1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây khi mà khoa học ngày càng phát triển thì sức
khỏe của con người cũng đang bị đe dọa bởi những căn bệnh hiểm nghèo. Điều
này có thể được giải thích bởi sự ô nhiễm môi trường ngày càng tăng. Trong đó
ngành Thủy Sản cũng là một trong những nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm của
môi trường, ảnh hưởng đến đời sống của động, thực vật và con người. Do đó vấn
đề người ta quan tâm là làm sao xử lý được nguồn nước thải làm giảm độ ô
nhiễm cho môi trường. Y thức được phần trách nhiệm của mình, ngành Thủy
Sản Việt Nam đã có những giải pháp cho vấn đề này. Tuy nhiên hiện nay do sự
phát triển mạnh của mặt hàng thủy sản do đó xử lý nước thải vẫn chưa được
quan tâm và đầu tư đúng mức.
Nhằm góp phần cho quá trình nghiên cứu xử lý nước thải chế biến thuỷ
sản bằng phương pháp sinh hoá. Tôi được khoa Chế Biến trường Đại Học Thủy
Sản giao cho đề tài: Chế tạo và vận hành thực nghiệm mô hình UASB xử lý
nước thải chế biến thủy sản.
Mục đích là làm quen với công việc nghiên cứu xử lý nước thải trên mô
hình tại phòng thí nghiệm, sau đó áp dụng vào thực tế sản xuất. Mặt khác giúp
sinh viên vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề thực tế.
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, được sự hướng dẫn tận tình
của thầy Nguyễn Phước Hòa và sự giúp đỡ của các thầy cô tại trung tâm CNSH
và môi trường, bộ môn hoá cơ bản của Trường Đại Học Thủy Sản đã giúp tôi
hoàn thành đồ án này. Do thời gian có hạn, kiến thức của bản thân tôi còn
nhiều hạn chế nên báo cáo này còn nhiều thiếu sót. Kính mong được sự giúp đỡ
của quý thầy cô và bạn bè đồng nghiệp
Nha Trang, 25/11/2005.
Sinh viên thực hiện.
Bùi Thị Phượng PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

thành các sản phẩm cấp thấp gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng ảnh hưởng
tới sức khỏe con người.
1.1.2. Lưu lượng nước thải ở một số xí nghiệp tại Nha Trang.
TT Cơ sở sản xuất Địa chỉ Mặt hàng chính
Lưu lượng
(m
3
/Ng. đêm)
1
Nha Trang Seafood
F17
Nha Trang Tôm, cá, mực, ghẹ… 400
2 Doanh nghiệp Việt Thắng Nha Trang Tôm, cá, mực, ghẹ…

70
3

Công ty thực phẩm Anh Đào

Nha Trang
Tôm, cá, mực, sò

100
4
XN Dịch vụ khai thác Thuỷ
Sản
Nha Trang Tôm, cá, mực, ghẹ

40
5
9
Công ty Trúc An

Khu công
nghiệp Suối
Dầu – Nha
Trang
Tôm, cá, mực 400

10

Công ty Hải Long
Khu công
nghiệp Suối
Dầu – Nha
Trang
Cá ngừ đại dương 200
1.2. Thành phần tính chất và đặc tính của nước thải
1.2.1. Thành phần tính chất của nước thải.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
4
Nước thải là hỗn hợp phức tạp trong đó chất bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ

sinh xử lý nước thải có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm và nguyên sinh
động vật.
- Vi khuẩn dạng nấm ( Fungi Bacteria ) có kích thước lớn hơn vi
khuẩn và không có vai trò trong quá trình phân huỷ ban đầu của chất hữu cơ
trong quá trình xử lý.
- Vi khuẩn dạng nấm phát triển thường kết thành lưới nối trên mặt
nước gây cản trở dòng chảy và quá trình thuỷ động học.
- Nguyên sinh động vật đặc trưng bằng một vài hoạt động trong quá
trình sống của nó thức ăn chính của nguyên sinh động vật là vi khuẩn cho nên
chúng là chất chỉ thị quá trình thể hiện hiệu quả xử lý của các quá trình xử lý sinh
học nước thải.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
5
1.2.2 Đặc tính của nước thải .
Giống như hầu hết các loại nước thải khác, nước thải trong chế biến thuỷ
sản chứa hỗn hợp các chất gây ô nhiễm, phần lớn là các chất hữu cơ. Mức độ gây
ô nhiễm phụ thuộc vào sự có măt của một số yếu tố quan trọng, nhất là phương
pháp chế biến và loại thuỷ sản đươc chế biến. Việc phân tích chi tiết đối với mẫu
thành phẩm không có ý nghĩa ( hoặc gần như không thực hiện được) đối với quá
trình xử lý nước thải. Người ta có thể thực hiện các phương pháp định lượng các
chất hữu cơ cũng như các thông số hoá lý cơ bản, vì đây là một thông số chính về
ô nhiễm nước.
Các thông số hoá lý cơ bản của nước thải chế biến thuỷ sản.
+ PH : độ pH tự nó không thể gây ô nhiễm nhưng đóng vai trò là một
thông số đặc trưng rất quan trọng, cho biết mức độ nhiễm bẩn và xác định sự cần
thiết phải điều chỉnh trước khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nước
thải từ các xí nghiệp chế biến thuỷ sản ít khi có tính axít, pH thường bằng 7 học
có tính kiềm do quá trình phân huỷ đạm và thải amoniac.
+ Hàm lượng chất rắn: tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng
quan trọng của nước thải. Nó bao gồm các chất rắn lơ lửng dạng keo và tan.

Phương trình tổng quát:

Chất hữu cơ +O
2

→
CO
2
+ H
2
O + Tế bào mới + sản phẩm cố định.
Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi
sinh vật sử dụng oxy hoà tan. Vì vậy việc xác định tổng lượng oxy hoà tan cần
thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là công việc quan trọng để đánh giá ảnh
hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD biểu thị lượng các chất hữu
cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật.
••Những hạn chế của phép phân tích BOD:
- Yêu cầu mật độ vi sinh vật trong mẫu phân tích phải đủ lớn và các vi
sinh vật bổ sung vào cần được thich nghi với môi trường.
- Khi chất thải có chứa các chất độc hại cần xử lý sơ bộ trước khi phân
tích, đồng thời cần chú ý giảm ảnh hưởng của các vi sinh vật Nitrat hoá
- Phép phân tích BOD không có giá trị cân bằng sau khi các chất hữu cơ
hoà tan trong dung dịch đã bị sử dụng.
- Chỉ đo được hàm lượng các chất hữu cơ có thể bị phân huỷ bằng con
đường sinh học.
- Thời gian phân tích quá dài, sau năm ngày mới có kết quả.
+ Nhu cầu oxy hoá học (COD):
chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị
hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải bị oxy hoá bởi chất oxy hoá và mức độ ô
nhiễm nước tự nhiên.

7
2-
dư được chuẩn độ bằng dung dịch FAS (Fe(NH
4
)
2
(SO
4
)
2
)
và sử dụng dung dịch Feroin làm chất chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm khi
dung dịch chuyển tử màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt theo phản ứng sau:

6Fe
2+
+ Cr
2
O
7
2-
+ 14H
+

→
6Fe
3+
+2Cr
3+
+ 7H

3
tự do là sản phẩm phân huỷ các chất Protein. Nitơ
không những gây ra các vấn đề phù dưỡng môi trường sinh thái vựa nước mà chỉ
tiêu N-NO
3
trong nước cấp sinh hoạt vượt quá 45mg NO
3
/l cũng có thể gây ra
mối đe doạ nghiêm trọng đối với sức khoẻ con người.
+ Hàm lượng phospho.
Phospho tồn tại trong nước thải ở các dạng như: Orthophosphate (PO
4
3-
,
HPO
4
2-
, H
2
PO
4
-
, H
3
PO
4
) hay polyphosphate và phosphate hữu cơ. Đây là một
trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, gây ô nhiễm và góp phần
thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thuỷ vực. Phospho là một chỉ tiêu có ý
nghĩa quan trọng trong cấp nước để kiểm soát sự hình thành cặn rỉ, ăn mòn và xử

3
, SO
4
2-
, NO
3
-
, PO
4
3-
, các kim
loại nặng. Trong đó đặc biệt NO
3
-
, PO
4
-
là môi trường dinh dưỡng cho tảo, rong
phát triển. Nếu với nồng độ cao sẽ dẫn đến hiện tượng”nở hoa” trong thuỷ vực (
hiện tượng phiêu sinh thực vật tăng đột ngột nhày nhụa cho thuỷ vực). SO
4
2-
gây
nhiễm mặn, nước phèn chua làm giảm năng lực nuôi trồng thuỷ sản. NH
3
và
muối NH
4
+
làm hư hỏng các vật dụng bằng đồng thau và hợp kim đồng.

CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ
KỴ KHÍ.

2.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình.
Xử lý sinh học nước thải thực chất là lợi dụng sự sống và hoạt động của
các vi sinh vật để thực hiện các dạng phân hủy khác nhau. Sự phân hủy chất hữu
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
12
cơ thường kèm theo sự thoát khí dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra.
Nhiệm vụ của công trình kĩ thuật xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là
tạo điều kiện sống và hoạt động tốt nhất cho các vi sinh vật để phân hủy các chất
hữu cơ được nhanh chóng.
2.2. Quá trình sinh học trong điều kiện kị khí.
Quá trình sinh học trong điều kiện kị khí là quá trình phân hủy các chất

ngăn cản pH giảm xuống dưới 6,2.
+ Nhiệt độ của nước thải từ 27
0
C – 38
0
C.
+ Có đủ chất dinh dưỡng theo tỉ lệ COD: N: P là 350: 5: 1.
2.3. Sơ lược hệ vi sinh vật trong nước thải.
- Phần lớn vi sinh vật xâm nhập vào nước là từ đất, phân, nước tiểu, các
nguồn thải từ bụi trong không khí rơi xuống. Số lượng và chủng loại vi sinh vật
trong nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhất là những chất hữu cơ hòa tan trong
nước; hàm lượng N, P; các chất độc; tia tử ngoại; pH môi trường là những yếu tố
quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Nước càng bẩn, càng
nhiều chất hữu cơ, nếu thích nghi được thì sự sinh trưởng và phát triển của vi
sinh vật càng nhanh.
- Trong nước có rất nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc,
xoắn thể, xạ khuẩn, virut, thực khuẩn thể, nhưng chủ yếu là vi khuẩn.
Nói chung trong nước, số vi sinh vật không sinh bào tử chiếm ưu thế (gần
87% ), còn trong bùn số vi sinh vật bào tử lại chiếm ưu thế ( gần 75% ).
- Nước sông luôn thay đổi theo dòng chẩy. Vì vậy, hệ vi sinh vật và số
lượng vi sinh vật luôn thay đổi. Ơ vùng gần thành phố nước sông có số lượng vi
sinh vật lớn, còn ở phía xa thành phố chúng lại giảm số lượng nhanh. Điều này
được giải thích, vì ở nước sông ở gần thành phố được nhận một lượng nước thải
từ nước sinh hoạt của dân cư, cống rãnh đô thị, rác chứa nhiều cặn bã hữu cơ
kèm theo một số lớn vi sinh vật. Dòng sông càng chảy, càng bị pha loãng nên khi
xa thành phố lượng chất hữu cơ giảm dần và như thế các chất dinh dưỡng vi sinh
vật ngày càng cạn kiệt. Bên cạnh đó vi sinh vật còn bị tiêu diệt bởi ánh sáng mặt
trời có tia tử ngoại, vi sinh vật đối kháng, nguyên sinh động vật ăn vi sinh vật,
thực khuẩn thể dung giải vi sinh vật.
Nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt và nước thải của các xí nghiệp

0
C.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
15
2.3.2. Siêu vi khuẩn và thực khuẩn thể (virut và bacteriophage).
Siêu vi khuẩn là những sinh vật cực nhỏ( có kích thước vào khoảng 20-
100nm), chỉ có thể nhìn thấy ở dưới kính hiển vi điện tử. Chúng là tác nhân gây
ra nhiều bệnh hiểm nghèo cho con người, động vật và thực vật. Virut không thể
sống độc lập mà phải kí sinh vaò tế bào chủ và lúc đó mới thể hiện đặc tính sống
của mình.
Virut có phần chính ở giữa là một axit nucleic (AND hoặc ARN) thường
là ARN. Phần ngoài là vỏ capsule. Nếu virut lớn còn có thêm vỏ ngoài. Vỏ giữ
chức năng bảo vệ có cấu tạo bằng một loại protein đặc biệt. Phần axit nucleic bên
trong rất quan trọng, nó giữ vai trò di truyền khi vào tế bào chủ, phần này quyết
định việc tổng hợp nên các phần tử axit nucleic và vỏ bọc protein mới để phục vụ
cho sinh sản.
Mỗi virut có một loại tế bào chủ tương ứng. Virut bám vào tế bào chủ rồi
xâm nhập vào nội bào, phần axit nucleic được giải phóng ra khỏi vỏ bọc. Khi
virut đã ở trong tế bào chất, chúng nhanh chóng vào nhân để bắt đầu sinh sản. Ở
đây, vi khuẩn bắt tế bào vật chủ tổng hợp ra các axit nucleic mới theo khuôn axit
nucleic virut từ ngoài vào. Các nguồn vật liệu như: axit amin, các nucleotic và
nguồn năng lượng của tế bào vật chủ đều phải phục vụ cho nhu cầu của virut.
Trong nước thải thường có những vi khuẩn gây bệnh cho người và động
vật, kèm theo có cả những thực khuẩn thể tương ứng với từng loại vi khuẩn. Có
trường hợp các tế bào vi khuẩn chủ đã chết mà trong quá trình phân tích vi sinh
vật không phát hiện được nhưng thấy có thực khuẩn thể tương ứng người ta có
thể kết luận được sự có mặt của những vi khuẩn này có trong nước thải.
2.3.3. Nấm (fungi).
Gồm nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn có trong nước thải nhưng ít hơn vi
khuẩn. Những nhóm này phát triển mạnh trong vùng nước tù, chúng có kích

O hoặc tạo thành các loại khí khác (
CH
4
, H
2
S, N
2
, Indol, ).
Trong nước thải, các chất nhiễm bẩn chủ yếu là các chất hữu cơ hòa tan,
ngoài ra còn có các hợp chất hữu cơ ở dạng keo và phân tán nhỏ ở dạng lơ lửng.
Các dạng này tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn bằng cách hấp thụ hay là keo tụ
sinh học, sau đó sẽ xảy ra quá trình đồng hóa và dị hóa. Quá trình dị hóa là quá
trình phân giải các chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn, có cấu trúc phân tử là
mạch dài thành các hợp chất có mạch ngắn, có khối lượng thấp hoặc thành các
đơn vị cấu thành, có thể đi qua được màng tế bào và trong tế bào để chuyển vào
quá trình phân hủy nội bào ( hô hấp hay oxy hóa tiếp ) hay chuyển sang quá trình
đồng hóa.
Như vậy quá trình làm sạch nước thải gồm 3 giai đoạn sau:
- Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật.
- Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm
vào trong tế bào vi sinh vật.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
17
- Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng
hợp các vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.
Các giai đoạn này có mối liên quan với nhau rất chặt chẽ. Kết quả là nồng
độ các chất gây nhiễm bẩn nước giảm dần, đặc biệt là vùng gần tế bào vi sinh vật
nồng độ chất hữu cơ ô nhiễm thấp hơn vùng ở xa.
2.3.5. Sinh trưởng của vi sinh vật trong nước thải.
- Sự sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng kích thước, số lượng tế

X
2

X
f
T
1

2 3
3

45
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
18
Quá trình sinh trưởng chia làm 5 giai đoạn:
1. Giai đoạn làm quen của pha tiềm phát (pha lag).
2. Giai đoạn sinh sản theo cách phân đôi tế bào (theo cấp số nhân ) hay
pha logarit (pha số mũ- pha log).
3. Giai đoạn chậm dần (pha sinh trưởng chậm dần).
4. Giai đoạn ổn định (pha ổn định).
5. Giai đoạn suy giảm (pha suy vong hoặc pha nội sinh).
+ Giai đoạn làm quen:
Vi khuẩn vào môi trường chưa sinh sản ngay mà còn cần một thời gian
làm quen với môi trường, cần cảm quan tổng hợp các enzyme thích hợp với cơ
chất.
X= C
Tc

1
2
X
X
= µ
m
( t
2
– t
1
).
Thời gian sinh trưởng tg được xác định.
X
2
= 2X
1
→ tg =
m
µ
2log
=
m
µ
693,0
.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
19
+ Giai đoạn chậm dần:
Trong giai đoạn này cơ chất dinh dưỡng trong môi trường đã cạn
kiệt gần hết cùng với sự biến mất một hay vài thành phần cần thiết cho sự sinh

3
trong đó CH
4thường chiếm nhiều nhất. Ơ điều kiện lên
men yếm khí chuẩn CH
4
có thể đạt từ 65% - 75% tổng số khí tạo thành.
Phân huỷ kỵ khí có thể chia làm 6 quá trình:
1. Thuỷ phân polymer.
- Thuỷ phân các protein.
- Thuỷ phân polysaccharide.
- Thuỷ phân chất béo.
2. Lên men các amino và đường.
3. Phân huỷ kỵ khí các axit béo mạch dài và rượu.
4. Phân huỷ kỵ khí các axit béo dễ bay hơi ( trừ axit axetic ).
5. Hình thành khí metan từ axit axetic.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
20
6. Hình thành khí metan từ hydro và CO
2
.
6 quá trình này thường phân chia 4 giai đoạn.
Thuỷ phân: trong giai đoạn này dưới tác dụng của enzyme do vi
khuẩn tiết ra, các chất phức tạp và chất không tan như: polysaccharide, proteins,
lipids chuyển hoá thành các chất đơn giản hơn hoặc chất hoà tan như: đường, các
amino axit, axit béo.
Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thuỷ phân phụ thuộc vào pH, kích
thước hạt và đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất, chất béo thuỷ phân rất chậm.

kỵ khí, tải trọng tối đa không bị hạn chế bởi chất phản ứng như oxy. Nhưng trong
công nghệ xử lý kỵ khí, cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng.
- Duy trì sinh khối vi khuẩn càng nhiều càng tốt.
- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi khuẩn.
Khi đáp ứng 2 yếu tố trên, quá trình xử lý kỵ khí có thể áp dụng tải trọng
cao, có thể tóm tắt trên sơ đồ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
21
Sơ đồ cân bằng vật chất xảy ra trong điều kiện yếm khí.
Sơ đồ này mang y nghĩa tương đối vì không phải tất cả hợp chất hữu cơ
được chuyển hóa thành CH
4
mà còn khá nhiều hợp chất hữu cơ tồn tại trong
những sản phẩm trung gian và một phần không nhỏ được chuyển thành các loại
khí khác nhau. Một phần khác các chất hữu cơ không được phân hủy.
2.4.2. Các thiết bị kỵ khí và quá trình xử lý kỵ khí ứng với mỗi bể.
Xử lý yếm khí nước thải được chia ra những phương pháp khác nhau như
sau.

- Bể lọc kị khí dòng chảy ngược (UAF- Upflow Anaerobic Filter ).
- Bể lọc kị khí dòng chảy xuôi (ADF- Downflow Anaerobic Filter).
2.4.2.1. Bể lọc yếm khí có vật liệu lọc (AF).
Các bể lọc yếm khí không phải là hệ thống lọc cơ học mà là hệ thống lọc
sinh học trong điều kiện yếm khí. Trong các bể lọc này người ta đặt vào đó
những vật liệu được gọi là chất mang. Nhơ đó mà vi sinh vật sẽ bám vào và
không bị rửa trôi theo dòng chảy. Phương pháp này tỏ ra có hiệu quả cao vì khi
đó vi sinh vật không lắng xuống phía đáy bể. Toàn bộ vị trí vật chất hữu cơ có
trong bể được tiếp xúc với vi sinh vật nhờ đó phản ứng sinh hóa được xảy ra mạnh.
Nước thải có thể được cung cấp từ trên bể xuống và cũng có thể được
chuyển từ dưới ngược lên được mô tả trên hình sau.
a. Hệ thống nước đi từ dưới lên. b. Hệ thống nước đi từ trên xuống.

Bể lọc yếm khí có khả năng khử 70% - 90% BOD và nó có những
ưu nhược điểm sau.
+ Ưu điểm:
- Khả năng khử BOD cao.
- Thời gian lưu nước ngắn.
- Vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải.
- Tiến hành rất đơn giản.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2
3
- Ít tốn năng lượng.

- Thời gian lưu nước trong bể ngắn.
- Ít có nhu cầu năng lượng khi vận hành.
- Thu được CH
4
phục vụ cho nhu cầu về năng lượng.
- Cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
24
+Nhược điểm:
- Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn.
- Sự kiểm soát phân định các tầng hoạt động của bùn cũng như tính
chất kị khí của hệ thống.
Các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi
môi trường đặc biệt là khi chịu tác động cơ học.
2.4.2.3. Bể methan (bể khí sinh học).
Khi lên men vật chất có trong bể methan được biến đổi rất mạnh tạo ra
những lớp rất rõ theo chiều cao của bể methan. Khí được tạo ra do quá trình
chuyển hóa nhiều giai đoạn, lớp váng tập trung ở nơi phân cách giữa pha lỏng và
pha khí, nó thường ngăn cản lượng khí thoát ra từ pha lỏng sang pha khí. Do đó
trong vận hành bể methan cần phải làm giảm lượng váng này càng nhiều càng
tốt.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
25
Khi vận hành bể methan người ta thường lấy nước trong ra liên tục và bổ