Tải bản đầy đủ

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI THUỶ SẢN CỦA BỂ BÙN HOẠT TÍNH CÓ BỔ SUNG GIÁ THỂ VẬT LIỆU LỌC NỔI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THUỶ SẢN CỦA BỂ BÙN HOẠT TÍNH CÓ BỔ SUNG
GIÁ THỂ VẬT LIỆU LỌC NỔI
TSV2016-36
Thuộc nhóm ngành khoa học: Môi Trường

Cần Thơ, 12/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
THUỶ SẢN CỦA BỂ BÙN HOẠT TÍNH CÓ BỔ SUNG
GIÁ THỂ VẬT LIỆU LỌC NỔI
TSV2016-36

Sinh viên thực hiện: Dương Thị Cẩm Thu
Nữ
Nguyễn Thu Đông
Nữ
Dân tộc: Kinh
Lớp, khoa: Lớp MT1357A1, khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên
Năm thứ: 4/4
Ngành học: Kỹ thuật Môi trường
Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài: Dương Thị Cẩm Thu
Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Long Toản

Cần Thơ, 12/2016


DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
1. Dương Thị Cẩm Thu
2. Nguyễn Thu Đông


MỤC LỤC
PHẦN 1 MỞ ĐẦU........................................................................................................1
1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI Ở
TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.....................................................................................1
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước.....................................................................1
1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.....................................................................6
2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI THỦY SẢN..................................................6
3. TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG VÀ QUI
TRÌNH TÍCH HỢP TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH VÀ BÙN HOẠT TÍNH
(IFAS).................................................................................................................... 8
2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.......................................................................................19
3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI............................................................................................20
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................20
4.1 Phương tiện và thiết bị thí nghiệm.................................................................20
4.2 Các bước tiến hành thí nghiệm.......................................................................25
4.3 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu.......................................28


5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.....................................................30
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................................................32
1.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN
CÔNG TY TNHH HẢI SẢN VIỆT HẢI.................................................................32
Chương 2 XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU THÍCH HỢP CỦA BỂ IFAS.............43
Chương 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................52
3.1 KẾT LUẬN........................................................................................................52
3.2 KIẾN NGHỊ.......................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................54
PHỤ LỤC A KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU THÍ NGHIỆM SO SÁNH
KHẢ NĂNG XỬ LÝ CỦA BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG

BỂ IFAS....................................................................................................................... 57
PHỤ LỤC B KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH
THỜI GIAN LƯU CỦA BỂ IFAS...............................................................................58
PHỤ LỤC C CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH TRONG 2 THÍ NGHIỆM...................59
PHỤ LỤC D KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ANOVA..........................................................60


PHỤ LỤC E HÌNH ẢNH............................................................................................66


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Thành phần và tính chất của nước thải thủy sản...............................................8
Bảng 2. Thông số kỹ thuật của giá thể nhựa S20-4......................................................23
Bảng 3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu................................................................28
Bảng 4. Thành phần, tính chất nước thải Công ty TNHH Hải sản Việt Hải.................32
Bảng 5. Các thông số vận hành trong thí nghiệm với thời gian lưu 7 giờ....................34
Bảng 6. Nồng độ của nước thải trước và sau khi xử lý bằng mô hình bể IFAS và bể
bùn hoạt tính truyền thống...........................................................................................35
Bảng 7. Các điều kiện vận hành của bể bùn hoạt tính truyền thống và bể IFAS..........36
Bảng 8. Các điều kiện vận hành của bể lắng của bể bùn hoạt tính và của bể IFAS......37
Bảng 9. Hiệu suất xử lý của bể IFAS và bể bùn hoạt tính truyền thống.......................39
Bảng 10. Các thông số vận hành trong thí nghiệm với thời gian lưu 6 giờ và 7 giờ....43
Bảng 11. Nồng độ của nước thải trước và sau khi xử lý bằng mô hình bể IFAS với thời
gian lưu 6 giờ và 7 giờ.................................................................................................44
Bảng 12. Các điều kiện vận hành của bể IFAS ở thời gian lưu nước 6 giờ và 7 giờ....45
Bảng 13. Các điều kiện vận hành của bể lắng của bể IFAS ở thời gian lưu 6 giờ và 7
giờ................................................................................................................................ 46
Bảng 14. Hiệu suất xử lý nước thải thủy sản giữa bể IFAS với thời gian lưu nước 6 giờ
và 7 giờ........................................................................................................................ 47


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra....................................2
Hình 2. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty Chế biến cá tra và cá basa..................3
Hình 3. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty Chế biến thủy sản 03..........................5
Hình 4. Mặt bằng bể bùn hoạt tính và bể lắng.............................................................22
Hình 5. Mặt cắt đứng bể bùn hoạt tính và bể lắng.......................................................22
Hình 6. Mô hình thí nghiệm.........................................................................................23
Hình 7. Giá thể nhựa S20-4.........................................................................................24
Hình 8. Thí nghiệm so sánh khả năng xử lý của bể bùn hoạt tính truyền thống và bể
IFAS............................................................................................................................. 26
Hình 9. Xác định thời gian tồn lưu ngắn nhất của bể IFAS..........................................27
Hình 10. Vị trí lấy nước thải........................................................................................30
Hình 11. Mô hình bể bùn hoạt tính và bể IFAS............................................................38
Hình 12. Nồng độ SS, BOD5 và COD trước và sau xử lý bằng mô hình bể IFAS và bể
bùn hoạt tính truyền thống...........................................................................................39
Hình 13. Nồng độ TKN, Ni-trát, Tổng ni-tơ và Tổng phốt-pho trước và sau xử lý bằng
mô hình bể IFAS và bể bùn hoạt tính truyền thống......................................................41
Hình 14. Nước thải thủy sản trước và sau khi xử lý bằng mô hình bể IFAS và bể BHT
ở thời gian lưu 7 giờ.....................................................................................................42
Hình 15. Mô hình bể IFAS...........................................................................................47
Hình 16. Nồng độ SS, BOD và COD trước và sau khi được xử lý bằng mô hình bể
IFAS với thời gian lưu 6 giờ và 7 giờ..........................................................................48
Hình 17. Nồng độ TKN, Ni-trát, Tổng ni-tơ và Tổng phốt-pho trước và sau khi được
xử lý bằng mô hình IFAS với thời gian lưu 6 giờ và 7 giờ...........................................49
Hình 18. Nước thải thủy sản trước và sau khi xử lý bằng mô hình bể IFAS ở thời gian
lưu 6 giờ và 7 giờ.........................................................................................................50


DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BHT
BOD
BTNMT
CBTS
COD
DO
EPA
IFAS

Tiếng Anh
Biochemical Oxygen Demand
-

Tiếng Việt
Bùn hoạt tính
Nhu cầu ô-xy sinh hóa
Bộ Tài nguyên Môi

Chemical Oxygen Demand
Dissolved Oxygen
Environmental Protection Agency
Intergrated fixed film activated sludge

trường
Chế biến thủy sản
Nhu cầu ô-xy hóa học
Ô-xy hòa tan
Cục Môi trường Mỹ
Tích hợp qui trình tăng
trưởng bám dính và bùn

MLSS
MLVSS

Mixed liquor suspended solids
Mixed liquor volatile suspended solids

hoạt tính.
Hỗn dịch chất rắn lơ lửng
Hỗn dịch chất rắn lơ lửng
hoá hơi (ám chỉ lượng vi

PP
PVC
QCVN
TKN
TP
TNHH
UASB
VASEP

sinh vật)
Polypropylene
Nhựa PP
Polyvinyl Chloride
Nhựa PVC
Quy chuẩn Việt Nam
Total Kjeldahl Nitrogen
Tổng Ni-tơ Kjeldahl
Total Phosphorus
Tổng phốt-pho
Trách nhiệm hữu hạn
Upflow anearobic sludge blanket
Bể sinh học kỵ khí
Vietnam Association of Seafood Hiệp hội chế biến và xuất
Exporters and Producers

khẩu thủy sản Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Đánh giá khả năng xử lý nước thải thuỷ sản của bể bùn hoạt tính có bổ sung giá
thể vật liệu lọc nổi


- Sinh viên thực hiện: Dương Thị Cẩm Thu
Nguyễn Thu Đông
- Lớp: MT1357A1

Khoa: Môi trường & TNTN

Năm thứ: 4

Số năm đào tạo: 4

- Người hướng dẫn: ThS. Huỳnh Long Toản
2. Mục tiêu đề tài:
- Mục tiêu chung: Ứng dụng bể bùn hoạt tính kết hợp với vật liệu lọc nổi để nâng cấp hệ
thống xử lý nước thải của nhà máy chế biến thuỷ sản.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Đánh giá nồng độ nước thải đầu ra, so sánh với quy chuẩn môi trường để đánh giá được khả
năng xử lý của bể bùn có bổ sung vật liệu lọc nổi.
+ So sánh hiệu quả xử lý với bể bùn hoạt tính truyền thống nhằm đánh giá khả năng xử lý
nước thải của bể bùn hoạt tính có kết hợp vật liệu lọc nổi.
3. Tính mới và sáng tạo:
Ở mô hình bể bùn hoạt tính truyền thống và bể IFAS được kết hợp bể lắng liền kề. Bể lắng
hoạt động theo cơ chế lắng dòng ngược.
4. Kết quả nghiên cứu: Bài báo cáo tổng kết
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và khả
năng áp dụng của đề tài:
Về xã hội - kinh tế: góp phần bảo vệ môi trường, chất lượng nước thải thủy sản sau xử lý đạt
QCVN 11-MT:2015/BTNMT (cột A).
Giáo dục – đào tạo: làm cơ sở cho các đề tài nghiên cứu khoa học sau.
Về giáo dục - đào tạo: nâng cao kiến thức cho sinh viên ngành Kỹ Thuật Môi Trường.
6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu
có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

Ngày
tháng
năm
Sinh viên chịu trách nhiệm chính
thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề
tài (phần này do người hướng dẫn ghi):


Xác nhận của Trường Đại học Cần Thơ
(ký tên và đóng dấu)

Ngày
tháng
năm
Người hướng dẫn
(ký, họ và tên)


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN:

Ảnh 4x6

Họ và tên: Dương Thị Cẩm Thu
Sinh ngày: 21

tháng

6

năm

1995

Nơi sinh: An Giang
Lớp:

MT1357A1

Khóa: 39

Khoa: Môi trường & TNTN
Địa chỉ liên hệ: Ấp Hòa Bình 3, xã Hòa Lạc, huyện Phú Tân, tỉnh An Giang
Điện thoại:

01627629592

Email: thuB1306320@student.ctu.edu.vn

II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm đang
học):
* Năm thứ 1:
Ngành học: Kỹ thuật Môi trường

Khoa: Môi trường & TNTN

Kết quả xếp loại học tập: Trung bình
* Năm thứ 2:
Ngành học: Kỹ thuật Môi trường

Khoa: Môi trường & TNTN

Kết quả xếp loại học tập: Khá
* Năm thứ 3:
Ngành học: Kỹ thuật Môi trường

Khoa: Môi trường & TNTN

Kết quả xếp loại học tập: Khá
* Năm thứ 4:
Ngành học: Kỹ thuật Môi trường
Kết quả xếp loại học tập : Giỏi

Khoa: Môi trường & TNTN


Ngày

tháng

năm

Xác nhận của Trường Đại học Cần Thơ

Sinh viên chịu trách nhiệm chính

(ký tên và đóng dấu)

thực hiện đề tài
(ký, họ và tên)


PHẦN 1 MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI Ở
TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong nhiều năm gần đây, người ta đã nghiên cứu để tăng mật độ vi sinh vật trong bể
bùn hoạt tính để tăng hiệu quả xử lý của chúng. Tuy nhiên việc tăng mật độ bùn sẽ bị
giới hạn bởi khả năng lắng bùn của bể lắng thứ cấp. Để khắc phục nhược điểm này
người ta đã cho vào bể bùn hoạt tính các giá thể, một phần vi khuẩn sẽ bám vào giá
thể, do đó không theo nước thải qua bể lắng thứ cấp làm giảm được tải nạp bùn cho bể
lắng thứ cấp. Các hệ thống như thế này được gọi là hệ thống lai (hybrid) vì nó kết hợp
giữa quá trình tăng trưởng lơ lửng và quá trình tăng trưởng dính bám vào trong cùng
một bể (IFAS – Intergrated Fixed Film Activated Sludge) (Lê Hoàng Việt & Nguyễn
Võ Châu Ngân, 2014).
Trong bể bùn hoạt tính sẽ diễn ra các quá trình sinh trưởng lơ lửng, đây là những quá
trình xử lý sinh học hiếu khí mà trong đó những vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển
hóa chất hữu cơ hoặc các thành phần khác trong nước thải thành khí và tế bào chất.
Những vi sinh vật này luôn được giữ ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với thể
lỏng. Với điều kiện như vậy, hiệu suất phân hủy (ô-xy hóa) các hợp chất hữu cơ là khá
cao (Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga, 1999).
Một số công nghệ xử lý nước thải thủy sản đang áp dụng tại Việt Nam
a. Hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra
Quy trình xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra, với sản phẩm là cá tra fillet
đông lạnh, quy trình được mô tả theo Hình A.1 (Nguyễn Thế Đồng et al., 2011).

Bể thu gom
nước thải

Song
chắn rác

Bể1điều
hòa

Bể keo tụ

Bể tuyển nổi
siêu nông


Bể tiếp xúc
Mương ô-xy
hóa

Bể lắng

Nguồn tiếp nhận

Bể chứa bùn

Hoàn lưu bùn

Hình 1. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra
(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011)
- Ưu điểm của hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra:
+ Xử lý các hợp chất hữu cơ, ni-tơ và phốt-pho với hiệu quả cao.
+ Quản lý vận hành không phức tạp.
+ Giảm chi phí xử lý bùn.
+ Quá trình tuyển nổi siêu nông kết hợp keo tụ được áp dụng tại nhà máy đạt hiệu quả
cao hơn 90% đối với việc tách triệt để dầu và mỡ, SS, làm giảm đáng kể sự cố đối với
công trình sinh học và giảm một phần tải lượng chất hữu cơ đối với công trình xử lý
sinh học.
- Nhược điểm của hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra:
+ Thời gian lưu nước tại mương ô-xy hóa.
+ Diện tích xây dựng lớn.
+ Chi phí đầu tư cao.
+ Chi phí vận hành cao (Nguyễn Thế Đồng et al., 2011).

b. Hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra và cá basa
2


Theo Nguyễn Thế Đồng et al., (2011) quy trình xử lý nước thải của Công ty chế biến
cá tra và cá basa, quy trình được mô tả theo Hình A.2:

Bể thu gom
nước thải

Bể tiếp
xúc

Song
chắn rác
thô

Bể tách
dầu mỡ

Bể sinh học
hiếu khí

Bể lắng

Song
chắn rác
mịn

Bể điều
hòa

Bể tuyển nổi
siêu nông

Bể
keo tụ

Nguồn tiếp nhận
Bể chứa
bùn

Hoàn lưu bùn

Hình 2. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty Chế biến cá tra và cá basa
(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011)
Theo Nguyễn Thế Đồng et al., (2011) hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến
cá tra và cá basa có những ưu điểm:
Đặc điểm của nước thải chế biến thủy sản với nồng độ SS, COD, BOD 5 và dầu mỡ
cao, do đó phương pháp xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra và cá basa kết
hợp các quá trình xử lý cơ học, hóa lý và sinh học là hoàn toàn hợp lý. Trong đó, công
trình chính là cụm bể thiếu khí - bể bùn hoạt tính hiếu khí – dính bám. Trong hệ thống
xử lý nước thải, công đoạn tách dầu mỡ đóng vai trò hết sức quan trọng. Cụm tách
dầu mỡ của hệ thống bao gồm mương tách dầu mỡ và bể tuyển nổi siêu nông với áp
lực khí hòa tan kết hợp keo tụ. Bể tuyển nổi siêu nông là điểm mới của hệ thống xử lý
với chiều cao mực nước của bể tuyển nổi chỉ 1,1 m. Hiệu suất của bể tuyển nổi siêu
nông cao hơn bể tuyển nổi khí hòa tan thông thường. Với công nghệ này, hệ thống
xử lý nước thải của Công ty chế biến cá tra và cá basa có những ưu điểm nổi bật sau
đây:
+ Công nghệ được thiết kế đảm bảo đạt quy chuẩn/tiêu chuẩn xả thải nguồn loại A.
Nước sau xử lý được sử dụng để tưới cây.
3


+ Hiệu quả xử lý cao đối với các chỉ tiêu quan trọng của nước thải thủy sản, trong đó
hiệu quả xử lý SS > 98%, BOD 5 từ 96 - 98%, hiệu quả xử lý dầu mỡ gần như
100%, ni-tơ từ 47 - 70% và phốt-pho từ 76 - 94%.
+ Chi phí vận hành thấp hơn so với các công nghệ xử lý nước thải tương đương (về
hiệu quả và quy định xả thải).
+ Chi phí đầu tư xây dựng và lắp đặt thiết bị vừa phải.
+ Diện tích đất xây dựng khá thấp.
Bên cạnh những ưu điểm về hiệu quả xử lý, chi phí đầu tư xây dựng - lắp đặt thiết bị,
chi phí vận hành và mức độ sử dụng đất, hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế
biến cá tra và cá basa vẫn có một số nhược điểm sau:
+ Bể thiếu khí được đặt trước bể bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng nhưng không
có dòng tuần hoàn nước từ bể hiếu khí về bể thiếu khí nên hiệu quả xử lý ni-tơ của
bể thiếu khí rất thấp.
+ Do nước thành phần nước thải dao động rất lớn nên bể điều hòa có thời gian lưu
nước 6 giờ là khá thấp, do đó làm giảm khả năng điều hòa nồng độ nước thải. Đồng
thời trong trường hợp các công trình xử lý gặp sự cố cần phải dừng hoạt động thì với
thời gian lưu nước, bể điều hòa khó có thể đáp ứng được nhu cầu lưu nước thải của
nhà máy trong một ngày hoạt động bình thường.
+ Bể lọc áp lực được thiết kế dự phòng trong trường hợp bể lắng làm việc không
hiệu quả. Tuy nhiên rất khó nhận biết khi nào bể lắng làm việc không hiệu quả.

c. Hệ thống xử lý nước thải của Công ty chế biến thủy sản

4


Theo Nguyễn Thế Đồng et al., (2011) Công ty Chế biến thủy sản, đã ứng dụng mô
hình xử lý nước thải theo Hình A.3:

Bể thu gom
nước thải

Bể tiếp xúc và
nguồn tiếp nhận

Song
chắn rác
thô

Bể điều
hòa

Bể lắng

Song chắn
rác mịn

Bể bùn hoạt tính

Bể trung
gian

Bể tách
dầu mỡ

Bể tuyển nổi

Bể keo tụ - tạo
bông

Hoàn lưu bùn
Bể chứa bùn

Hình 3. Công nghệ xử lý nước thải của Công ty Chế biến thủy sản 03
(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011)
Ưu điểm của hệ thống xử lý nước thải của Công ty CBTS:
+ Hiệu quả xử lý khá cao đối với các chỉ tiêu chính của nước thải thủy sản
+ Chi phí đầu tư xây dựng và lắp đặt thiết bị vừa phải.
- Nhược điểm của hệ thống xử lý nước thải của Công ty CBTS:
+ Nước thải chế biến thủy sản thường có nồng độ ni-tơ cao, nhưng hệ thống
chỉ có công trình xử lý hiếu khí và thiếu công trình xử lý thiếu khí để khử
ni-tơ. Do đó nồng độ tổng ni-tơ đầu ra khó có thể đạt được quy chuẩn xả
thải (Nguyễn Thế Đồng et al., 2011).
Nhận xét chung: hầu hết các nhà máy xử lý nước thải có nhiều công đoạn xử lý sơ cấp
để loại bỏ các chất gây trở ngại cho quá trình xử lý như rác, cát, các chất rắn lơ lửng,
… sau đó đưa vào bể xử lý sinh học.

1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
- Đối với nước thải chế biến thủy sản
5


Pavithra et al., (2015) đã nghiên cứu so sánh hiệu quả của khả năng loại bỏ thành phần
hữu cơ trong nước thải chế biến thủy sản giữa bể IFAS và bể bùn hoạt tính truyền
thống. Theo đó khả năng loại bỏ chất hữu cơ của bể IFAS cao hơn bể bùn hoạt tính
truyền thống 50% ở điều kiện pH nước thải đầu vào trong khoảng từ 6,5-7,2, TDS
trong khoảng từ 1.980 – 2.410 mg/L, TSS trong khoảng từ 120 - 150 mg/L, COD
trong khoảng từ 1.265 – 1.475 mg/L và BOD trong khoảng từ 628 - 750 mg/L. Thời
gian lưu nước trong bể IFAS là 2,875 ngày với lưu lượng nước thải là 1.000 L/ngày,
thời gian lưu nước trong bể bùn hoạt tính là 3,375 ngày với lưu lượng nước thải là
1.000 L/ngày. Giá thể chiếm thể tích là 14,8% .
- Đối với nước thải bệnh viện
Farrokhi et al., (2014) đã nghiên cứu ứng dụng bể IFAS với giá thể là trấu để xử lý
nước thải bệnh viện Resalat, Iran. Theo đó thời gian lưu nước trong bể là 9 giờ, hiệu
suất loại bỏ BOD là 92.31%, hiệu suất loại bỏ COD là 91.36% cao hơn so với xử lý
bằng bể bùn hoạt tính thông thường khi ở cùng thời gian lưu cụ thể đối với bể bùn hoạt
tính thì hiệu suất loại bỏ BOD là 75.91%, hiệu suất loại bỏ COD là 74.25%. Mô hình
sử dụng 3,125 kg giá thể với thể tích bể là 0,32 m 3, với nồng độ BOD đầu vào là 320
mg/L, COD đầu vào là 790 mg/L ở pH trong khoảng từ 6,4 - 8.
2. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI THỦY SẢN
Công nghiệp chế biến thủy sản là một trong những ngành công nghiệp phát triển khá
mạnh ở khu vực phía Nam. Bên cạnh những lợi ích đạt được to lớn về kinh tế - xã hội,
ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường cần phải giải quyết,
trong đó ô nhiễm do nước thải và xử lý nước thải là một trong những mối quan tâm
hàng đầu (Lâm Minh Triết et al., 2008). Theo Nguyễn Thế Đồng et al., (2011) mức độ
ô nhiễm của nước thải từ các quá trình chế biến thủy sản thay đổi tùy vào nguyên liệu
thô, sản phẩm, thậm chí trong ngày làm việc theo đó nước thải của ngành chế biến
thủy sản bao gồm nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất và sinh hoạt.
Trong quy trình công nghệ chế biến các loại thủy sản, nước thải chủ yếu sinh ra từ
công đoạn rửa sạch và sơ chế nguyên liệu, đây là nguồn nước thải chứa nhiều mảnh
vụn thịt, vảy cá và ruột của các loại thủy sản, các chất rắn lơ lửng, các chất bả, vi sinh
vật, các mảnh vụn này thường dễ lắng và dễ phân hủy gây nên các mùi hôi tanh (Lâm
6


Minh Triết et al., 2008) bên cạnh đó với nồng độ ni-tơ, phốt-pho cũng như COD, BOD
cao khi thải ra môi trường sẽ làm cạn kiệt ô-xy của nguồn nước nơi tiếp nhận (Lê
Minh & Lê Văn Cát, 2002). Ngoài ra trong nước thải chế biến thủy sản hàm lượng dầu
và mỡ rất cao, đặc biệt là các doanh nghiệp chế biến cá da trơn và đây cũng là một
trong những nguyên nhân gây ra sự không hiệu quả của các công trình xử lý sinh học
(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011).
Nước thải sinh hoạt phát sinh từ khâu chuẩn bị, chế biến thức ăn tại nhà ăn của các xí
nghiệp, nước sinh hoạt của công nhân trong giờ làm việc và nước thải tắm của công
nhân sau ca làm việc (Hoàng Văn Huệ & Trần Đức Hạ, 2002). Trong nước thải sinh
hoạt có các chất rắn lơ lửng như phân người, các mãnh vụn thức ăn, dầu, mỡ và các
phế thải khác sau khi phục vụ cho ăn uống và sinh hoạt (Trịnh Xuân Lai, 2009). Đặc
trưng của nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng
52% là chất hữu cơ, 48% là chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật. Phần lớn các vi sinh
vật trong nước thải gồm các loài như vi-rút và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương
hàn,..(Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga, 2002).
Do sự phong phú và đa dạng về loại nguyên vật liệu và sản phẩm nên thành phần và
tính chất nước thải công nghiệp chế biến thủy sản cũng hết sức đa dạng và phức tạp
(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011). Theo Lâm Minh Triết et al., (2008), thành phần và
tính chất của nước thải thủy sản được thể hiện theo Bảng A.1:

Bảng 1. Thành phần và tính chất của nước thải thủy sản
Thông số

Đơn vị

Đầu vào

pH

-

6,3÷7,2

BOD5 tổng

mg/L

720

7


N-Kjeldahl

mg/L

40

Tổng P

mg/L

8

SS

mg/L

200

Độ đục

NTU

150

(Lâm Minh Triết et al., 2008)
Nhìn chung, nước thải ngành công nghiệp chế biến thủy sản có các thành phần ô
nhiễm vượt quá tiêu chuẩn thải cho phép nhiều lần. Ngoài ra các chất hữu cơ có trong
nước thải khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi hôi thối rất khó chịu và đặc
trưng do các sản phẩm có chứa indol và các sản phẩm trung gian của sự phân hủy do
đó nước thải công nghiệp chế biến thủy sản cần phải có các biện pháp xử lý thích hợp
nhằm kiểm soát ô nhiễm do nước thải cũng như đạt được tiêu chuẩn xả thải theo quy
định (Lâm Minh Triết et al., 2008).
3. TỔNG QUAN VỀ BỂ BÙN HOẠT TÍNH TRUYỀN THỐNG VÀ QUI TRÌNH
TÍCH HỢP TĂNG TRƯỞNG BÁM DÍNH VÀ BÙN HOẠT TÍNH (IFAS)
3.1. Bể bùn hoạt tính truyền thống
a. Giới thiệu về bể bùn hoạt tính truyền thống:
Quy trình xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính được thực hiện ở Anh từ năm 1914 và
đã được duy trì và phát triển đến ngày nay với phạm vi áp dụng rộng rãi để xử lý nước
thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp (Trịnh Xuân Lai, 2009). Bùn hoạt tính bao
gồm các cơ thể sống và chất nền rắn. Các cơ thể sống là các vi khuẩn đơn bào và đa
bào, động vật nguyên sinh, nấm, men và đôi khi là các ấu trùng sâu bọ, cóc, nhái cũng
như rêu tảo,... Bùn hoạt tính là hạt keo vô định hình, khi pH = 4 – 9, nó có điện tích
âm. Mặc dù tính chất nước thải rất khác nhau nhưng thành phần nguyên tố hóa học của
bùn hoạt tính tương đối ổn định (Nguyễn văn Phước, 2010). Theo Hoàng Huệ (2010)
bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh có khả năng ô-xy hóa và khoáng hóa
các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Bùn hoạt tính có dạng bông màu vàng nâu dễ
lắng, có kích thước từ 3 đến 5µm, những bông này gồm các vi sinh vật sống và chất
rắn (40%) (Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga, 2002). Các chất keo dính trong khối nhầy
của bùn họat tính hấp phụ các chất lơ lửng, vi khuẩn, các chất màu, mùi,… trong nước

8


thải. Do vậy hạt bùn sẽ lớn dần và tổng lượng bùn cũng tăng dần lên (Lương Đức
Phẩm, 2007).
Trong bể bùn hoạt tính diễn ra các quá trình sinh trưởng lơ lửng, đây là những quá
trình xử lý sinh học hiếu khí mà trong đó những vi sinh vật chịu trách nhiệm chuyển
hóa chất hữu cơ hoặc các thành phần khác trong nước thải thành khí và tế bào chất
những vi sinh vật này luôn được giữ ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn cùng với thể lỏng,
với điều kiện như vậy, hiệu suất phân hủy (ô-xy hóa) các hợp chất hữu cơ là khá cao
(Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga, 2002). Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo
bông. Theo lý thuyết của Mekhati thì sự tạo bông xảy ra ở giai đoạn trao đổi chất có tỷ
lệ chất dinh dưỡng với sinh khối trở nên thấp dần. Tỷ lệ này thấp sẽ đặc trưng cho
nguồn năng lượng thấp của hệ thống và dẫn tới giảm năng lượng chuyển động. Động
năng tác dụng đối kháng với lực hấp dẫn. Nếu động năng nhỏ thì tác động đối kháng
cũng sẽ nhỏ và các tế bào vi khuẩn hấp dẫn với nhau. Diện tích bề mặt tế bào, sự tạo
thành vỏ nhầy và tiết ra niêm dịch là nguyên nhân keo tụ của các tế bào vi khuẩn
(Lương Đức Phẩm, 2007).
Các vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính chiếm khoảng 95% tổng sinh khối của bùn hoạt
tính. Chúng là những vi sinh vật đơn bào phát triển trong nước thải nhờ vào sự tiêu thụ
các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học như carbohydrate, protein, chất béo và nhiều
hợp chất khác. Các vi khuẩn này thuộc các loài Flavobacterium, Achromobacter,
Pseudomonas, Zoogloea, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn
ni-trát hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó nhiều loại vi khuẩn hình sợi
như Sphaerotilus. Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix cũng có thể xuất hiện trong bể (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016). Trong bùn hoạt tính ta còn thấy các loài
thuộc động vật nguyên sinh. Chúng đóng vai trò khá quan trọng trong bùn. Chúng
cũng tham gia phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, điều chỉnh loài và tuổi
thọ cho quần thể vi sinh vật trong bùn, giữ cho bùn luôn luôn hoạt động ở điều kiện tối
ưu. Động vật nguyên sinh ăn các vi khuẩn già hoặc đã chết, tăng cường loại bỏ vi
khuẩn gây bệnh, làm đậm đặc màng nhầy nhưng lại làm xốp khối bùn, kích thích vi
sinh vật tiết enzym ngoại bào để phân hủy chất hữu cơ nhiễm bẩn và làm kết lắng bùn
nhanh (Lương Đức Phẩm, 2007).
b. Nguyên lý hoạt động của bể bùn hoạt tính:
9


Nước thải sau khi ra bể lắng đợt 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng
đi vào bể phản ứng hiếu khí (aerotank). Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là
các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn
bùn hoạt tính. Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng
(N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan vào các tế
bào mới (Trịnh Xuân Lai, 2009). Trong bể bùn hoạt tính một phần chất hữu cơ sẽ
chuyển hóa thành chất khí bay ra khỏi bể, phần còn lại sẽ chuyển hóa thành chất hữu
cơ trong tế bào vi khuẩn. Sau đó nước thải được đưa qua bể lắng và sinh khối sẽ được
tách ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng, một phần bùn lắng sẽ được hoàn lưu về cho
bể bùn hoạt tính để duy trì mật độ vi khuẩn theo thiết kế, phần dư sẽ được thải bỏ (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
Theo Nguyễn Văn Phước (2010) quá trình sinh học xảy ra ở bể aerotank thường qua
ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: bùn hoạt tính hình thành và phát triển. Lúc này, cơ chất và chất dinh
dưỡng đang rất phong phú, sinh khối bùn còn ít. Theo thời gian quá trình thích nghi
của vi sinh vật tăng, chúng sinh trưởng mạnh mẽ theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng
nhanh. Vì vậy, lượng ô-xy tiêu thụ tăng dần, vào cuối giai đoạn này rất cao. Tốc độ
tiêu thụ ô-xy vào cuối giai đoạn này có khả năng gấp ba lần ở giai đoạn hai. Tốc độ
phân hủy chất hữu cơ tăng dần.
- Giai đoạn 2: vi sinh vật phát triển ổn định, hoạt lực enzym đạt tối đa và kéo dài trong
giai đoạn tiếp theo. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt tối đa, các chất hữu cơ phân hủy
nhiều nhất. Tốc độ tiêu thụ gần như không thay đổi trong một thời gian khá dài.
- Giai đoạn 3: tốc độ tiêu thụ ô-xy có chiều hướng giảm dần và sau đó lại tăng lên. Tốc
độ phân hủy chất hữu cơ giảm dần và quá trình ni-trát hóa amoniac xảy ra. Sau cùng,
nhu cầu tiêu thụ ô-xy lại giảm và quá trình làm việc của aerotank kết thúc.
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2016) quá trình phân giải các chất hữu
cơ trong nguyên sinh chất của tế bào sống là phản ứng ô-xy hóa khử. Quá trình này
diễn ra như sau:
- Quá trình ô-xy hóa (dị hóa)
CHONS + O2 + VK hiếu khí  CO2 + NH4+ + sản phẩm khác + Q
10

(1.1)


- Quá trình tổng hợp (đồng hóa)
CHONS + O2 + VK hiếu khí + Q  C5H7O2N

(1.2)

(tế bào vi khuẩn mới)
Quá trình dị hóa là quá trình thủy phân các vật chất. Quá trình này là quá trình giải
phóng năng lượng và vật chất dùng cho quá trình tổng hợp, quá trình dị hóa xảy ra
trong và ngoài tế bào. Ở trong tế bào vi khuẩn, quá trình thực hiện bởi các enzym nội
bào. Enzym nội bào ở các vi khuẩn là enzym được tổng hợp trong tế bào vi khuẩn,
thực hiện các phản ứng sinh hóa trong tế bào để giải phóng năng lượng và vật chất
dùng cho quá trình tổng hợp của tế bào. Quá trình dị hóa ngoài tế bào là quá trình phân
giải vật chất ngoài tế bào bởi các enzym ngoại bào. Các enzym ngoại bào cũng được
tổng hợp trong tế bào, sau đó thoát ra khỏi tế bào vào môi trường và tham gia các phản
ứng ngoài tế bào (Nguyễn Đức Lượng & Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003).
Khi tải lượng nạp chất hữu cơ thấp hơn nhu cầu của vi khuẩn, vi khuẩn sẽ trải qua quá
trình hô hấp nội bào hay là tự ô-xy hóa sử dụng nguyên sinh chất của bản thân chúng
làm nguyên liệu.
C5H7O2N + 5O2  5CO2 + NH4+ + 2H2O + Q

(1.3)

Trong quần thể vi sinh vật của bùn hoạt tính có các vi khuẩn ni-trát hóa, đây là những
vi sinh vật có có tốc độ phát triển chậm hơn các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, do đó
nếu vận hành ở thời gian lưu nước và thời gian lưu chất rắn thích hợp và cung cấp đầy
đủ ô-xy thì sẽ xảy ra quá trình ni-trát hóa theo các phản ứng sau:
Nitrosomonas
55NH4+ + 76O2 + 109HCO3-

C5H7O2N + 54NO2 + 57H2O + 104H2CO3 (1.4)
Nitrobacter

400NO2 + NH4+ + 4H2CO3 + 195O2

C5H7O2N + 3H2O + 400NO3-

(1.5)

c. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể bùn hoạt tính:
Bể bùn hoạt tính bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: cung cấp ô-xy, chế độ nạp nước và
chất hữu cơ, thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể, hàm lượng SS, tỷ lệ thức ăn/vi sinh
vật (F/M).
11


+ Cung cấp ô-xy:
Điều kiện đầu tiên để đảm bảo cho aerotank có khả năng ô-xy hóa các chất bẩn hữu cơ
với hiệu suất cao là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng ô-xy, mà chủ yếu là ô-xy hòa tan
trong môi trường lỏng một cách liên tục, đáp ứng đầy đủ cho nhu cầu hiếu khí cho vi
sinh vật trong bùn hoạt tính (Lương Đức Phẩm, 2007). Quá trình phân hủy chất hữu cơ
trong bể bùn hoạt tính chủ yếu là quá trình hiếu khí, tuy nhiên do cấu trúc, kích thước
của bông cặn và một phần do hiệu quả cũng như cách bố trí các đầu cung cấp khí, có
thể có quá trình thiếu khí, yếm khí xảy ra trong bông cặn cũng như ở một số khu vực
của bể (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
+ Chế độ nạp nước và chất hữu cơ:
Khác với quá trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu cơ trong xử lý hiếu khí thường thấp hơn
nên nồng độ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải qua bể aerotank có BOD toàn
phần phải ≤ 1000 (mg/L) còn trong bể lọc sinh học thì BOD toàn phần của nước thải ≤
500 (mg/L). Ngoài ra trong nước thải cũng cần có đủ các nguyên tố vi lượng, nguyên
tố dinh dưỡng, thông thường các nguyên tố vi lượng như K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo,
Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl,...thiếu các nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm sinh trưởng và
ngăn cản các quá trình ô-xy hóa – khử trong tế bào vi sinh vật. Tùy theo hàm lượng cơ
chất hữu cơ trong nước thải mà có yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dưỡng cần
thiết là khác nhau (Nguyễn Văn Phước, 2010). Theo Lương Đức Phẩm (2007) cần cân
bằng dinh dưỡng cho môi trường lỏng theo tỉ lệ BOD5:N:P (bình thường là 100:5:1).
Thiếu ni-tơ lâu dài, ngoài sự cản trở tế bào mới và bùn, cản trở quá trình trao đổi chất
còn làm cho bùn khó lắng.
+ Thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể:
Thời gian tồn lưu vi sinh vật quá ngắn dẫn đến hiệu quả loại bỏ BOD thấp, thời gian
tồn lưu vi sinh vật quá lâu dẫn đến có nhiều chất rắn ở nước thải đầu ra. Để vi khuẩn
tạo bông tốt thì thời gian tồn lưu vi sinh vật tối thiểu là 3 ngày. Trong thực tế thiết kế ở
các khu vực ấm áp, chọn từ 3 – 5 ngày, ở các khu vực lạnh có thể lên đến 15 ngày (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
+ Thời gian tồn lưu nước trong bể:

12


Thời gian lưu nước trong bể bùn hoạt tính truyền thống không quá 12 giờ (thường là 4
– 8 giờ) (Hoàng Huệ, 2010).
+ Chất hoạt động bề mặt:
Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 02 phần: kỵ nước và ưa nước tạo
nên sự hòa tan của các chất đó trong dầu và trong nước. Sự có mặt của các chất hoạt
động bề mặt trong nước thải có ảnh hưởng đến tất cả các giai đoạn xử lý. Các chất này
làm cản trở quá trình lắng của các hạt lơ lửng tạo nên hiện tượng sủi bọt trong các
công trình xử lý, kiềm hãm các quá trình xử lý sinh học (Lâm Minh Triết et al., 2008).
+ Hàm lượng SS:
Sau khi xử lý sơ bộ, tùy thuộc nồng độ chất lơ lửng có trong nước thải mà xác định
công trình xử lý cơ bản thích hợp như lọc sinh học hoặc aerotank (Lương Đức Phẩm,
2007). Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2016) nước thải đưa vào bể
bùn hoạt tính phải có nồng độ SS nhỏ hơn 150 mg/L. Do đó nếu nước thải có nồng độ
SS cao hơn mức này thì nên sử dụng bể lắng sơ cấp hay bể tuyển nổi để làm giảm SS
xuống.

+ Tỷ lệ thức ăn/ vi sinh vật (F/M):
Hệ thống đạt được cân bằng khi lượng thức ăn F và lượng vi khuẩn M nằm trong
khoảng thích hợp cho điều kiện hoạt động của hệ thống. Tỷ lệ F/M dùng để kiểm soát
quá trình ô-xy hóa sinh hóa và sinh khí bằng cách duy trì sự phát triển của hệ sinh vật
ở giai đoạn log hay ở giai đoạn phân hủy nội bào.
Tỉ lệ F/M được tính bằng công thức sau:
S
F Q  S0

 0
M V X X

Trong đó:
F
: tỉ lệ thức ăn trên số lượng vi khuẩn, l/ngày
M

13

(1.6)


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×