Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp hiếu khí kết hợp với bãi lọc trồng cây tại công ty cổ phẩn xuất khẩu thủy sản quảng ninh 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --- PHẠM HỒNG TÚ ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ KẾT HỢP VỚI BÃI LỌC TRỒNG CÂY TẠ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

PHẠM HỒNG TÚ

ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ KẾT HỢP VỚI BÃI LỌC TRỒNG CÂY TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN

XUẤT KHẨU THỦY SẢN QUẢNG NINH 2

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

PHẠM HỒNG TÚ

ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ KẾT HỢP VỚI BÃI LỌC TRỒNG CÂY TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN

XUẤT KHẨU THỦY SẢN QUẢNG NINH 2

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Phạm Hồng Tú

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn ñến toàn thể các thầy cô giáo Khoa Tài nguyên và Môi trường, Viện ñào tạo sau ñại học trường ðại học Nông nghiệp Hà nội ñã truyền ñạt cho tôi những kiến thức cơ bản và tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành chương trình học cao học trong suốt 2 năm qua

ðặc biệt tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Phó giáo sư, Tiến sĩ Trịnh Lê Hùng và Tiến sĩ Trịnh Quang Huy ñã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu ñề tài này

Tôi xin cảm ơn Công ty Cổ phần Xuất khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2 ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi tiếp cận và thu thập những thông tin, lấy mẫu phân tích cần thiết cho ñề tài Tôi cũng xin cảm ơn Trung tâm Công nghệ Môi trường Việt Nhật ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong việc phân tích các mẫu kết quả cho ñề tài

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, bạn bè, những người ñã ñộng viên và giúp ñỡ tôi về tinh thần, vật chất trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tác giả luận văn

Phạm Hồng Tú

MỤC LỤC

1.1 Khái quát về thực trạng ngành xuất khẩu thủy sản ở Việt Nam 3 1.2 Các vấn ñề môi trường liên quan tới hoạt ñộng chế biến thủy sản 5 1.2.1 Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải từ hoạt ñộng chế biến thủy sản 5 1.2.2 Các tác ñộng của nước thải chế biến thủy sản tới môi trường 5 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản ñược áp dụng hiện nay 7

1.5 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng cây 12 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới 12 1.5.2 Các ưu- nhược ñiểm chính của bãi lọc trồng cây 14 1.5.3 Cấu tạo của bãi lọc trồng cây (Donald S.Brown et al, 2000) 15

1.5.5 Cơ chế các quá trình xử lý trong bãi lọc trồng cây (CEETA, 2001) 17 1.6 Những thông số cơ bản ñể ñánh giá chất lượng nước: 20

2.2 Nội dung nghiên cứu 22

2.3.2 Phương pháp khảo sát hiện trạng, ựo ựạc nguồn thải 22

2.3.4 Phương pháp phân tắch trong phòng thắ nghiệm các thông số về môi

3.1 Khái quát về cơ sở hạ tầng, hoạt ựộng sản xuất của AQUAPEXCO II 27 3.1.1 Tình hình hoạt ựộng sản xuất chung của công ty 27 3.1.2 Quy trình sản xuất hiện ựang ựược áp dụng tại AQUAPEXCO II 29 3.1.3 Tình hình sản xuất của AQUAPEXCO II trong thời gian nghiên cứu 33 3.1.4 Hiện trạng cơ sở hạ tầng và công trình xử lý nước thải ựang ựược áp

3.2 Tắnh chất của nước thải ựầu vào hệ thống xử lý của AQUAPEXCO II 47 3.3 đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý hiện tại ựược áp dụng tại công ty 49 3.3.1 đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý hiếu khắ 49 3.3.2 đánh giá hiệu quả của hệ thống bãi lọc trồng cây (HTBL) 62 3.3.3 đánh giá tổng quát hiệu quả trung bình của toàn bộ hệ thống 76 3.3.4 So sánh hiệu quả giữa bãi lọc dòng chảy thẳng ựứng và bãi lọc nằm

3.4 đề xuất giải pháp duy trì và nâng cao hiệu quả quy trình 79

3.4.2 đề xuất giải pháp ựối với hệ thống bãi lọc trồng cây 81

DANH MỤC VIẾT TẮT

AQUAPEXCO II Công ty Cổ phần Xuất khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2

ðHQGHN ðại học Quốc gia Hà Nội

HF Dòng chảy nằm ngang (Horizontal flow)

RCTð Hệ thống ñầu ra của bãi lọc thẳng ñứng trồng cây cói

RSNN Hệ thống ñầu ra của bãi lọc nằm ngang trồng cây sậy

RSTð Hệ thống ñầu ra của bãi lọc thẳng ñứng trồng cây sậy

DANH MỤC BẢNG

1 Các thành phần quan trọng trong nước ñể ñánh giá công nghệ xử lý 21 3.1 Tải lượng nguyên liệu, chất thải trong quá trình chế biến mực 30 3.2 Tải lượng nguyên liệu, chất thải trong quá trình chế biến tôm 32 3.3 Khối lượng sản phẩm của AQUAPEXCO II năm 2010 - 2012 33 3.4 Lượng chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất 6 tháng ñầu năm

3.5 Sự phụ thuộc của tỉ lệ F/m và hiệu suất xử lý của hệ thống 36

3.8 Khoảng biến thiên nồng ñộ và giá trị trung bình của các thông số nước

3.10 Thông số quan trắc các chất hữu cơ phân hủy của HTHK 55 3.11 Thông số quan trắc môi trường chất rắn lơ lửng của HTHK 57 3.12 Thông số quan trắc các chất dinh dưỡng của HTHK 59

3.14 Thông số quan trắc tính chất môi trường của HTBL 64 3.15 Thông số quan trắc các chất hữu cơ phân hủy của HTBL 66 3.16 Thông số quan trắc môi trường chất rắn lơ lửng của HTBL 69

DANH MỤC HÌNH

1.1 Sơ ñồ nguyên lý của biện pháp xử lý hóa lý (Phan ðỗ Hùng, 2008) 7 1.2 Sơ ñồ nguyên lý biện pháp xử lý hóa học (Phan ðỗ Hùng, 2008) 8 1.3 Sơ ñồ nguyên lý biện pháp xử lý sinh học (Phan ðỗ Hùng, 2008) 9 1.4 Các biện pháp xử lý hiếu khí (Lương ðức Phẩm, 2003) 10 1.5 Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của HTHK (Lương ðức Phẩm, 2003) 10

2.1 Vị trí lắp ñặt lưu lượng kế ñể ño lưu lượng nguồn cấp, nguồn thải 23

2.3 Sơ ñồ quan trắc chất lượng nước của AQUAPEXCO II 25

3.7 Sơ ñồ khối hệ thống bãi lọc trồng cây thực tế tại AQUAPEXCO II 40 3.8 Mặt cắt dọc VF - CW tại AQUAPEXCO II (Lê Tuấn Anh, 2013) 41 3.9 Mặt cắt dọc HF - CW tại AQUAPEXCO II (Lê Tuấn Anh, 2013) 43 3.10 Hệ thống bãi lọc trồng cây thực tế tại AQUAPEXCO II 46

3.13 Hiệu suất gia tăng nồng ñộ DO hệ thống hiếu khí 53

3.17 Hiệu suất xử lý chất hữu cơ phân hủy của HTHK 56

3.20 Hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng trong nước của HTHK 58

3.38 Hiệu suất xử lý trung bình của toàn bộ hệ thống 76

3.40 So sánh hiệu quả xử lý của kiểu bãi lọc khác nhau 79

MỞ đẦU

1 đặt vấn ựề

Ngành công nghiệp chế biến thủy, hải sản ựã và ựang ựem lại những lợi nhuận không nhỏ cho nền kinh tế Việt Nam nói chung và của người nông dân nuôi trồng thủy sản nói riêng Nhưng bên cạnh những lợi ắch ựã mang lại như giảm ựói nghèo, tăng trưởng GDP cho quốc gia thì ngành công nghiệp chế biến thủy sản cũng

ựể lại những hậu quả ựối với môi trường sống của chúng ta đó là các con sông, kênh rạch nước bị ựen bẩn và bốc mùi do việc sản xuất và chế biến thủy hải sản ựã thải ra một lượng lớn nước thải có mùi hôi tanh vào môi trường mà không qua bất

kỳ giai ựoạn xử lý nào Chắnh ựiều này ựã gây ảnh hưởng rất lớn ựối với con người

và hệ sinh thái gần các khu vực có lượng nước thải này thải ra

Nước ta có vùng biển rộng lớn (thềm lục ựịa có diện tắch gấp 3 lần diện tắch ựất liền), lại có nhiều sông ngòi nên sản lượng thủy sản hàng năm rất lớn Ngành chế biến thủy sản ở nước ta vì vậy mà ngày càng phát triển và ựang dần trở thành một trong những ngành mũi nhọn của nền kinh tế Việt Nam Nhưng bên cạnh lợi ắch ựó cũng sinh ra rất nhiều vấn ựề về môi trường Quá trình chế biến thủy sản ựòi hỏi một lượng nước lớn, ước tắnh ựể chế biến 1 tấn thủy sản cần ựến gần 10m3nước Nước thải trong quá trình chế biến thủy sản chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, ngoài ra còn có các chất sát trùng và tẩy rửa, do ựó cần phải xử lý triệt ựể nhằm loại

bỏ các tác nhân gây ô nhiễm môi trường

Công nghệ xử lý nước thải hiện nay còn sử dụng nhiều năng lượng, hóa chất nhằm tiếp cận mục tiêu kiểm soát môi trường, trong khi ựó ắt ựể ý tới sự phát triển bền vững của hệ sinh thái tổng thể.Tình trạng ựó gây khó khăn rất lớn cho việc ựảm bảo quá trình phát triển bền vững của quốc gia trong quá trình thực hiện công nghiệp hóa và hiện ựại hóa

Trong số các phương pháp xử lý thân thiện với môi trường ựược phát triển trong thời gian gần ựây thì phương pháp xử lý nước thải bằng thảm thực vật, cụ thể

là bãi lọc trồng các loại thực vật sống trong nước ựã và ựang ựược áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới Với những ưu ựiểm nổi bật là rẻ tiền, dễ vận hành, ựồng thời mức

ựộ xử lý ô nhiễm cao, loại bỏ ựược vi sinh vật gây bệnh Phương pháp bãi lọc trồng cây cũng thắch hợp ựể xử lý nguồn nước bị ô nhiễm chất hữu cơ và các loại chất ô nhiễm khác

đứng trước những ựòi hỏi về một môi trường sống trong lành của người dân, cũng như quy ựịnh về việc sản xuất ựối với các doanh nghiệp khi nước ta gia nhập WTO, mỗi một ựơn vị sản xuất kinh doanh cần phải có một hệ thống xử lý nước thải nhằm giảm thiểu ảnh hưởng ựến môi trường xung quanh Do ựó ở Công ty Cổ phần Xuất Khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2 ựã lắp ựặt hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khắ và kết hợp với hệ thống bãi lọc trồng cây theo dự án hợp tác giữa đại Học Quốc Gia Hà Nội và đại học Barcelona Ờ Tây Ban Nha Trên cơ sở

ựó tôi thực hiện ựề tài Ộđánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp hiếu khắ kết hợp với bãi lọc trồng cây tại Công ty Cổ phần Xuất khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2Ợ

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác ựịnh ựược lưu lượng, thành phần, tắnh chất nước thải của

AQUAPEXCO II

- đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của từng quy trình và toàn bộ hệ thống

3 Yêu cầu nghiên cứu

- So sánh các kết quả sau xử lý của hệ thống với QCVN 11:2008/ BTNMT (cột B)

- đề xuất các giải pháp quản lý, vận hành hệ thống ựảm bảo chất lượng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Khái quát về thực trạng ngành xuất khẩu thủy sản ở Việt Nam

Những thành tựu kinh tế của công nghiệp chế biến thủy sản Việt Nam gắn liền với hoạt ựộng xuất khẩu Công nghiệp chế biến thủy sản ngày càng tạo ựược nhiều sản phẩm có giá trị gia tăng cho xuất khẩu, tạo ra nhiều dạng sản phẩm thủy sản có chất lượng cao, phù hợp với thị trường nước ngoài đồng thời thị trường nội ựịa cũng ựược cung ứng ngày càng nhiều các loại hàng thủy sản chế biến Ở Việt Nam, công nghiệp chế biến thủy ngày càng phát triển cả về số lượng, công suất và trình ựộ công nghệ

Kim ngạch xuất khẩu thủy sản tháng 6/2013 ước ựạt 600 triệu USD, ựưa tổng kim ngạch xuất khẩu 6 tháng ựầu năm 2013 ước ựạt 2,96 tỷ USD, tăng 2,42% so với cùng kỳ năm 2012

Từ ựầu năm, xuất khẩu thủy sản không thực sự thuận lợi Kim ngạch xuất khẩu liên tiếp sụt giảm trong 3 tháng ựầu năm 2013 Tuy nhiên, trong hai tháng 4 và 5/2013, xuất khẩu thủy sản ựang có dấu hiệu phục hồi Theo tổng hợp của hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam, sau khi có mức tăng khá 11,1% so với cùng kỳ vào tháng 4/2013, giá trị xuất khẩu thủy sản tháng 5/2013 tiếp tục có mức tăng 8,3% so với cùng kỳ, ựạt 591,6 triệu USD Tắnh chung 5 tháng ựầu năm 2013, giá trị xuất khẩu thủy sản ựạt trên 2,36 tỷ USD, giảm 0,1% so với cùng kỳ năm ngoái Xuất khẩu vào Mỹ, sau khi giảm liên tục trong các tháng trước, ựã tăng trở lại với mức 7,5% so với cùng kỳ Một số thị trường khác như Trung Quốc (kể cả Hồng Công), đông Nam Á và Bra-xin vẫn duy trì mức tăng tốt so với cùng kỳ (tăng tương ứng là 18%, 17,2% và 67,4%) Một số thị trường quan trọng như Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc vẫn giảm so với cùng kỳ, nhưng mức giảm ựã chậm lại, trong

ựó xuất khẩu vào Nhật Bản giảm 1%, Châu Âu giảm 8,5% và Hàn Quốc giảm 19% Sức mua của thị trường nhập khẩu giảm, rào cản tiêu chuẩn hàng hóa cũng như các chắnh sách thuế từ nước sở tại là yếu tố chắnh khiến thủy sản xuất khẩu của Việt Nam gặp khó khăn trong những tháng ựầu năm

Xuất khẩu tôm của Việt Nam 5 tháng ñầu năm 2013 ñạt 864 triệu USD, tăng 6,2% so với cùng kỳ năm 2012 ðây là dấu hiệu ñáng mừng, vì ñến hết tháng 3/2013, xuất khẩu tôm vẫn ñang có xu hướng giảm (giảm 2,6%) so với cùng kỳ năm ngoái Ngày 29/5/2013, Bộ Thương mại Mỹ (DOC) ñã ra quyết ñịnh sơ bộ vụ kiện chống trợ cấp tôm nhập khẩu từ Việt Nam Theo ñó, DOC cho rằng các doanh nghiệp sản xuất, xuất khẩu tôm của Việt Nam ñã ñược Chính phủ trợ cấp về nhiều mặt Từ ñó, DOC quyết ñịnh áp mức thuế chống trợ cấp lên các doanh nghiệp xuất khẩu tôm của Việt Nam ở mức cao 6,7% Mức thuế này ñã, ñang và sẽ tạo tâm lý nặng nề lên các nhà xuất khẩu tôm Việt Nam và cả các nhà nhập khẩu tôm Mỹ Tuy nhiên, bên cạnh ñó, việc thông tin Nhật Bản dỡ bỏ quy ñịnh kiểm tra Trifluralin với tôm Việt Nam sẽ giúp cho xuất khẩu tôm sang Nhật Bản thuận lợi hơn

5 tháng ñầu năm 2013, xuất khẩu cá tra ước ñạt 709 triệu USD, giảm 1,5%

so với cùng kỳ năm trước Nguyên nhân của sự sụt giảm trong xuất khẩu cá tra là do xuất khẩu sang một số thị trường giảm mạnh trong ñó thị trường EU là một trong hai thị trường lớn nhất giảm tới hơn 17% so với cùng kỳ năm 2012 Tuy nhiên, giá

cá tra và thị trường cá tra tại châu Âu hy vọng sẽ ổn ñịnh trở lại khi các nhà cung cấp và các nhà nhập khẩu quay lại thị trường sau Hội chợ thủy sản châu Âu Dự báo trong những tháng sắp tới, xuất khẩu cá tra vẫn chưa thể tăng trưởng do ảnh hưởng bởi rào cản thuế từ thị trường Mỹ và những khó khăn từ thị trường châu Âu Xuất khẩu cá tra sang châu Âu khó có thể tăng trưởng trong tương lai gần vì tình hình nợ công tại châu Âu vẫn chưa ñược khắc phục hiệu quả, trong khi tình hình tài chính, tiêu dùng chưa có những chuyển biến tích cực Ngoài ra, việc ñồng Euro mất giá so với ñồng USD cũng khiến các nhà nhập khẩu châu Âu bị giảm lơi nhuận do thiệt về tỷ giá trong việc thanh toán

Về xuất khẩu cá ngừ, tháng 5 có xu hướng giảm Tuy vậy, xuất khẩu 5 tháng ñầu năm vẫn có mức tăng 8,77%, ñạt hơn 248 triệu USD (cùng kỳ năm ngoái tăng 28,9%) (Trung tâm thông tin thủy sản, 2013)

1.2 Các vấn ựề môi trường liên quan tới hoạt ựộng chế biến thủy sản

1.2.1 Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải từ hoạt ựộng chế biến thủy sản

Các thành phần chắnh gây ô nhiễm môi trường từ chế biến thủy sản gồm phế liệu và chất thải rắn, chất thải lỏng, khắ thải và mùi trong chế biến, môi chất lạnh và nhiều chất thải nguy hại khác đáng kể nhất là phế liệu và chất thải rắn như ựầu, xương, da, vây, vảy, vỏ tômẦ chất thải lỏng như nước thải chế biến thủy sản, những phế liệu dễ lên men thối rữa và phân hủy Các chất thải này có khả năng làm xuống cấp nghiêm trọng chất lượng môi trường sống xung quanh

điều tra mới ựây của Viện nghiên cứu hóa sinh cho thấy, trong chế biến thủy sản ựông lạnh, cứ sản xuất ựược 1 tấn thành phẩm tôm sẽ thải ra môi trường 0,75 tấn phế thải, cá tra philê là 1,8 tấn, nhuyễn thể chân ựầu là 0,45 tấn, nhuyễn thể hai mảnh vỏ là 8 tấn Tỷ lệ phế liệu và chất thải rắn phụ thuộc vào mặt hàng sản xuất, vào loài, cũng như chất lượng nguyên liệu Ầ

Chất thải lỏng từ chế biến thủy sản ựược coi là vấn ựề nghiêm trọng nhất hiện nay, có chỉ số ô nhiễm cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B dùng cho nuôi trồng thủy sản (QCVN 11/2008 cột B) như BOD5 vượt

từ 10-30 lần, COD từ 9-19 lần, nitơ tổng có nơi cao gấp 9 lần Bên cạnh ựó còn có một lượng lớn nước thải là các chất tẩy rửa và khử trùng trong vệ sinh nhà xưởng và thiết bị chế biến

Khắ thải và mùi trong chế biến bao gồm các loại như khắ SO2, CO2, NO2,

NH3 , H2SẦ phát thải từ các cơ sở chế biến hàng khô và bột cá Một phần khắ thải khác là môi chất lạnh rò rỉ từ hệ thống lạnh của nhà máy (Phương Mai, 2012)

1.2.2 Các tác ựộng của nước thải chế biến thủy sản tới môi trường

Các chất hữu cơ chứa trong nước thải chế biến thuỷ sản chủ yếu là dễ bị phân hủy Trong nước thải chứa các chất như cacbohydrat, protein, chất béo,Ầ khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng ựộ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan ựể phân hủy các chất hữu cơ Nồng ựộ oxy hòa tan dưới 50% bão hòa sẽ ảnh hưởng tới sự phát triển của sinh vật sống trong nước Oxy hòa tan giảm không chỉ gây suy thoái tài nguyên thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước, dẫn ựến giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp

Các chất rắn lơ lửng làm cho nước ñục hoặc có màu, nó hạn chế ñộ sâu tầng nước ñược ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu… Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực ñến tài nguyên thủy sinh ñồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng ñộ ñục nguồn nước) và gây bồi lắng lòng sông, cản trở sự lưu thông nước và tàu bè…

Nồng ñộ các chất nitơ, photpho cao gây ra hiện tượng phú dưỡng tức là hiện tượng phát triển bùng nổ của các loài tảo ðến mức ñộ giới hạn, tảo sẽ bị chết và phân hủy, gây nên hiện tượng thiếu oxy nghiêm trọng Nếu nồng ñộ oxy giảm tới 0 mg/l, gây ra hiện tượng thủy vực chết ảnh hưởng tới chất lượng nước Ngoài ra, các loài tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng khiến cho bên dưới không có ánh sáng Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới bị ngưng trệ Tất cả các hiện tượng trên gây tác ñộng xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước

Khí Amoniac là sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ có Nitơ Nó rất ñộc cho tôm, cá dù ở nồng ñộ rất nhỏ Nồng ñộ làm chết tôm, cá từ 1- 3 mg/l Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng ñộ Amoni không vượt quá 1mg/l

Các vi sinh vật ñặc biệt là các vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán có trong nguồn nước là tác nhân gây ô nhiễm nghiêm trọng Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, ñường tiết niệu, tiêu chảy cấp (Trịnh

Lê Hùng và cs., 2012)

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải thủy sản ñược áp dụng hiện nay

1.3.1 Phương pháp hóa lý

Bản chất của quá trình xử lý bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học ñể ñưa vào nước thải chất phản ứng nào ñó có thể gây tác ñộng với các tạp chất bẩn, biến ñổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không ñộc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường

`

Hình 1.1 Sơ ñồ nguyên lý của biện pháp xử lý hóa lý (Phan ðỗ Hùng, 2008)

Những phương pháp hoá lý thường ñược áp dụng ñể xử lý nước thải là : keo

tụ, ñông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao ñổi ion,

Ưu ñiểm: Quá trình xử lý hóa lý có thể là giai ñoạn xử lý ñộc lập hoặc xử lý cùng các phương pháp khác

Nhược ñiểm: Không tách ñược những chất có kích thước nhỏ (Trịnh Lê Hùng, 2006)

Xử lý hóa lý

Trung hòa Oxy hóa

khử

Trao ñổi ion

Keo tụ tạo bông

Nhựa Trao ñổi ion

Nhựa Trao ñổi Chelate Resin Zeolite

Than hoạt tính Nhôm hoạt tính

1.3.2 Phương pháp hóa học

Dùng ựể khử các chất hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kắn đôi khi ựược dùng ựể xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay có thể một phương pháp

xử lý nước thải lần cuối ựể thải vào nguồn nước

Ưu ựiểm: Nhanh chóng, thiết bị không cồng kềnh

Nhược ựiểm: đắt tiền, có những tác ựộng không tốt tới môi trường sống của các thủy sinh vật (Trịnh Lê Hùng, 2006)

Hình 1.2 Sơ ựồ nguyên lý biện pháp xử lý hóa học (Phan đỗ Hùng, 2008)

Phương pháp xử lý hóa học

đông tụ

và keo tụ Phèn nhôm

Oxy hóa khử

Cl2, H2O2

O3

Piroluzite (MnO2)

điện hóa

Hình 1.3 Sơ ñồ nguyên lý biện pháp xử lý sinh học (Phan ðỗ Hùng, 2008)

Ưu ñiểm: Thân thiện với môi trường, không gây ảnh hưởng nghiêm trọng ñến môi trường sống của các loài sinh vật khác, không gây nguồn ô nhiễm thứ cấp… Nhược ñiểm: Thời gian lưu dài, phụ thuộc tương ñối lớn vào ñời sống của vi sinh vật…(Trịnh Lê Hùng, 2006)

1.4 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý hiếu khí

Trong nước thải sinh hoạt, nước thải của các xí nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, thủy sản, các trại chăn nuôi… rất giầu các chất dinh dưỡng, gồm 3 nhóm chất: protein 40 – 50%, hidratcacbon 50% và chất béo 10% Protein là polyme của các amino axit, là nguồn dinh dưỡng ñạm quan trọng cho vi sinh vật Hidratcacbon

là các chất ñường bột và xenlulozơ Tinh bột và ñường dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật, còn xenlulozơ bị phân hủy khó hơn và tốc ñộ phân hủy cũng chậm hơn nhiều Chất béo

ít tan thì vi sinh vật phân giải với tốc ñộ khá chậm Trong nước thải có khoảng 10 – 30% hàm lượng các chất hữu cơ khó bị phân hủy bởi vi sinh vật (Trịnh Lê Hùng, 2006)

Hình 1.4 Các biện pháp xử lý hiếu khí (Lương ðức Phẩm, 2003)

Hình 1.5 Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của HTHK (Lương ðức Phẩm, 2003)

Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy hiếu khí gồm có:

־ Phải ñủ lượng oxi hòa tan ở trong nước ñể cung cấp cho ñời sống vi sinh vật và các phản ứng oxi hóa-khử

Các chất hữu cơ có trong nước, trước hết là các chất hòa tan sẽ ñược phân hủy hoặc ñược vi sinh vật sử dụng, sau ñó mới ñến các chất khó tan hoặc không tan

Xử lý hiếu khí

Bể Aerotank Mương oxi

hóa

Bể lọc sinh học

ðĩa quay sinh học (RBC)

Bể lọc sinh học theo mẻ SBR

Bể Aerotank

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Bể lắng ñợt 1

Xả ra nguồn tiếp nhận

(các chất này cũng dần dần chuyển sang dạng tan)

Hầu hết các vi khuẩn tham gia vào quá trình làm sạch là các thể hoại sinh, hiếu khí và ưa ấm, ñặc biệt là các phản ứng hóa sinh xảy ra ở các vi khuẩn là các phản ứng do enzyme xúc tác Vì vậy, nhiệt ñộ xử lý nước thải thích hợp 20 – 40oC, tối ưu là 25 – 35oC, nhiệt ñộ thấp nhất vào mùa ñông là 12oC sẽ hạn chế nhất ñịnh cho hoạt ñộng của vi sinh vật (Lương ðức Phẩm, 2003)

Oxi hòa tan ñể cung cấp cho các quá trình sống của vi sinh vật trong nước, ngoài lượng hòa tan tự nhiên còn cần phải bổ sung thêm vào các công trình xử lý nước thải Có như vậy mới ñảm bảo cho quá trình xử lý ñạt kết quả mong muốn

Xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí dựa vào hoạt ñộng của vi sinh vật hiếu khí ở trong nước thải Kết quả là các chất hữu cơ bị ô nhiễm ñược khoáng hoá thành các chất vô cơ, các chất khí ñơn giản như CO2 và nước

Quá trình xử lý gồm 3 giai ñoạn, ñược biểu thị bằng các phản ứng:

• Oxi hóa các chất hữu cơ:

• Tổng hợp xây dựng tế bào:

• Tự oxi hóa chất liệu tế bào (tự phân hủy)

Trong quá trình xử lý sinh học hiếu khí, nếu trong nước thải có NH4+ thì có thể xảy ra quá trình nitrat hóa như sau:

Quá trình Denitrat hóa

Trong nước thải sẽ xảy ra quá trình hấp thụ photpho của vi sinh vật ñể xây dựng tế bào và các phân tử AMP, ADP, ATP (Lương ðức Phẩm, 2003)

1.5 Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng cây

Bãi lọc trồng cây là những vùng ñất trong ñó có mức nước cao hơn hoặc ngang bằng so với mặt ñất trong thời gian dài, ñủ ñể duy trì tình trạng bão hòa của ñất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường ñó

Các vùng ñất ngập nước tự nhiên cũng có thể ñược sử dụng ñể làm sạch nước thải, nhưng chúng có một số hạn chế trong quá trình vận hành do khó kiểm soát ñược chế ñộ thủy lực và có khả năng gây ảnh hưởng xấu bởi thành phần nước thải tới môi trường sống của ñộng vật hoang dã và hệ sinh thái trong ñó

ðất ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là công nghệ xử lý sinh thái mới, ñược xây dựng nhằm khắc phục những nhược ñiểm, trong khi vẫn bảo tồn ñược những ưu ñiểm của bãi ñất ngập nước tự nhiên Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy, bãi lọc trồng cây hoạt ñộng tốt hơn so với ñất ngập nước tự nhiên cùng diện tích, nhờ ñáy của bãi lọc trồng cây có ñộ dốc hợp lý và chế ñộ thủy lực ñược kiểm soát ðộ tin cậy trong hoạt ñộng của bãi lọc trồng cây cũng ñược nâng cao do thực vật và những thành phần khác trong bãi lọc trồng cây có thể quản lý ñược như mong muốn Chính vì vậy, bãi lọc trồng cây rất thích hợp cho việc xử lý nước thải tại các khu vực dân sinh, khu công nghiệp, các làng nghề nơi có quỹ ñất rộng Việc phát triển bãi lọc trồng cây cũng có ý nghĩa bù ñắp và phục hồi các khu vực ñất ngập nước bị mất ñi do nhu cầu ñô thị hóa và phát triển xây dựng (Nguyễn Việt Anh, 2010)

1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới

1.5.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 1991, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt ñầu tiên ñã ñược xây dựng ở Na Uy Ngày nay, tại những vùng nông thôn ở Na Uy và ðan Mạch, phương pháp này ñã trở nên rất phổ biến ñể xử lý nước thải sinh hoạt

Mô hình quy mô nhỏ ñược áp dụng phổ biến là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp ñó

là bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳng ñứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang Bể lọc sinh học hiếu khí ñược thiết kế trước bãi lọc ngầm ñể giảm BOD, COD và thực hiện quá trình nitrat hóa trong ñiều kiện thời tiết lạnh

Các nghiên cứu khác tại đức, Thái Lan, Cộng hòa Séc, Thụy Sỹ, Bồ đào Nha, Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ, Hoa Kỳ cho thấy bên cạnh việc xử lý có hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ, bãi lọc trồng cây còn có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải ựô thị, xử lý phân bùn bể phốt và

xử lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rácẦ Không những thế, thực vật từ bãi lọc trồng cây còn có thể ựược chế biến, sử dụng làm phân bón cho ựất, làm bột giấy

và là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường Tại Cộng Hòa Séc bãi lọc trồng cây ựược thiết kế lần ựầu tiên vào năm 1989, ựến năm 1999 ựã có hơn 100 bãi lọc trồng cây ựã ựược thiết kế, chủ yếu theo công nghệ dòng chảy ngang với các loài thực vật sử dụng là sậy và cỏ mèo Các bãi lọc này chủ yếu ựược dùng ựể xử lý nước thải sinh hoạt, với hiệu suất xử lý chất hữu cơ tắnh theo BOD5 lên ựến hơn 80% Các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu môi trường tại Leipzig - Halle, CHLB đức ựã nghiên cứu một cách hệ thống công nghệ bãi lọc trồng cây ựể xử lý các chất ô nhiễm vô cơ, hữu cơ (Nguyễn Thị Loan, 2007)

Một bãi lọc trồng cây áp dụng cho xử lý nước thải của khu dân cư thuộc ngoại ô Bayawan City, Philippines với 336 hộ dân và 3380 nhân khẩu ựược hoàn thành vào năm 2006, với sự trợ giúp của Trung tâm nghiên cứu môi trường Leizig - Halle, CHLB đức Diện tắch tổng cộng của bãi lọc trồng cây là 2680m2, ựáp ứng yêu cầu xử lý là 150m3 nước thải/ ngày ựêm Loại thực vật ựược sử dụng trong bãi lọc là cỏ sậy Khả năng tách loại chất hữu cơ tắnh theo BOD của hệ thống này ựạt ựến 97% (Nguyễn Thị Loan, 2007)

Các nghiên cứu thử nghiệm trên thế giới cho thấy, công nghệ bãi lọc trồng cây có thể áp dụng cho ngành công nghiệp chế biến thủy sản Nhóm các nhà khoa học Thái Lan tại King MongkutỖs University hợp tác với các nhà khoa học của Tulane University, Hoa Kỳ, tiến hành khảo sát khả năng sử dụng bãi lọc trồng cây

ựể xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản tại Thái Lan Với thời gian lưu thủy lực là 5 ngày, hiệu suất tách loại ựạt ựến 91 - 99% ựối với BOD, 52 - 90% ựối với chất rắn lơ lửng, 72 - 92% ựối với tổng nitơ, và ựối với tổng photpho là 72 - 77% Kết quả cũng cho thấy trong trường hợp hàm lượng chất hữu cơ quá cao cần phải có quá trình pha loãng hoặc tiền xử lý (Trịnh Lê Hùng và cs., 2007)

1.5.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng các bãi lọc ngầm trồng cây ñã và ñang ñược một số trung tâm nghiên cứu và trường ñại học áp dụng thử nghiệm, chủ yếu xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải bệnh viện Các ñề tài nghiên cứu mới ñây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như: “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng ñứng trong ñiều kiện Việt Nam” của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường ñô thị và khu công nghiệp, Trường ðại học Xây dựng Hà Nội hợp tác với ðại học Linkoeping, Thụy ðiển; “Xây dựng mô hình hệ thống ñất ngập nước nhân tạo ñể xử lý nước thải sinh hoạt tại xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì”… của ðại học Quốc gia Hà Nội;… ñã cho thấy hoàn toàn

có thể áp dụng phương pháp này trong ñiều kiện của Việt Nam ðây là công nghệ

xử lý nước thải trong ñiều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép ñạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn ñịnh, ñồng thời làm tăng giá trị ña dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của ñịa phương Sinh khối thực vật và bùn phân hủy sau xử lý từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị sử dụng (Nguyễn Thị Loan, 2007)

1.5.2 Các ưu- nhược ñiểm chính của bãi lọc trồng cây

1.5.3 Cấu tạo của bãi lọc trồng cây (Donald S Brown et al, 2000)

Bãi lọc trồng cây thường bao gồm :

Hình 1.6 Các thành phần cơ bản của bãi lọc trồng cây

1.5.4 Phân loại bãi lọc trồng cây xử lý nước thải

Có thể phân loại bãi lọc trồng cây dựa vào dạng thức tồn tại của thực vật thủy sinh (trôi nổi tự do, ngập trong nước, nổi cố ñịnh trên bề mặt); dựa vào hướng dòng chảy trong hệ thống (dòng chảy tự do bề mặt, dòng chảy ngầm); dựa vào kết cấu của toàn bộ hệ thống (dạng hệ thống hybrid, hệ thống một giai ñoạn hay hệ thống ña giai ñoạn); dựa vào dạng nước thải ñược xử lý… Trong ñó, cách phân loại dựa trên hướng dòng chảy ñược sử dụng nhiều nhất và có thể chia thành 2 nhóm chính: bãi lọc trồng cây ngập nước (dòng chảy bề mặt) và bãi lọc ngầm trồng cây (dòng chảy dưới bề mặt) (Donald S Brown et al, 2000)

1.5.4.1 Bãi lọc trồng cây ngập nước

Hệ thống này có cấu tạo và hoạt ñộng như một ñầm lầy hay ñất ngập nước tự

nhiên Dưới ñáy của bãi lọc là một lớp ñất sét tự nhiên hay nhân tạo hoặc rải một

lớp vải nhựa chống thấm Trên lớp chống thấm là ñất hoặc vật liệu lọc phù hợp cho

sự phát triển của thực vật có thân nhô lên mặt nước Dòng nước thải chảy ngang

trên bề mặt lớp vật liệu lọc Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp,

chiều sâu lớp nước nhỏ, vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên trong bãi

lọc là những ñiều kiện cần thiết ñể tạo nên chế ñộ thủy lực kiểu dòng chảy ñẩy

1.5.4.2 Bãi lọc ngầm trồng cây

* Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang

Trong hệ thống HF, nước thải từ hệ thống dẫn vào chảy từ từ ngầm bề mặt

và theo dòng chảy ngang cho tới hệ thống ga thoát nước sau xử lý Trong quá trình

này nước thải sẽ tiếp xúc với các khu vực hiếu khí, thiếu khí và kị khí Vùng hiếu

khí là các khu vực xung quanh rễ và thân rễ bởi theo ñó oxy sẽ ñược rò rỉ vào hệ

thống Trong quá trình nước thải chảy từ từ qua vùng rễ, nước thải sẽ ñược xử lý

bằng các vi sinh vật cư trú tại ñó

Hình 1.7 Sơ ñồ bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang

* Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng ñứng

Hệ thống VF thông thường ñược cấu tạo từ hệ thống cát và sỏi cả ở dưới ñáy

bể và trên mặt bể cùng hệ thực vật Nước thải cần xử lý sẽ thẩm thấu từ phía trên

xuống dưới và ñược tập trung vào hệ thống hố ga thoát nước ñã ñược xử lý

Hệ thống VF ñược cấp nước thải liên tục trên một diện tích bề mặt không nhỏ, nước thải thấm dần xuống dưới thâm nhập vào khu vực xử lý của bể và nước sau xử lý sẽ ñược thu gom vào hệ thống ga thoát nước Không khí có thể thâm nhập vào hệ thống qua các ống thông khí và bởi chính ñường thoát nước sau xử lý, chính

sự cung cấp oxy liên tục này cùng với oxy ñược vận chuyển qua hệ thực vật sẽ ñóng góp một lượng oxy lớn hơn so với hệ thống HF

Hình 1.8 Sơ ñồ bãi lọc trồng cây dòng chảy thẳng ñứng

1.5.5 Cơ chế các quá trình xử lý trong bãi lọc trồng cây (CEETA, 2001)

1.5.5.1 Loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

Trong các bãi lọc, phân hủy sinh học ñóng vai trò lớn nhất trong việc loại bỏ các chất hữu cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học (BOD5)

có trong nước thải BOD5 còn lại cùng các chất rắn lắng ñược sẽ bị loại bỏ nhờ quá trình lắng Ðối với bãi lọc trồng cây ngập nước, vai trò của các vi sinh vật lơ lửng dọc theo chiều sâu cột nước của bãi lọc ñối với việc loại bỏ BOD5 trong các màng

vi sinh vật bao bọc xung quanh lớp vật liệu lọc tương tự như trong bể lọc sinh học nhỏ giọt

Phân hủy sinh học xảy ra khi các chất hữu cơ hòa tan ñược mang vào lớp màng vi sinh bám trên phần thân ngập nước của thực vật, hệ thống rễ và những vùng vật liệu lọc xung quanh, nhờ quá trình khuếch tán

Vai trò của thực vật trong bãi lọc :

• Cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy sinh học (hiếu khí) cư trú

• Vận chuyển oxy vào vùng rễ ñể cung cấp cho quá trình phân hủy sinh học hiếu khí trong lớp vật liệu và bộ rễ

1.5.5.2 Loại bỏ các chất rắn

Các chất rắn lắng ñược loại bỏ dễ dàng nhờ cơ chế lắng trọng lực, vì hệ thống bãi lọc trồng cây có thời gian lưu nước dài Chất rắn không lắng ñược, chất keo có thể ñược loại bỏ thông qua các cơ chế lọc (nếu sử dụng cát lọc), lắng và phân hủy sinh học (do sự phát triển của vi khuẩn), hút bám, hấp phụ lên các chất rắn khác (thực vật, ñất, cát, lớp sỏi nền…)

Các cơ chế xử lý trong hệ thống này phụ thuộc rất nhiều vào kích thước và tính chất của các chất rắn có trong nước thải và các dạng vật liệu lọc ñược sử dụng

1.5.5.3 Loại bỏ Nitơ

Nitơ ñược loại bỏ trong bãi lọc nhờ 3 cơ chế chế chủ yếu sau:

• Nitrat hóa /khử nitrat

• Sự bay hơi của ammoniac (NH3)

• Sự hấp thụ của thực vật

Trong các bãi lọc, sự chuyển hóa của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hóa và khử của ñất, bề mặt tiếp xúc giữa rễ và ñất và phần ngập nước của thực vật có thân nhô lên mặt nước Nitơ hữu cơ bị khoáng hóa thành NH4+ trong cả 2 lớp ñất oxy hóa và khử Lớp oxy hóa và phần ngập của thực vật là những nơi chủ yếu xảy ra quá trình nitrat hóa, tại ñây NH4+chuyển hóa thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas

và cuối cùng thành NO3- bởi vi khuẩn Nitrobacter Ở môi trường pH cao hơn, một

số NH4+ chuyển sang dạng NH3 và bay hơi vào không khí Nitrat trong vùng khử sẽ

bị hụt ñi nhờ quá trình khử nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ Tuy nhiên nitrat lại ñược cấp vào từ vùng oxy hóa nhờ hiện tượng khuếch tán

ðối với lớp bề mặt chung giữa ñất và rễ, oxy từ khí quyển khuếch tán vào vùng rễ qua lá, thân, gốc, rễ của các cây trồng trong bãi lọc và tạo nên một lớp giàu oxy tương tự như lớp bề mặt chung giữa ñất và nước Quá trình nitrat hóa diễn ra ở vùng rễ hiếu khí, tại ñây NH4+ bị oxy hóa thành NO3- Phần NO3- không bị cây trồng hấp thụ sẽ khuếch tán vào vùng thiếu khí, và bị khử thành N2 và NO2- do quá trình khử nitrat Lượng amoni trong vùng rễ ñược bổ sung nhờ nguồn NH4+ từ vùng thiếu khí khuếch tán vào

1.5.5.5 Loại bỏ kim loại nặng

Khi các kim loại nặng hòa tan trong nước thải chảy vào bãi lọc trồng cây, các

• Hấp thụ vào rễ, thân và lá của thực vật trong bãi lọc trồng cây

Các loại thực vật khác nhau có khả năng hấp thụ kim loại nặng rất khác nhau Bên cạnh ñó, thực vật ñầm lầy cũng ảnh hưởng gián tiếp ñến sự loại bỏ và tích trữ kim loại nặng khi chúng ảnh hưởng tới chế ñộ thủy lực, cơ chế hóa học của lớp trầm tích và hoạt ñộng của vi sinh vật Vật liệu lọc là nơi tích tụ chủ yếu kim loại nặng Khi khả năng chứa các kim loại nặng của chúng ñạt tới giới hạn thì cần nạo vét và xả bỏ ñể loại kim loại nặng ra khỏi bãi lọc

1.5.5.6 Loại bỏ các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ ñược loại bỏ trong các bãi lọc trồng cây chủ yếu nhờ cơ chế bay hơi, hấp phụ, phân hủy bởi các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn và nấm) và hấp thụ của thực vật Quá trình phân hủy các chất bẩn hữu cơ chính nhờ các vi khuẩn hiếu khí và kị khí, nhưng quá trình hấp phụ các chất bẩn lên màng sinh vật phải xảy

ra trước quá trình thích nghi và phân hủy sinh học Các chất bẩn hữu cơ chính còn có thể ñược loại bỏ nhờ quá trình hấp phụ vật lý lên bề mặt các chất rắn lắng ñược và sau ñó là quá trình lắng Quá trình này thường xảy ra ở phần ñầu của bãi lọc

1.5.5.7 Các loại thực vật sử dụng trong bãi lọc trồng cây

Có rất nhiều loại thực vật có thể sử dụng trong bãi lọc trồng cây như: cây cói, cây sậy, cỏ vetiver, cây ngổ dại, …Các loại cây này có rễ bám vào lớp ñất ở ñáy và thân vươn cao lên trên mặt nước Thực vật thủy sinh là một thành phần không thể thiếu ñược của các hệ sinh thái này

1.6 Những thông số cơ bản ñể ñánh giá chất lượng nước:

ðể ñánh giá chất lượng cũng như mức ñộ ô nhiễm của nguồn nước hay khả năng hoạt ñộng của hệ thống (trong xử lý sinh học hiếu khí, yếm khí,…) người ta dựa vào rất nhiều các thông số khác nhau như: pH, ñộ màu, ñộ ñục, BOD, COD,

DO, TSS, hàm lượng các chất dinh dưỡng (hàm lượng Nitơ, phốt pho, sunfat, ), chỉ

thị về chất lượng vi sinh của nước (chỉ số E.coli, Coliform), các tác nhân ñộc hại và

các hợp chất liên quan về mặt sinh thái (kim loại nặng, các chất bảo vệ thực vật), … (Trịnh Lê Hùng, 2006)

Bảng 1 Các thành phần quan trọng trong nước ñể ñánh giá công nghệ xử lý

Các chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng có thể dẫn ñến tăng khả năng lắng bùn và ñiều kiện kỵ khí khi thải nước thải không qua xử lý vào môi trường

Các chất hữu cơ dễ phân hủy

Gồm Protein, Cacbohydrat và chất béo Các chất hữu

cơ phân hủy sinh học ñược ño bằng chỉ tiêu BOD và COD Nếu thải các chất này trực tiếp vào môi trường, quá trình ổn ñịnh sinh học của chúng có thể dẫn ñến giảm lượng oxy trong nước tự nhiên và là nguyên nhân gây màu, mùi, vị

Các chất hữu cơ trơ

Các chất hữu cơ này không bị phân hủy bởi các phương pháp xử lý nước thải thông thường Ví dụ ñiển hình: chất hoạt ñộng bề mặt, phenol và một số chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp,

Kim loại nặng

Các kim loại nặng thường nhiễm vào nguồn nước

do các hoạt ñộng công nghiệp Với nồng ñộ vượt quá giới hạn cho phép sẽ ảnh hưởng lớn tới sự sinh trưởng, phát triển của sinh vật, vì vậy cần ñược loại

ra khỏi nước thải

Các chất rắn vô cơ hòa tan

Các thành phần vô cơ như canxi, natri, sunfat, có trong nước thải sinh hoạt qua quá trình sử dụng nước Nếu nước thải muốn sử dụng lại thì cần phải loại bỏ chúng

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 đối tượng nghiên cứu

Hệ thống xử lý hiếu khắ và hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây tại Công ty Cổ phần Xuất khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2012 Ờ tháng 8/2013

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Các phân xưởng sản xuất của AQUAPEXCO II

Các bể tập trung nước thải ựầu vào, bể hiếu khắ, bể lắng, bể tập trung nước thải ựầu ra của hệ thống hiếu khắ (ựầu vào bãi lọc), bể bãi lọc trồng cây, các bể nước thải ựầu ra của từng loại bãi lọc, miệng ống thải ựầu ra cuối cùng

2.2 Nội dung nghiên cứu

Ớ Khái quát về cơ sở hạ tầng, hoạt ựộng sản xuất của AQUAPEXCO II

Ớ Nghiên cứu ựặc ựiểm xả thải, thành phần và tắnh chất của nước thải của AQUAPEXCO II

Ớ đánh giá hiệu quả của quy trình xử lý hiếu khắ kết hợp với hệ thống bãi lọc trồng cây

Ớ đề xuất các giải pháp ựể nâng cao hiệu quả xử lý

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Các tài liệu liên quan ựến quá trình sản xuất, sản lượng, cơ sở hạ tầng, báo cáo sản xuất của AQUAPEXCO II năm 2010 Ờ 2013, các báo cáo quan trắc môi trường ựịnh kỳ về hiện trạng môi trường của AQUAPEXCO II, báo cáo hiện trạng xả thải vào nguồn nước của AQUAPEXCO II, các tài liệu kỹ thuật về quy trình xử lý

2.3.2 Phương pháp khảo sát hiện trạng, ựo ựạc nguồn thải

Khảo sát trực tiếp hiện trạng sản xuất và môi trường của công ty xác ựịnh rõ nguồn thải ra ngoài môi trường

Năm 2012 tôi tiến hành theo dõi nước thải của AQUAPEXCO II vào các tháng 1, 2, 5 ,7, 10 mỗi tháng tôi tiến hành lấy mẫu 3 ÷ 4 lần, mỗi lần cách 1 tuần ñến 10 ngày

Ở các công ñoạn sản xuất có phát sinh nước thải như : bảo quản, sơ chế, phân

cỡ, mạ băng,… lượng nước thải ñầu vào và ñầu ra của mỗi công ñoạn ñược xác ñịnh bằng các lưu lượng kế lắp ngay trên ñường ống nguồn nước cấp và ñường ống nguồn nước thải Lưu lương kế ñược ñặt ở mức từ 5 ÷ 40 l/ phút tùy thuộc vào lượng dòng thải, tính theo giờ làm việc

Vnguồn thải = ðịnh mức lưu lượng × số giờ làm việc

Sơ ñồ ño kiểm lượng nước cấp, nước thải thể hiện ở hình 2.1

Hình 2.1 Vị trí lắp ñặt lưu lượng kế ñể ño lưu lượng nguồn cấp, nguồn thải

Ghi chú: Lưu lượng kế ñược lắp ñặt ở nguồn nước cấp vào

Lưu lượng kế ñược lắp ñặt ở nguồn nước thải

Tôi còn tiến hành cân ño lượng chất thải rắn phát sinh sau mỗi công ñoạn của quy trình sản xuất

Tiếp nhận nguyên liệu

Bảo quản

Sơ chế

Nước

Lưu lượng nước thải ñầu ra ñược xác ñịnh bằng việc lắp thêm ñồng hồ ño lưu lượng nước từ ñó tính ra lưu lượng m3/ ngày

Hình 2.2 Vị trí lấy mẫu nguồn nước thải tại AQUAPEXCO II

Ghi chú: ðường dẫn nước thải

Các ñiểm khảo sát, ño ñạc nguồn thải bằng ñồng hồ ño lưu lượng 2

phân xưởng chế biến và nguồn nước thải chung

Lưu lượng ñược xác ñịnh ngay trong ngày bằng ñồng hồ ño lưu lượng ñã ñược lắp ñặt vào ñường ống nước thải của các phân xưởng chế biến và nước thải chung, tính từ thời ñiểm bắt ñầu giờ làm việc ñến kết thúc giờ làm việc Lấy số ñồng hồ của lưu lượng khi kết thúc giờ làm việc trừ ñi số ñồng hồ khi bắt ñầu giờ làm việc Khối lượng sản phẩm ñược thu thập qua báo cáo tình hình sản xuất hàng ngày của các phân xưởng chế biến

2.3.3 Phương pháp lấy mẫu

Số ñiểm phân tích: Vào năm 2013 ñể ñánh giá ñược hiệu quả của hệ thống

xử lý hiếu khí và bãi lọc trồng cây, bên cạnh ñó ñể so sánh hiệu quả giữa các dạng bãi lọc thẳng ñứng và bãi lọc nằm ngang, giữa 2 loại cây cói và cây sậy, số ñiểm phân tích ñược lấy là 7 ñiểm với hình 2.3

Phân xưởng chế biến mực Phân xưởng chế biến tôm

Hình 2.3 Sơ ñồ quan trắc chất lượng nước của AQUAPEXCO II

Ghi chú

ðướng dẫn nước thải ðiểm 1 ðầu vào hệ thống hiếu khí

ðiểm 2 ðầu ra hệ thống hiếu khí cũng chính là ñầu vào bãi lọc

ðiểm 3 ðầu ra hệ thống bãi lọc nằm ngang trồng cây sậy

ðiểm 4 ðầu ra hệ thống bãi lọc nằm ngang trồng cây cói

ðiểm 5 ðầu ra hệ thống bãi lọc thẳng ñứng trồng cây cói

ðiểm 6 ðầu ra hệ thống bãi lọc thẳng ñứng trồng cây sậy

ðiểm 7 ðầu ra cuối cùng thải ra môi trường

Tần suất lấy mẫu: Số lần lấy mẫu ñược tiến hành 3- 4 lần/ 1 tháng Mỗi lần

cách nhau khoảng 1- 2 tuần

Phương pháp lấy mẫu Theo TCVN 4556:88

Lượng mẫu lấy trung bình 3 lần/ ngày Mỗi lần lấy 500 ml, cách nhau 3 tiếng Trộn tất cả lượng nước thải của 3 lần lấy vào một bình có thể tích 1500 ml Sau khi lấy mẫu, mẫu ñược bảo quản lạnh bằng ñá khô vào thùng tối Mẫu sẽ ñược vận chuyển về phòng phân tích với thời gian ngắn nhất, và sẽ ñược tiến hành phân tích ngay

BLTð Trồng cây cói

Xưởng chế biến 1 Hệ thống hiếu khí

2

BLNN Trồng cây sậy BLTð

Trồng cây sậy

BLNN Trồng cây cói

2.3.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm các thông số về môi trường theo các TCVN

Chỉ tiêu TSS theo TCVN 6625 –2000

Chỉ tiêu COD theoTCVN 6491- 1999

Chỉ tiêu BOD5 theo TCVN 6001 -1- 2008

Chỉ tiêu PO43- theo TCVN 6202 - 1996

Chỉ tiêu NO3- theo TCVN 6180 – 1996

Chỉ tiêu NH4+ theo TCVN 6179 – 1996

Chỉ tiêu tổng Nitơ theo TCVN 6638 - 2000

Chỉ tiêu Coliform theo TCVN 6187 – 2 : 1996

Chỉ tiêu pH, DO ño bằng máy ño trực tiếp ngoài hiện trường

2.3.5 Phương pháp ñánh giá hiệu quả

Hiệu quả của quá trình xử lý ñược ñánh giá dựa trên hiệu suất xử lý của mỗi

quá trình

Tính hiệu suất xử lý theo công thức:

Trong ñó T là tải lượng ñược tính theo công thức: T = Q*N

T2: tải lượng ñầu vào, T1: tải lượng ñầu ra

N: là nồng ñộ của thông số (mg/l; mg SiO2/l)

Q: Lưu lượng dòng thải (m3/ngày)

Ngoài ra còn ñối chiếu nồng ñộ của các thông số trong nước thải ñầu ra với QCVN 11:2008/ BTNMT (B) ñánh giá có ñảm bảo quy chuẩn hay không

2.3.6 Phương pháp so sánh

So sánh các thông số về môi trường: ðầu vào, sau xử lý hiếu khí (trước khi vào bãi lọc trồng cây), sau bãi lọc trồng cây (ñầu ra cuối cùng) Từ ñó ñánh giá ñược hiệu quả xử lý của các phương pháp

2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu ñược xử lý, thống kê theo phần mềm Excel

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khái quát về cơ sở hạ tầng, hoạt ñộng sản xuất của AQUAPEXCO II

3.1.1 Tình hình hoạt ñộng sản xuất chung của công ty

Công ty Cổ phần Xuất khẩu Thủy sản Quảng Ninh 2 (tiền thân là Doanh nghiệp Nhà nước ñược thành lập, ñi vào hoạt ñộng kể từ năm 1988 và chuyển ñổi thành Công ty cổ phần từ tháng 4/2005 theo Quyết ñịnh số 552/Qð-CT ngày 16/02/2005 của Ủy ban Nhân dân tỉnh Quảng Ninh về việc phê duyệt phương án cổ phần hóa và chuyển Công ty xuất khẩu thủy sản Quảng Ninh 2 thành Công ty Cổ phần xuất khẩu thủy sản Quảng Ninh 2

Những năm ñầu mới ñi vào hoạt ñộng, doanh nghiệp không tự khai thác ñược thị trường tiêu thụ mà hoàn toàn phụ thuộc vào doanh nghiệp khác trong nước

ñể tiêu thụ sản phẩm do chính ñơn vị sản xuất ra ðến năm 1996, Công ty ñã khai thác ñược thị trường tiêu thụ và bắt ñầu xuất khẩu trực tiếp sản phẩm sang thị trường Nhật Bản

Từ chỗ Công ty chỉ có một Nhà máy chế biến với quy mô nhỏ, máy móc thiết bị lạc hậu, nguồn nguyên liệu phục vụ cho chế biến hoàn toàn phụ thuộc vào ñánh bắt tự nhiên thì từ năm 2000 ñến nay Công ty ñã ñầu tư xây dựng thêm một nhà máy chế biến với ñầy ñủ trang thiết bị hiện ñại ñáp ứng các yêu cầu khắt khe của khách hàng và thị trường tiêu thụ Xác ñịnh rõ nguồn nguyên liệu ñánh bắt tự nhiên ngày càng cạn kiệt sẽ ảnh hưởng ñến sự sống còn của Công ty, năm 2001 Công ty cũng ñã ñầu tư xây dựng khu sản xuất tôm giống và khu nuôi trồng thủy sản theo mô hình công nghiệp với diện tích 80ha ñể chủ ñộng về nguyên nguyên liệu phục vụ cho chế biến tạo nên một chu trình khép kín từ khâu sản xuất con giống, nuôi trồng, chế biến và xuất khẩu, góp phần ñảm bảo nguồn nguyên liệu sạch cho nhà máy cũng như ñảm bảo việc làm và thu nhập ổn ñịnh cho 500 lao ñộng tại ñịa phương cũng như ở các vùng phụ cận

AQUAPEXCO II xác ñịnh chất lượng sản phẩm là ñiều kiện tiên quyết, do vậy chất lượng sản phẩm và uy tín của Công ty ñã ñược khẳng ñịnh ñối với các bạn hàng trong khu vực và trên trường quốc tế Sản phẩm của Công ty ñã có mặt ở

nhiều quốc gia trên thế giới, trong ựó ựã chinh phục ựược các thị trường khó tắnh và yêu cầu khắt khe về chất lượng sản phẩm như: Nhật Bản, USA, EUẦ Với thế mạnh

và kinh nghiệm trong nhiều năm qua của Công ty là sản xuất các mặt hàng giá trị gia tăng như: Các sản phẩm ăn liền chế biến từ Mực ống và Tôm Vannamei Sản phẩm của Công ty ựạt ựược nhiều giải thưởng cao về chất lượng của các Cơ quan,

tổ chức chuyên ngành trong nước trao tặng Qua nhiều năm phấn ựấu không mệt mỏi của tập thể CBCNV-Lđ, công ty cũng ựã nhận ựược nhiều phần thưởng cao quý của Nhà nước trao tặng ựơn vị dẫn ựầu phong trào thi ựua trong nhiều năm liền, Huân chương lao ựộng hạng Nhì, Ba Năm 2003, Công ty vinh dự ựược Chủ tịch nước trao tặng danh hiệu ỘAnh hùng lao ựộng trong thời kỳ ựổi mớiỢ

Thông qua hoạt ựộng xuất khẩu sản phẩm thủy sản trực tiếp sang thị trường Nhật Bản kể từ năm 1996, thì cũng từ ựây khách hàng của Công ty tại thị trường Nhật Bản ựã ựề nghị ựưa công nhân Công ty sang học tập kinh nghiệm, kỹ thuật chế biến thủy sản, thực phẩm tại Nhật Bản ựể về áp dụng tại Công ty Công ty ựược cấp giấy phép hoạt ựộng và tiến hành ựưa số tu nghiệp sinh ựầu tiên sang tu nghiệp tại Nhật Bản vào năm 1998 và tiếp tục duy trì cho ựến nay, trong những năm ựầu Công

ty chỉ chú trọng ựến hoạt ựộng ựưa tu nghiệp sinh sang thị trường Nhật Bản, từ năm

2003 trở lại ựây, ngoài việc duy trì thị trường Nhật Bản, Công ty ựã mở rộng thêm các thị trường xuất khẩu lao ựộng khác như: Malaysia, đài Loan, Quatar, JordanyẦ với một số ngành nghề chủ yếu như: Chế biến thủy sản, thực phẩm; Xây dựng; May mặc; điện tử; Cơ khắẦ Với tổng số lao ựộng Công ty ựã ựưa sang làm việc tại các thị trường trên gần 3.000 lao ựộng Chất lượng lao ựộng của Công

ty ựược ựối tác nước ngoài ựánh giá cao về ý thức tổ chức kỷ luật, kiến thức cơ bản khi sang làm việc tại nước bạn (kể cả về kiến thức ngoại ngữ và trình ựộ tay nghề), tắnh tự giác, chấp hành tốt pháp luật nước sở tạiẦ (AQUAPEXCO II, 2012) [1]

Sự phát triển của Công ty ựặc biệt phải kể ựến từ năm 2009 ựến nay, doanh số năm sau cao hơn năm trước, ựời sống vật chất và tinh thần của CBCNV-Lđ làm việc tại Công ty luôn ựược cải thiện ựã giúp họ yên tâm gắn bó làm việc lâu dài với Công ty trong thời gian tới

3.1.2 Quy trình sản xuất hiện ñang ñược áp dụng tại AQUAPEXCO II

Tùy thuộc vào các loại nguyên liệu như tôm, mực… mà công nghệ sẽ có nhiều ñiểm riêng biệt, quy trình sản xuất có các dạng ñược biểu diễn trong các Hình 3.1

xử lý ñược tiến hành bằng hệ thống vòi phun nước Công việc cuối cùng trong công

Sản phẩm

Mạ Băng

Bao gói, ñóng thùng

Bao gói PE, thùng carton Bao gói PE Thùng Carton hỏng

Mực nguyên liệu

Sơ chế

Tinh chế

Xếp khay, hút chân không

ựoạn sơ chế là ựánh giá cảm quan ựể chuẩn bị chuyển sang công ựoạn tinh chế Trong công ựoạn này mực luôn ựược bảo quản bằng ựá vảy ựể ựảm bảo nhiệt ựộ theo yêu cầu ựề ra Qua công ựoạn tinh chế mực sẽ ựược rửa lại bằng nước muối ựã ựược pha sẵn cùng với chất phụ gia từ 3-5 phút ựể làm cho sản phẩm trắng và săn ựẹp Bước còn lại trong công ựoạn này là phân loại lần lượt từng con một, phân cỡ theo yêu cầu của khách hàng và cho vào từng khay xốp Công ựoạn tiếp theo mực ựược ựưa ựi hút chân không ở nhiệt ựộ -18 ựến -35oC Công ựoạn tiếp theo mực ựược cấp ựông ở tủ ựông từ 3,5 Ờ 4 giờ ở nhiệt ựộ - 45oC Sau khi cấp ựông sẽ tiến hành tách khuôn, mạ băng bằng thiết bị phun sương bằng nước lạnh có nhiệt ựộ ≤

4oC, thao tác nhanh Sau ựó mỗi khay cho vào một túi PE hàn kắn miệng Bước cuối cùng là ựóng các khay vào các thùng carton ựược bảo quản thành phẩm ở nhiệt ựộ ≤ -18oC

Bảng 3.1 Tải lượng nguyên liệu, chất thải trong quá trình chế biến mực

(kg, m 3 /ngày)

Công ựoạn đầu vào (nguyên liệu) đầu ra (chất thải)

Sơ chế Mực nguyên liệu: 2400 kg

Nước: 7 m3đá: 500 kg Muối: 6 kg

- Nước thải: 7,5 m3 (nước rửa nguyên liệu và ựá tan chảy

- CTR: 350 kg (rút bỏ nội tạng)

và một ắt muối rơi vãi

Tinh chế Mực ựã sơ chế: 2050 kg

Nước: 5,2 m3đá: 300 kg Muối: 25 kg

- Mực thành phẩm: 2110 kg

- Bao bì hỏng: không ựáng kể

( Nguồn:số liệu ựiều tra, ựo ựạc nguồn thải năm 2012)

Nguyên liệu mực ựầu vào trung bình 1 ngày là 2400 kg mực Sau các công ựoạn sơ chế (vứt bỏ nội tạng) chỉ còn 2050 kg, phát sinh khoảng 13,9 m3 nước thải