Thành phần và tính chất nước thảiVới các quy trình công nghệ như trên thì nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty chế biến đông lạnh thì được chia làm ba dạng: ch
TỔNG QUAN
MỞ ĐẦU
1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Ngành chế biến thủy hải sản đóng góp đáng kể vào nền kinh tế Việt Nam và cải thiện đời sống của người nông dân, nhưng cũng gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường Việc thải ra lượng lớn nước thải có mùi hôi thối từ sản xuất và chế biến thủy hải sản đã làm ô nhiễm các con sông, kênh rạch, ảnh hưởng nghiêm trọng đến con người và hệ sinh thái xung quanh Để đáp ứng yêu cầu về môi trường trong sạch và tuân thủ quy định khi gia nhập WTO, TPP, các doanh nghiệp cần thiết lập hệ thống xử lý nước thải hiệu quả Nhằm giải quyết vấn đề cấp bách này, nhóm đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các nhà máy chế biến thủy hải sản.
Xử lý nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản với lưu lượng trung bình 500 m³/ngày đêm là cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn về môi trường Các thông số đầu vào được nêu trong bảng 1, và yêu cầu đạt mức độ 3 theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản, cột B, nhằm đảm bảo nước thải có thể thải vào nguồn tiếp nhận an toàn.
QCVN 11- MT:2015/BTNMT (CỘT B) Đơn vị
1 bình pH 7,42 5,5 - 9 ss 159 100 Mg/ l BOD5 ở
560 20 Mg/ l Bảng 1 1 : chỉ tiêu phân tích
Phương pháp xử lý số liệu
Phương pháp phân tích, thống kê số liệu
NGUỒN GỐC PHÁT SINH, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC CHẤT Ô NHIỄM
1.2.1 Nguồn gốc phát sinh các chất ô nhiễm trong ngành chế biến thủy sản Tùy thuộc vào các loại nguyên liệu như tôm, cá, sò, mực, cua… mà công nghệ sẽ có nhiều điểm riêng biệt tuy nhiên quy trình sản xuất có các dạng sau:
Hình 1.1 Quy trình chế biến mực nang cắt trái thông đống bao
(nguồn: quy trình chế biến mực trái thông, công ty TNHH Hải
1.2.2 Thành phần và tính chất nước thải
Các công ty chế biến đông lạnh phát sinh chất thải gây ô nhiễm chủ yếu được phân loại thành ba dạng: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí Ngoài ra, trong quá trình sản xuất còn tạo ra các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và nguy cơ cháy nổ.
Chất thải rắn từ chế biến tôm, mực, cá và sò bao gồm đầu vỏ tôm, vỏ sò, da, mai mực và nội tạng, chủ yếu chứa các chất hữu cơ giàu đạm, canxi và phốtpho Toàn bộ phế liệu này được tận dụng để chế biến sản phẩm phụ hoặc bán cho người dân làm thức ăn cho người, thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản.
Ngoài ra, còn tồn tại một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt, bao gồm các bao bì, dây niềng hư hỏng hoặc đã qua sử dụng, mang đặc trưng của rác thải đô thị.
Nước thải của công ty chế biến đông lạnh chủ yếu phát sinh từ quy trình sản xuất, bao gồm nước rửa nguyên liệu và bán thành phẩm, nước dùng cho vệ sinh nhà xưởng, thiết bị, dụng cụ chế biến, cùng với nước vệ sinh cho công nhân.
Lượng nước thải và nguồn gây ô nhiễm chính là do nước thải trong sản xuất. Chất thải khí
Khí thải sinh ra từ công ty có thể là:
Khí thải Chlor sinh ra trong quá trình khử trùng thiết bị, nhà xưởng chế biến và khử trùng nguyên liệu, bán thành phẩm.
Mùi tanh từ mực, tôm nguyên liêu, mùi hôi tanh từ nơi chứa phế thải, vỏ sò, cống rãnh.
1.2.3 Tác động của nước thải chế biến thủy hải sản đến môi trường
Nước thải chế biến thủy sản chứa nhiều chất ô nhiễm, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước mặt và nước ngầm Nước thải này có khả năng thấm xuống đất, làm ô nhiễm nước ngầm, khiến việc xử lý để cung cấp nước sạch cho sinh hoạt trở nên khó khăn Đối với nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm trong nước thải sẽ làm suy giảm chất lượng nước, gây tác động tiêu cực đến môi trường và hệ sinh thái thủy sinh.
Nước thải từ chế biến thủy sản chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy như carbohydrate, protein và chất béo, gây giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước Vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất này, dẫn đến nồng độ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa, ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm và cá Sự giảm oxy hòa tan không chỉ làm suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng nước cung cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.
Chất rắn lơ lửng trong nước gây ra hiện tượng đục màu, làm giảm độ sâu ánh sáng chiếu xuống, từ đó ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo và rong rêu Ngoài ra, chúng còn tác động tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh, làm tăng độ đục của nguồn nước và gây bồi lắng lòng sông, cản trở lưu thông nước cũng như hoạt động của tàu bè.
Nồng độ cao của nitơ và photpho dẫn đến sự bùng nổ tảo, khiến tảo chết và phân hủy, gây thiếu oxy trong thủy vực Khi nồng độ oxy giảm xuống 0, hiện tượng thủy vực chết xảy ra, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nước Hơn nữa, lớp tảo nổi trên mặt nước cản trở ánh sáng, làm ngưng trệ quá trình quang hợp của thực vật dưới nước Tất cả những hiện tượng này đều gây tác động tiêu cực đến chất lượng nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh, ngành nuôi trồng thủy sản, du lịch và cung cấp nước.
Amonia rất độc cho tôm, cá dù ở nồng độ rất nhỏ Nồng độ làm chết tôm, cá, từ 1,2 -
3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ Amonia không vượt quá 1mg/l.
Các vi sinh vật như vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguyên nhân chính gây ô nhiễm Khi con người sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hoặc tiếp xúc với các yếu tố lây bệnh, họ có nguy cơ mắc phải nhiều bệnh dịch nguy hiểm như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu và tiêu chảy cấp tính.
TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.3.1 Phương pháp xử lý cơ học
Phương pháp xử lý cơ học được áp dụng để tách các chất không hòa tan và một phần chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Các công trình xử lý cơ học bao gồm nhiều thiết bị và quy trình nhằm cải thiện chất lượng nước trước khi chuyển sang giai đoạn xử lý tiếp theo.
Song chắn rác là thiết bị dùng để ngăn chặn các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc dạng sợi như giấy, rau cỏ và rác Các loại rác này sẽ được chuyển đến máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được đưa vào bể phân hủy cặn (bể mêtan) Đối với các tạp chất có kích thước nhỏ hơn 5 mm, thường sử dụng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác bao gồm các thanh kim loại có tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục Song chắn rác được chia thành hai loại: di động và cố định, với khả năng thu gom rác bằng phương pháp thủ công hoặc cơ khí Thiết bị này được lắp đặt nghiêng với góc từ 60 đến 90 độ theo hướng dòng chảy.
Bể lắng cát là thiết bị quan trọng trong quá trình xử lý nước, giúp tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nước như xỉ than và cát Sau khi tách, cát được đưa đi phơi khô và thường được tái sử dụng cho các mục đích xây dựng.
Bể lắng là thiết bị quan trọng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước, cho phép các chất nặng lắng xuống đáy, trong khi các chất nhẹ hơn sẽ nổi lên hoặc tiếp tục di chuyển theo dòng nước Các thiết bị thu gom và vận chuyển được sử dụng để đưa cặn lắng và nổi đến công trình xử lý cặn, đảm bảo quá trình xử lý nước hiệu quả hơn.
Bể lắng có thể được phân loại dựa trên chức năng và vị trí, bao gồm bể lắng đợt 1, được đặt trước công trình xử lý sinh học, và bể lắng đợt 2, nằm sau công trình xử lý sinh học.
Có hai loại bể lắng chính dựa trên nguyên tắc hoạt động: bể lắng hoạt động gián đoạn và bể lắng hoạt động liên tục.
- Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng
- ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác.
Bể lắng đứng có hình dạng tròn hoặc chữ nhật, thường được sử dụng cho các trạm xử lý nước thải có công suất dưới 20.000 m³/ngày đêm Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và di chuyển theo chiều thẳng đứng từ dưới lên Vận tốc dòng nước phải nhỏ hơn vận tốc lắng của các hạt, giúp nước trong được thu vào máng thu phía trên, trong khi cặn lắng được tích tụ ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới.
Bể lắng ngang có hình chữ nhật với tỷ lệ chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn 1, chiều sâu lên đến 4m, được thiết kế cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m³/ngày đêm Trong bể, nước thải di chuyển theo ba phương ngang từ đầu đến cuối bể, dẫn đến các công trình xử lý tiếp theo, với vận tốc dòng chảy không vượt quá 40 mm/s Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể.
Bể lắng ly tâm có hình dạng tròn và được sử dụng cho các trạm xử lý nước có công suất lớn hơn 20.000 m³/ngày Nước chảy từ trung tâm ra xung quanh thành bể, trong khi cặn lắng được thu gom vào hố ở trung tâm đáy bể thông qua hệ thống cào gom cặn với góc 45 độ Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc từ 0,02 đến 0,05, và dàn quay hoạt động với tốc độ 2-3 vòng mỗi giờ Nước trong được thu vào máng dọc theo thành bể phía trên.
Bể vớt dầu mỡ là thiết bị quan trọng trong xử lý nước thải công nghiệp, giúp tách các tạp chất nhẹ chứa dầu mỡ Đối với nước thải sinh hoạt, khi hàm lượng dầu mỡ không cao, quá trình vớt dầu mỡ có thể thực hiện trực tiếp tại bể lắng thông qua thiết bị gạt chất nổi.
Bể lọc là thiết bị dùng để tách các chất lơ lửng có kích thước nhỏ trong nước thải, thông qua việc cho nước đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc vật liệu lọc Thiết bị này chủ yếu được áp dụng cho một số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân tách diễn ra nhờ vào vách ngăn xốp, cho phép nước đi qua trong khi giữ lại pha phân tán, và quá trình này được thúc đẩy bởi áp suất cột nước.
Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học
Việc áp dụng các biện pháp như làm thoáng sơ bộ và thoáng gió đông tụ sinh học trong các công trình xử lý cơ học có thể giúp loại bỏ đến 60% tạp chất không hòa tan trong nước thải và giảm BOD lên tới 30% Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% về hàm lượng chất lơ lửng và 40-50% về BOD.
Trong các công trình xử lý cơ học, bể tự hoại, bể lắng hai vỏ và bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những hệ thống quan trọng, thực hiện chức năng lắng và phân huỷ cặn lắng hiệu quả Phương pháp xử lý hóa lý cũng là một phần quan trọng trong quá trình này.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý sử dụng các phản ứng vật lý và hoá học để tác động lên tạp chất, chuyển đổi chúng thành các chất không độc hại Giai đoạn này có thể diễn ra độc lập hoặc kết hợp với các phương pháp cơ học, hoá học và sinh học trong công nghệ xử lý nước thải toàn diện.
Các phương pháp hóa lý phổ biến trong xử lý nước thải bao gồm keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc Những phương pháp này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm hiệu quả, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.
1.3.2.1 Phương pháp keo tụ và đông tụ
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CƠ SỞ LỰA CHỌN
- Các yếu tố cơ sở để lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý:
+ Lưu lượng nước thải cần phải xử lý
+ Thành phần và đặc tính của nước thải
+ Tiêu chuẩn và quy chuẩn xả nước thải vào các nguồn tiếp nhận tương ứng + Phương pháp sử dụng cặn
+ Điều kiện mặt bằng và đặc điểm địa chất thủy văn khu vực xây dựng.
+ Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.
+ Chi phí đầu tư xây dựng, quản lý, vận hành và bảo trì.
Quy trình công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản yêu cầu các thông số thiết kế và xử lý cụ thể Đầu tiên, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải cần được xác định rõ ràng Tiếp theo, lưu lượng nước thải chế biến thủy sản trung bình là 500 m³/ngày đêm, điều này ảnh hưởng đến quy mô và hiệu quả của hệ thống xử lý.
H ệ số không điều hòa chung
Lưu lượng nước thải trung bình Q (l/s)tb
Bảng 2 1 : Hệ số không điều hòa
Theo TCXDVN 51:2008, từ bảng dữ liệu, giá trị Q = 5,787 (l/s) nằm trong khoảng trung bình từ 5 đến 10 Do đó, cần áp dụng công thức nội suy để xác định hệ số không điều hòa, dẫn đến K = max.
2,437 và Kmin = 0,391 Vậy ta có lưu lượng lớn nhất và nhỏ nhất lần lượt là:
Thông số Đơn vị Giá trị
Bảng 2 2 : Đặc tính của nước thải nhà máy chế biến thủy sản công suất 500 m 3 /24h
* Yêu cầu đối với nước thải chế biến thủy sản sau khi xử lý:
- Yêu cầu xử lý đối với tổng chất rắn lơ lửng (TSS) sau khi xử lý là:
TSStr: tổng chất rắn lơ lửng trước khi xử lý (mg/l)
TSSQC: tổng chất rắn lơ lửng sau xử lý (đạt quy chuẩn) (mg/l)
- Yêu cầu xử lý đối với lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ (BOD):
BOD5tr: Hàm lượng BOD trong nước thải đầu vào (mg/l)5
BOD5QC: Hàm lượng BOD trong nước thải đầu ra (mg/l)5
- Yêu cầu xử lý đối với lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học (COD):
CODtr: Hàm lượng COD trong nước thải đầu vào (mg/l)
CODQC: Hàm lượng COD trong nước thải đầu ra (mg/l)
- Yêu cầu xử lý với tổng nitơ
TNtr: Hàm lượng nitơ trong nước thải đầu vào (mg/l)
TNQC: Hàm lượng nitơ trong nước thải đầu ra (mg/l)
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Nguôần tiễấp nh n đ t ậ ạ QCVN 11- MT:2015/BTNMT c t Bộ
Song chắấn rác Rác th iả
Hóa chấất Clo Đ ườ ng n ướ c th i ả Đ ườ ng đi vào trong quá trình x lý ử Đ ườ ng đi ra t quá trình x lý ừ ử Chú thích:
Hình 2.2: S đồồ cồng ngh x lý nơ ệ ử ướ c th i th y s n theo phả ủ ả ươ ng án 1
Nước thải được xử lý qua nhiều giai đoạn để loại bỏ rác thải và ô nhiễm Đầu tiên, nước thải đi qua song chắn rác để loại bỏ rác lớn, sau đó được đưa đến bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ Tại đây, máy nén khí cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ Tiếp theo, nước thải qua bể tuyển nổi, làm giảm đáng kể hàm lượng SS, và bùn cặn được chuyển sang bể nén bùn Trong bể Aeroten, chỉ số BOD và COD tiếp tục giảm, sau đó nước thải được dẫn đến bể lắng để giữ lại lượng bùn dư Một phần bùn sẽ được tuần hoàn về bể Aeroten, trong khi phần còn lại được đưa qua bể nén bùn và máy ép bùn, với bùn sau xử lý được sử dụng làm phân bón Cuối cùng, nước thải từ bể lắng được khử trùng bằng Clorine trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Nguôần tiễấp nh n đ t ậ ạ QCVN 11- MT:2015/BTNMT c t Bộ
Song chắấn rác Rác th iả
Hóa chấất Clo B kh trùngể ử
Hóa chấất Đ ườ ng n ướ c th i ả Đ ườ ng đi vào trong quá trình x lý ử Đ ườ ng đi ra t quá trình x lý ừ ửChú thích:
Tóm lại, sau khi xem xét hai phương án xử lý nước thải trong chế biến thủy hải sản, tôi đã quyết định lựa chọn phương án 2 để tiến hành tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải.
Lý do chọn phương án 2.
- Phù hợp với điều kiện khí hậu ở Việt Nam.
- Vận hành tương đối đơn giản.
- Không xử dụng nhiều hóa chất trong quá trình vận hành.
- Chi phí vận hành thấp.
29Hình 2.3: S đồồ cồng ngh x lý nơ ệ ử ướ c th i th y s n theo phả ủ ả ươ ng án 2