảo quản sản phẩm
(-20
0
C)
+Nước rửa ngliệu và vệ
sinh công nghiệp
+Đá bảo quản, muối
+Clorin khử trùng
+Nước rửa ngliệu và vệ
sinh công nghiệp
+Clorin khử trùng
+Nước rửa ngliệu và vệ
sinh công nghiệp
+Clorin khử trùng,muối
+Nước cấp đông và vệ sinh
công nghiệp
+Clorin khử trùng
+Nước làm mát thiết bị
+Nước tách khuôn và vệ
sinh công nghiệp
+Nước cho giải nhiệt các
thiết bị hệ thống lạnh
+Nước thải lẫn cát sạn,
muối, nước đá, clorine
+Nước thải lẫn máu, nhớt,
dịch nội tạng, clorine và
lượng nhỏ CTR: da,
xương, vụn thịt…
+Nước thải lẫn máu, dịch,
Seaspimex
6 – 9 380 1100 1425 110 23
4 XN đông lạnh Nhà Bè 3,5 – 5 53 360 423 22 5
5 XN CBTSXK Cần Thơ 3 – 6 200 682 900 30 8
6 Công ty XNKTS An Giang 8 – 12 1028 900 - 40 10
7 Cty CBTSXK Nha Trang 4 – 6 420 533 810 54 17
8 Cty Animex Đà Nẵng 1 – 2 351 460 630 -
9 Xí nghiệp đông lạnh Huế 2 – 3 - 428 717 - -
10 Cty XNK TS Quảng Ninh 4 - 6 - - 1347 189 47
Từ tải lượng ô nhiễm của một số nhà máy nêu trên, nhận thấy nồng độ các chất
ô nhiễm trong nước thải thường không ổn định, phụ thuộc nhiều vào chủng loại
nguyên liêu, đặc tính sản phẩm, trình độ công nghệ và thiết bị, kỹ thuật chế biến, nhu
cầu sử dụng nước cũng như những đặc điểm riêng của từng cơ sở sản xuất. Mức độ
nhiễm bẩn theo các chỉ tiêu ô nhiễm dao động rất lớn. So sánh kết quả của các thông
số đánh giá ô nhiễm với TCVN 5945 – 2005 về giới hạn thông số và nồng độ chất ô
nhiễm trong nước thải công nghiệp áp dụng đối với nguồn loại B, cho thấy phần lớn
vượt giới hạn cho phép nhiều lần: SS từ 1 – 5 lần, BOD
5
3 – 18 lần, COD 2 – 14 lần,
N
ts
đến 1,8 lần, P
ts
đến 4,2 lần và hàm lượng dầu mỡ động vật đến 2,6 lần. Với tỷ lệ
BOD
5
/COD từ 0,6 – 0,7, cho thấy nước thải sản xuất tương đối thích hợp cho sự phát
triển của vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ.
2.2 MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NƯỚC VÀ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NƯỚC
THẢI TRONG CBTS:
2.2.4 Thay thế, cải tạo trang thiết bị và nhà xưởng theo hướng SXSH:
Cải tạo nâng cao hiệu suất các trang thiết bị chế biến và sử dụng phù hợp với
công nghệ sản xuất, tiết kiệm nguyên vật liệu.
16
Cải tạo hoặc lắp đặt mới hệ thống cung cấp nước đáp ứng được yêu cầu: riêng
biệt các mục đích sử dụng, phân phối nước đều, đảm bảo lưu lượng, áp lực cần thiết
và phải được kiểm soát bằng van, khóa và các thiết bị đo.
Cải tạo hoặc xây mới hệ thống thoát nước. Đường thoát nước trong các phân
xưởng được thiết kế sao cho: thuận lợi phân luồng các dòng thải có mức độ ô nhiễm
khác nhau, kín và thoát nước tốt.
17
CHƯƠNG 3
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ĐỀ
XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN
3.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Nước thải thường chứa nhiều tạp chất khác nhau. Mục đích của xử lý nước thải là
khử các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn ở mức chấp nhận được
theo các chỉ tiêu đã đặt ra. Để đạt được mục đích, ta phân biệt ba phương pháp xử lý
nước thải theo quy trình xử lý:
- Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
- Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý
- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
3.1.1 Phương pháp xử lý cơ học:
Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng để tách các chất không hoà tan và
một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao
gồm:
• Song chắn rác, lưới lọc: dùng để chắn giữ tất cả các tạp chất có thể
gây ra các sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm
đường ống hay kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm
việc thuận lợi cho cả hệ thống.
Cơ sở các phương pháp này là phản ứng hoá học, các quá trình hoá lý giữa
chất bẩn với hoá chất được cho thêm vào. Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương
pháp hóa học và hóa lý sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh
học. Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất
kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại.
Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Tùy
thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý
hóa học và hóa lý có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ
ban đầu của việc xử lý nước thải. Một số phương pháp xử lý phổ biến:
• Phương pháp oxi hoá khử: trong quá trình oxy hoá các chất độc hại
trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá
trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxi hoá chỉ
dùng được trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải
không thể tách bằng các phương pháp khác. Các phương pháp oxy hoá khử như: điện
giải, ozon hoá…
• Keo tụ: khi các tạp chất trong nước thải có kích thước nhỏ hơn 10
-
4
mm thì xử lý bằng các phương pháp cơ học khó có được hiệu quả cao và phải tốn rất
nhiều thời gian do vậy cần áp dụng phương pháp khác, đó là phương pháp keo tụ.
Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất , trong đó các hạt keo nhỏ
19
lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông
keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước bằng các biện
pháp lắng lọc hay tuyển nổi.
• Hấp phụ: dùng để tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước
bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn, phương pháp hấp phụ được
dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử
lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có nồng độ các chất đó rất nhỏ,
những chất này không thể phân hủy bằng phương pháp sinh học và thường có độc
- Phương pháp bùn hoạt tính
20
- Phương pháp lọc sinh học
- Phương pháp hồ sinh học
Trong các phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí trên thì việc áp dụng hồ
sinh học hiện đang có xu hướng giảm do đòi hỏi mặt bằng lớn và hiệu quả xử lý thấp.
Các công nghệ xử lý sinh học hiếu khí thường dùng được chỉ ra trên hình 3.1
2. Phương pháp yếm khí: là quá trình xử lý sinh học trong điều kiện không có oxy,
sử dụng các vi sinh vật yếm khí. Thường phương pháp xử lý này được áp dụng để lên
men, ổn định cặn và áp dụng cho nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao.
Phân hủy yếm khí có thể chia thành 3 giai đoạn:
- Thủy phân
- Lên men các axit hữu cơ
- Tạo khí metan
Ngược lại với quá trình hiếu khí, trong xử lý nước thải bằng phân hủy yếm
khí, tải trọng tối đa không bị hạn chế bởi chất phản ứng như oxy, nhưng trong công
nghệ xử lý yếm khí cần lưu ý đến hai yếu tố quan trọng:
- Duy trì sinh khối và vi khuẩn càng nhiều càng tốt
- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.
Các công nghệ xử lý sinh học yếm khí thường dùng được chỉ ra ở hình 3.2
21
Công nghệ xử lý SH yếm khí
Sinh trưởng
dính bám
Sinh trưởng
lơ lửng
Xáo trộn
hoàn toàn
Tiếp xúc
kỵ khí
bể lọc sinh học (bể biophin), bể làm thoáng sinh học (Aeroten)…Do các điều
kiện nhân tạo mà quá trình diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Quá trình
xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình
trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90-95% [].
Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các
loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền bệnh. Bởi vậy sau giai đoạn xử lý
sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào
môi trường.
Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên
một lượng bùn đáng kể. Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý
nước thải đều có mùi hôi thối khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng đợt I) và nguy
hiểm về mặt vệ sinh. Do vậy nhất thiết phải xử lý loại bùn thải đó.
3.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH
HỌC:
Do nước thải quá trình chế biến thủy sản chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ vì
vậy phương pháp xử lý chính để xử lý nước thải thủy sản là phương pháp sinh học.
Sau đây sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý sinh học.
3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sinh học yếm khí:
3.2.1.1Cơ sở lý thuyết:
Xử lý sinh học bằng phương pháp yếm khí là sử dụng các chủng vi khuẩn kỵ
khí để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy.
Tùy thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta phân loại quá trình này thành: lên
men rượu, lên men axit lactic, lên men metan… Những sản phẩm cuối của quá trình
lên men là cồn, các axit, axeton, khí CO
2
, H
2
, CH
4
.
- Giai đoạn 3: Lên men metan
Nhóm vi khuẩn metan hóa chuyển hóa các sản phẩm ở giai đoạn lên men axit tạo
thành khí metan.
Quá trình này có thể diễn ra theo hai cơ chế
- Đê cacboxyl hóa:
CH
3
-COOH
→
CH
4
+ CO
2
4CH
3
-CH
2
-COOH + 2H
2
O
→
7CH
4
+ 5CO
2
CH
3
-CO-CH
3
3
-COOH
CO
2
→
CH
4
+ H
2
O
Xử lý sinh học yếm khí là một trong những phương pháp xử lý sinh học nước
thải giàu chất hữu cơ có hiệu quả, thích hợp với loại nước thải có hàm lượng chất hữu
cơ cao. Tuy nhiên yêu cầu thiết bị cao, vận hành tương đối khó và sinh mùi khó chịu
là những hạn chế của phương pháp xử lý sinh học yếm khí.
3.2.2 Cơ sỏ lý thuyết của phương pháp sinh học hiếu khí:
3.2.2.1 Cơ sở lý thuyết:
23
Phương pháp này thực chất là thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu
cơ, các chất vô cơ có khả năng phân hủy sinh học được nhờ các vi sinh vật hô hấp
hiếu khí trong điều kiện có oxy.
3.2.2.2Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp hiếu khí:
Gồm ba giai đoạn
(a) Oxy hóa các chất hữu cơ:
(b) Tổng hợp để xây dựng tế bào:
C
5
H
7
NO
2
y
O
z
N + O
2
C
5
H
7
NO
2
+ H
2
O + CO
2
+ H
VSV
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2 5CO
2
+ NH
.
.
.
.
Vi sinh vật cần thời gian để thích nghi với môi trường và ở cuối giai đoạn này
vi sinh vật mới bắt đầu phát triển và khi đó các tế bào mới tăng về số lượng nhưng
chủ yếu kích thước tế bào phát triển còn số lượng tăng không đáng kể
X = X
0
,
0=
dt
dX
(X: sinh khối vi sinh vật, mg/l)
(b) Giai đoạn lũy tiến (BC) (giai đoạn tăng trưởng logarit)
Vi sinh vật phát triển theo hàm logarit và tốc độ tăng trưởng riêng đạt giá trị
cực đại. Trong suốt thời kỳ này các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi
thời gian sinh sản, khả năng thu nhận và đồng hóa thức ăn.
(c) Giai đoạn phát triển ổn đinh (CD) (giai đoạn cân bằng)
Số lượng tế bào VSV được giữ ở mức không đổi (số lượng tế bào mất đi bằng
số lượng tế bào mới sinh ra). Tính chất sinh lý tế bào vi sinh vật thay đổi,
cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt.
(d) Giai đoạn suy vong (DE) (giai đoạn tự chết)
Trong giai đoạn này tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần tốc độ chết vượt
xa tốc độ sinh sản.
để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra có hiệu quả thì ta phải
đảm bảo các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, các chất dinh dưỡng,
trong môi trường phải không có các chất độc, đảm bảo điều kiện tốt nhất cho
hệ vi sinh.
• Tốc độ tăng trưởng tế bào [2]:
X: nồng độ sinh khối vi sinh vật (mg/l)
• Sự tăng trưởng của tế bào và việc sử dụng chất nền [2]:
25
Tốc độ tăng
trưởng riêng
max
µ
2
max
µ
S
K
Nồng độ cơ chất
Copyright: Tài liệu đại học ©