công nghệ xử lý bảo vệ môi trường

trình bày về công nghệ xử lý bảo vệ môi trường

Chương I

GIỚI THIỆU CHUNG

I.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nguồn gốc mọi sự biến đổi về môi trường sống đang xảy ra hiện nay trênthế giới cũng như ở nước ta là các hoạt động kinh tế , phát triển của xã hội loàingười Các hoạt động này một mặt làm cải thiện chất lượng cuộc sống của conngười , mặt khác lại đang tạo ra hàng loạt khan hiếm , cạn kiệt nguồn tài nguyênthiên nhiên, gây ô nhiễm , suy thoái môi trường khắp mọi nơi trên thế giới Vì vậy,bảo vệ môi trường trở thành vấn đề toàn cầu, là quốc sách của hầu hết các nướctrên thế giới

Việt Nam đang trong giai đoạn thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá đấtnước Nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy sự phát triển của mọi ngành kinhtế , trong đó có ngành chế biến lương thực , thực phẩm tạo ra các sản phẩm có giátrị phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu Tuy nhiên, ngànhnày cũng tạo ra một lượng lớn chất thải rắn, khí, lỏng… là một trong những nguyênnhân gây ra ô nhiễm môi trường chung của đất nước Cùng với ngành công nghiệpchế biến lương thực, thực phẩm thì ngành chế biến thuỷ sản cũng trong tình trạngđó Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành chế biến thuỷ sản đã sử dụng mộtlượng nước khá lớn trong quá trình chế biến Vì vậy, ngành đã thải ra một lượngnước khá lớn cùng với các chất thải rắn, khí thải Vấn đề ô nhiễm nguồn nước dongành chế biến thuỷ sản thải trực tiếp ra môi trường đang là mối quan tâm hàngđầu của các nhà quản lý môi trường Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng đến conngười và sự sống của các loài thuỷ sinh cũng như các loài động thực vật sống gầnđó Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản cũng như cácngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết đặt ra không chỉ đối với nhữngnhà làm công tác bảo vệ môi trường mà còn cho tất cả mọi người chúng ta

I.2. MỤC ĐÍCH

Với hiện trạng môi trường như vậy, vấn đề nghiên cứu công nghệ thích hợpxử lý nước thải cho ngành chế biến thuỷ sản là cần thiết Đề tài này được thực hiệnnhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý thích hợp cho một trườnghợp cụ thể, đó là Công ty chế biến thuỷ sản xuất khẩu Kiên Giang

I.3. PHẠM VI

Việc ứng dụng công nghệ xử lý chung cho một ngành công nghiệp là rất khókhăn , do mỗi nhà máy có đặc trưng riêng về công nghệ, nguyên liệu, nhiên liệu…nên thành phần và tính chất nước thải khác nhau Phạm vi ứng dụng của đề tài làxử lý nước thải của Công ty chế biến thuỷ sản xuất khẩu Kiên Giang và một sốcông ty khác nếu có cùng đặc tính chất thải đặc trưng

Chương II

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THUỶ HẢI SẢN VÀ CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

II.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THUỶ HẢI SẢN Ở VIỆT NAM

Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa , ẩm ướt cũng như chịu sự chi phối củacác yếu tố như gió , mưa , địa hình , thổ nhưỡng , thảm thực vật nên tạo điều kiệnhình thành dòng chảy với hệ thống sông ngòi dày đặc Không kể đến các sôngsuối không tên thì tổng chiều dài của các con sông là 41.000 km

Theo thống kê của Bộ thuỷ sản thì hiện nay chúng ta có hơn 1.470.000 hamặt nước sông ngòi có thể dùng cho nuôi trồng thuỷ sản Ngoài ra còn có khoảng544.500.000 ha ruộng trũng và khoảng 56.200.000 ha hồ có thể dùng để nuôi cá Tính đến nay cả nước xây dựng được 650 hồ , đập vừa và lớn , 5.300 hồ và đập nhỏvới dung tích xấp xỉ 12 tỉ m3 , đặc biệt chúng ta có nhiều hồ thiên nhiên và nhântạo rất lớn như hồ Tây ( 10 – 14 triệu m3) , hồ Thác Bà (3000 triệu m3) , hồ CấmSơn (250 triệu m3)

Mặt khác , chúng ta có bờ biển dài trên 3200 km , có rất nhiều vịnh thuận lợikết hợp với hệ thống sông ngòi , ao hồ là nguồn lợi to lớn để phát triển ngành nghềnuôi trồng , đánh bắt và chế biến động thực vật chế biến thuỷ hải sản Rong biểnvà các loài thuỷ sản thân mềm , cá và các loài nhuyễn thể , giáp xác có trong biển ,

ao , hồ , sông suối là nguồn protit có giá trị to lớn , giàu các vitamin và các nguyêntố vi lượng , là nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp , là kho tàng và tàinguyên vô tận về động vật , thực vật Biển Việt Nam thuộc vùng biển nhiệt đớinên có nguồn lợi vô cùng phong phú Theo số liệu điều tra của những năm 1980-

1990 thì hệ thực vật thuỷ sinh có tới 1300 loài và phân loài gồm 8 loài cỏ biển vàgần 650 loài rong , gần 600 loài phù du , khu hệ động vật có 9250 loài và phân loàitrong đó có khoảng 470 loài động vật nổi , 6400 loài động vật đáy , trên 2000 loàicá , 5 loài rùa biển , 10 loài rắn biển Tổng trử lượng cá ở tầng trên vùng biển ViệtNam khoảng 1.2 – 1.3 triệu tấn , khả năng khai thác cho phép là 700-800 nghìn

tấn/ năm Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ thì tôm he khoảng 55- 70 nghìntấn/năm và khả năng cho phép là 50 nghìn tấn/năm Các nguồn lợi giáp xác kháclà 22 nghìn tấn/năm Nguồn lợi nhuyễn thể (mực) là 64-67 nghìn tấn/năm với khảnăng khai thác cho phép là 13 nghìn tấn /năm Như vậy nguồn lợi thuỷ sản chủ yếulà tôm cá , có khoảng 3 triệu tấn/ năm nhưng hiện nay mới khai thác hơn 1 triệutấn/năm.

Cùng với ngành nuôi trồng thuỷ sản , khai thác thuỷ sản thì ngành chế biếnthuỷ sản đã đóng góp xứng đáng chung trong thành tích của ngành thuỷ sản ViệtNam Nguồn ngoại tệ cơ bản của ngành đem lại cho đất nước là của ngành chếbiến thuỷ sản Trong đó mặt hàng đông lạnh chiếm khoảng 80% Trong 5 năm(1991-1995) ngành đã thu về 13 triệu USD, tăng 529,24% so với kế hoạch 5 năm(1982-1985) và tăng 143% so với kế hoạch 5 năm (1986-1990) , tăng 49 lần trong

15 năm Tốc độ trung bình trong 5 năm (1991-1995) đạt trên 21% / năm, thuộcnhóm hàng tăng trưởng mạnh nhất của ngành kinh tế quốc doanh Việt Nam ( trongnăm 1995 đạt 550 triệu USD ) Tổng kim ngạch xuất khẩu (1991-1995) có được là

do ngành đã xuất khẩu được 127.700 tấn sản phẩm ( tăng 156,86% so với năm

1990 ) cho 25 nước trên thế giới, trong đó có tới 75% lượng hàng được nhập cho thịtrường Nhật, Singapore, Hong Kong, EU, đạt 30 triệu USD/ năm Sản phẩm thuỷhải sản của Việt Nam đứng thứ 19 về sản lượng, đứng thứ 30 về kim ngạch xuấtkhẩu, và đứng hàng thứ năm về nuôi tôm

Ngành chế biến thuỷ sản là một phần cơ bản của ngành thuỷ sản, ngành cóhệ thống cơ sở vật chất tương đối lớn, bước đầu tiếp cận với trình độ khu vực, cóđội ngũ quản lý có kinh nghiệm, công nhân kỹ thuật có tay nghề giỏi Sản lượngxuất khẩu 120.000 – 130.000 tấn/ năm, tổng dung lượng kho bảo quản lạnh là 230ngàn tấn, năng lực sản xuất nước đá là 3.300 tấn/ ngày, đội xe vận tải lạnh hơn

1000 chiếc với trọng tải trên 4000 tấn, tàu vận tải lạnh khoảng 28 chiếc, với tổngtrọng tải 6150 tấn Chế biến nước nắm được duy trì ở mức 150 triệu lít/ năm Đốivới hàng chế biến xuất khẩu, ngành đang chuyển dần từ hình thức bán nguyên liệusang xuất khẩu các sản phẩm tươi sống, sàn phẩm ăn liền và sản phẩm bán lẻ siêuthị có giá trị cao hơn Tuy vây, giá trị các mặt hàng đông lạnh của nước ta chỉ bằng1/2 hay 2/3 giá trị xuất khẩu các mặt hàng tương tự của Trung Quốc, Đài Loan,Thái Lan Hiện nay cả nước có khoảng 168 nhà máy, cơ sở chế biến đông lạnh vớicông suất tổng cộng khoảng 100.000 tấn sản phẩm/ năm

Quy trình công nghệ chế biến hàng động lạnh ở nước ta hiện nay chủ yếudừng ở mức độ sơ chế và bảo quản đông lạnh Chủ yếu là đưa tôm cá từ nơi đánhbắt về sơ chế, đóng gói, cấp đông, bảo quản lạnh … và xuất khẩu Về thiết bị, đại

đa số các nhà máy và cơ sở chế biến thuỷ hải sản đông lạnh được xây dựng sau

1975, tập trung vào những năm 80 cho nên còn tương đối mới, trang bị bằng máycấp đông kiểu tiếp xúc 2 băng chuyền

II.2 CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN.

II.2.1 Các loại chất thải có thể sinh ra trong quá trình sản xuất

II.2.1.a Chất thải rắn

Chất thải rắn sinh ra trong quá trình chế biến tồn tại dưới dạng vụn thừa :tạp chất , đầu , đuôi , xương vẩy ,… phần lớn các chất này được tận dụng lại để chếbiến thành các loại thức ăn gia súc Tuy nhiên, vẫn còn xót lại một lượng chất thảirắn trôi theo dòng nước thải do quá trình làm vệ sinh nhà xưởng không kỹ, lượngchất thải này có thể là nguôn gây ô nhiễm không khí bổ sung do mùi từ chúng bốclên, gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân trong công ty và cưdân ở khu vực lân cận

II.2.1.b Khí thải

Khí thải sinh ra từ các lò đốt (lò đốt dầu của lò hơi), máy phát điện cóchứa các chất gây ô nhiễm như : NO2 , SO2 , bụi với mức độ ô nhiễm dao động theothời gian và mức độ vận hành theo lò hơi Tuy vậy, các chất ô nhiễm này đều cónồng độ nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937 - 1995) Trong ngành chế biếnthủy hải sản, các chất gây ô nhiễm không khí khá đặc trưng đó là H2S với nồng độcó khả năng đạt từ 0,2 – 0,4 mg/m3 , sinh ra chủ yếu từ sự phân huỷ các chất thảirắn (đầu, ruột, vẩy,…) của các vi khuẩn và NH3 sinh ra từ mùi nguyên liệu thủy sảnhoặc do sự thất thoát từ các máy nén khí của các thiết bị đông lạnh Các khí này cóđặc điểm không phát tán đi xa nên mức độ ô nhiễm chỉ giới hạn trong khu vực phátsinh chúng Nhìn chung, các chất gây ô nhiễm không khí của ngành chế biến thủyhải sản là khá đa dạng nhưng ở mức độ nhẹ và có thể khắc phục

II.2.1.c Nước thải

Cùng với sự phát triển theo từng năm thì ngành chế biến thủy hải sảncũng đưa vào môi trường một lượng nước thải khá lớn, gây ô nhiễm nghiêm trọngnguồn nước Nước thải ngành này chứa phần lớn các chất thải hữu cơ có nguồn gốctừ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo Trong hai thànhphần này, chất béo khó bị phân hủy bởi vi sinh vật

II.2.2 Thành phần tính chất nước thải thủy sản

Với các chủng loại nguyên liệu tương đối phong phú cùng đối với điều kiệncủa nước ta nên thành phần các chất thải trong nước thải thủy sản cũng rất đa dạng.Nước thải thủy sản có thể chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải sản xuất , nướcthải vệ sinh công nghiệp và nước thải sinh hoạt Cả 3 loại nước thải trên đều cótính chất gần tương tự nhau Trong đó nước thải sản xuất có mức độ ô nhiễm caohơn cả Nước thải của phân xưởng chế biến thuỷ sản có hàm lượng COD dao độngtrong khoảng từ 300- 3000 (mg/L) , giá trị điển hình là 1500 (mg/L) , hàm lượngBOD5 dao động từ 300-2000 (mg/L) , giá trị điển hình là 1000 (mg/L) Trong nướcthường có các vụn thuỷ sản và các vụn này dễ lắng , hàm lượng chất rắn lơ lữngdao động từ 200-1000 (mg/L) , giá trị thường gặp là 500 (mg/L) Nước thải thuỷsản cũng bị ô nhiễm chất dinh dưỡng với hàm lượng Nitơ khá cao từ 50-200(mg/L) , giá trị điển hình là 30 (mg/L) Ngoài ra , trong nước thải của ngành chếbiến thuỷ hải sản có chứa các thành phần hữu cơ mà khi bị phân huỷ sẽ tạo ra cácsản phẩm trung gian của sự phân huỷ các acid béo không bảo hoà , tạo mùi rất khóchịu và đặc trưng , gây ô nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng trực tiếp đến sứckhoẻ công nhân làm việc Đối với các công ty thủy sản có sản xuất thêm các sảnphẩm khô , sản phẩm đóng hộp thì trong dây chuyền sản xuất sẽ có thêm các côngđoạn nướng , luộc , chiên thì trong thành phần nước thải sẽ có chất béo , dầu Giátrị các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chế biến thuỷ sản được tóm tắtqua bảng sau :

Bảng 2.1: Bảng các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thuỷ sản.

Các thông số ô nhiễm Tiêu chuẩn phát thải (TCVN

SS :100 mg/L

N : 60 mg/L

P : 6 mg/L

Chương 3

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ

SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG III.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY

 Tên cơ sở: CÔNG TY CB THỦY SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG

 Địa chỉ: 62 Ngô Thời Nhiệm, An Hoà – Rạch Giá – Kiên Giang

 Năm thành lập: tháng 10/1996

 Năm bắt đầu hoạt động : 1997

 Tình hình sản xuất kinh doanh:

Sản phẩm Mực, Ghẹ, Cá Tôm, Mực, Ghẹ Tôm

Kim ngạch 12.000.000 USD 20.645.000 USD 22.709.500 USDThị trường Châu âu, Nhật,

Hàn Quốc,… Mỹ, Châu Âu,Nhật, Hàn Quốc, Mỹ, Châu Âu,Nhật, Hàn Quốc,…

III.2 CƠ CẤU TỔ CHỨC

Công nhân

Tổng số công nhân sản xuất : 363 người

Số lượng công nhân tại thời điểm cao nhất/ca sản xuất: 363 người Trong đó:Khu tiếp nhận nguyên liệu : 12 người

Khu vực sơ chế: 98 người

Khu vực chế biến : 121 người

Khu vực cấp đông bao gói : 26 người

Khu vực khác : 82 người

Khu vực băng chuyền IQF : 24 người

Cơ cấu tổ chức (xem phụ lục)

III.3 TÓM TẮT HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT:

III.3.1 Nhà xưởng

Tổng diện tích các khu vực sản xuất chính: 2.916,34 m2 Trong đó:

 Khu vực tiếp nhận: 84,00m2

 Khu vực sơ chế: 182,00m2

 Khu vực chế biến: 227,94m2

 Khu vực cấp đông: 926,40m2

 Khu vực kho lạnh: 261,00m2

 Khu vực sản xuất khác: 1232,00m2

Mô tả hiện trạng điều kiện cơ sở vật chất nhà xưởng và kết cấu: Kết cấu

nhà xưởng khung thép tiền chế, tường xây gạch thu hồi, mái lợp tol mạ kẽm, xungquanh bên trong ốp gạch men cao 1,25m Các vách ngăn bằng nhôm, kính Nềnbằng đá mài màu trắng, trần tấm nhôm sóng Trang bị các thiết bị lạnh, quạt thônggió

III.3.2 Trang thiết bị chính

STT Tên trang thiết bị Nước sản xuất Số lượng Năm đưa

vào sử dụng

1 Hệ thống cấp đông tiếp xúc

1tấn/mẻ Sabro – HM128L

2 Hệ thống kho trữ đông 200

3 Hệ thống hấp- Cấp đông IQF

500kg/h-Carnitech-Mycom Đan Mạch 01 bộ 2002

4 Hệ thống kho trữ đông 150

tấn Bitzer + Surely

Đức + Nhật 01 bộ 2002

5 Các thiết bị khác:

 Máy hút chân không

 Máy dò kim loại Đài LoanNhật 0101 20022002

 Nồi hơi

 Máy làm lạnh nước

 Máy SX đá vẩy 15tấn/ngày

 Hệ thống xử lý, lọc nước

60m3/giờ

Việt NamĐan MạchViệt NamViệt Nam

01010101

2002200219971997

Nhận xét chung về hiện trạng hoạt động của các thiết bị: Các loại trang

thiết bị đang hoạt động tốt

III.3.3 Hệ thống phụ trợ

III.3.3.1 Nguồn nước sử dụng cho khu vực sản xuất

Nguồn nước đang sử dụng: Nước giếng khoan với độ sâu 140m Phươngpháp đảm bảo chất lượng nước cung cấp cho khu vực sản xuất (kể cả khu vực sảnxuất nước đá)

 Hệ thống có lắng lọc với 01 bể chứa có dung tích 400m3

 Hệ thống khử trùng dùng Chlorine định lượng

III.3.3.2 Nguồn nước đá

 Tự sản xuất : đá vẩy với công suất 15tấn/ngày

 Mua ngoài : đá cây với công suất 120tấn/ngày

III.3.3.3 Hệ thống xử lý chất thải

Mô tả tóm tắt hệ thống thoát, xử lý nước thải: Nước thải  Mương nổi

 ống PVC chìm  Cống ngầm  Hầm xử lý  Ao xử lý  Sông

Chất thải rắn: Chất thải rắn chứa trong thùng nhựa đậy nắp kín, vận

chuyển ra bãi đổ

Danh mục các loại hoá chất:

Tên hoá chất Nước sản xuất Mục đích sử dụng

Chlorine bột, nước Nhật Khử trùng bề mặt tiếp xúc sản

phẩm , xử lý nước

III.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY

III.4.1 Đặc tính nguyên liệu – nhiên liệu

III.4.1.a Nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu chủ yếu được vận chuyển về công ty là các loại hảisản như tôm, cua, cá, mực phục vụ cho việc chế biến các sản phẩm đông lạnh xuấtkhẩu Số lượng nguyên liệu được vận chuyển từ các địa phương về công ty luônthay đổi tuỳ theo đơn đặt hàng và nhu cầu của thị trường Tuy nhiên trong năm

2002 công ty chế biến chủ yếu mặt hàng tôm đông lạnh

Do các loại thuỷ hải sản tươi sống rất dễ bị hỏng hoặc giảm phẩm chất nếu khôngđược chuyên chở , giao nhận , tồn trữ đúng kỹ thuật nên nguyên liệu thuỷ hải sảnđược chuyên chở và giao nhận bằng các xe lạnh chuyên dùng của công ty và đượctồn trữ trong các kho lạnh với thời gian quy định chặt chẽ

III.4.1.b Nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng chủ yếu là dầu DO dùng cho lò hơi , chạy máyphát điện Ngoài ra còn có nước để rửa nguyên liệu , hoá chất khử trùng Đối vớihoá chất khử trùng dùng trong chế biến thuỷ sản đông lạnh thì công ty sử dụngChlorine Mục đích của việc khử trùng là nhằm bảo quản sản phẩm và vệ sinh nhàxưởng theo tiêu chuẩn của ngành

III.4.2 Quy trình sản xuất

Các quy trình công nghệ chế biến đông lạnh của công ty

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN TÔM VỎ LẶT ĐẦU (HLSO) ĐÔNG LẠNH

Sơ đồ quy trình

NGUYÊN LIỆURỬA LẦN 1

SƠ CHẾ

PHÂN CỞ, HẠNGRỬA LẦN 2

NGÂMNGÂM, QUAYRỬA LẦN 3

BAO GÓI, BẢO QUẢNMẠ BĂNG

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN TÔM THỊT (PD, PUD, PTO) ĐÔNG LẠNH

Sơ đồ quy trình :

NGUYÊN LIỆURỬA LẦN 1

SƠ CHẾ

PHÂN CỞ, HẠNGRỬA LẦN 2

NGÂMRỬA LẦN 3

CẤP ĐÔNG

CÂNTÁI ĐÔNG

BAO GÓI, BẢO QUẢN

MẠ BĂNG

CÂNXẾP KHUÔN

BAO GÓI, BẢO QUẢNTÁCH KHUÔN, MẠ BĂNG

CHỜ ĐÔNGCẤP ĐÔNG

III.5 VẤN ĐỀ GÂY Ô NHIỄM CỦA CÔNG TY

Tương tự như các công ty chế biến thủy sản khác nói riêng và ngành chế biếnthủy sản nói chung, vấn đề gây ô nhiễm môi trường mà công ty cần quan tâm trongquá trình sản xuất là ô nhiễm môi trường do khí thải, bụi, mùi, ô nhiễm môi trường

do chất thải rắn và ô nhiễm môi trường do nước thải

III.5.1 Ô nhiễm do khí thải, bụi, mùi

Ô nhiễm mùi phát sinh từ chất thải rắn, các chất này là phế liệu bỏ ra từnguyên liệu chính (đầu tôm, vây cá, xương cá,…) Nếu để lâu ngày sẽ diễn ra quátrình phân hủy làm phát sinh mùi hôi, ảnh hưởng đến môi trường bên trong vàngoài nhà máy Do đó cần xử lý triệt để lượng chất thải rắn phát sinh nhằm hạnchế ô nhiễm mùi

Khí thải phát sinh từ nhà máy chủ yếu từ các lò hơi sử dụng dầu DO, máyphát điện, các máy nén khí của các thiết bị đông lạnh với các loại khí như: NH3,

NO2, SO2,, bụi, H2S Tuy vậy mức độ ô nhiễm không lớn và có thể khống chế nếucông ty thường xuyên quan tâm đến việc bảo quản và sửa chữa trang thiết bị

III.5.2 Ô nhiễm do chất thải rắn

Với lượng chất thải rắn thải ra ngày càng nhiều trong quá trình sản xuất màkhông có biện pháp xử lý kịp thời thì sẽ gây ô nhiễm mùi , ảnh hưởng đến môitrường xung quanh Nhằm tránh hiện tượng này , công ty đã có biện pháp táchriệng chất thải rắn từ khu vực sản xuất với chất thải sinh hoạt , chất thải rắn từ khusản xuất được đưa ra khỏi nhà máy và mang đi xử lý theo quy định chung Chấtthải rắn từ khâu bao bì , đóng gói … và chất thải rắn sinh hoạt được tập trung về vịtrí riêng và được cơ quan quản lý công trình vệ sinh công cộng mà công ty hợpđồng vận chuyển ra bãi đỗ

III.5.3 Ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước thải phát sinh trong quá trình hoạt động

 Nước thải sản xuất : Nước thải sản xuất phát sinh chủ yếu từ

khâu rửa nguyên liệu trong quá trình tiếp nhận , sơ chế hải sản Đây là loại nướcthải có độ ô nhiễm cao nhất

 Nước thải vệ sinh công nghiệp : Đây là lượng nước cần dùng

cho việc rửa sàn nhà mỗi ngày , ngoài ra còn dùng cho việc rửa máy móc , thiết bị ,rửa xe …

 Nước thải sinh hoạt : Nước thải ra từ việc tắm giặt , vệ sinh

của toàn bộ công nhân , cán bộ trong xí nghiệp

Cả 3 loại nước thải trên được thoát chung đến khu vực xử lý nước của công

ty Tổng lưu lượng của 3 loại nước thải này dao động khoảng 400 m3/ng.đ (Nguồn

từ công ty)

 Kết quả xét nghiệm nước thải

Sau đây là bảng kết quả xét nghiệm các thông số ô nhiễm trong nước thải được lấytừ mương thoát nước thải

Qua kết quả phân tích và hệ thống xử lý nước thải hiện tại của công ty , tanhận thấy nước thải của công ty không đạt tiêu chuẩn xã thải vào môi trường Dovậy , việc thiết kế trạm xử lý nước thải cho công ty là vấn đề cần thiết và cấp bách

CHƯƠNG IV

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI

IV.1 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hoà tanvà một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Những công trình xử lý cơ họcbao gồm :

IV.1.1 Song chắn rác

Song chắn rác nhằm chắn giử các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi:giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được chuyển tới máy nghiền đểnghiền nhỏ ,sau đó đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn(bể mêtan) Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo củathanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chử nhật ,hình tròn hoặc bầu dục.Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định Song chắn rác được đặtnghiêng một góc 60 – 90 0 theo hướng dòng chảy

IV.1.2 Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơnnhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than , cát …… ra khỏi nước thải Cáttừ bể lắng cát đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại chonhững mục đích xây dựng

IV.1.3 Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọnglượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ

lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển cácchất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn ) tới công trình xử lý cặn

 Dựa vào chức năng , vị trí có thể chia bể lắng thành các loại : bểlắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinhhọc

 Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bểlắng như : bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục

 Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau : bểlắng đứng , bể lắng ngang ,bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác

IV.1.3.1 Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chử nhật trên mặt bằng.Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20.000 m3/ng.đ Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phươngthẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạtlắng Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ởphần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới

IV.1.3.2 Bể lắng ngang

Bể lắng ngang có hình dạng chử nhật trên mặt bằng ,tỷ lệ giữachiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m Bể lắng ngangdùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15.000 m3/ ng.đ Trong bể lắng nướcthải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẩn tới cáccông trình xử lý tiếp theo , vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể khôngđược vượt quá 40 mm/s Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong đượcthu vào ở máng cuối bể

IV.1.3.3 Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng ,đường kính bể từ

16 đến 40 m (có trưòng hợp tới 60m) ,chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đườngkính bể Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.000

m3/ng.đ Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng đượcdồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn

ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 Đáy bể thường làm với độ dốc I =

0,02 – 0,05 Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vàománg đặt dọc theo thành bể phía trên

IV.1.4 Bể vớt dầu mỡ

Bể vớt dầu mở thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mở(nước thải công ngiệp) ,nhằm tách các tạp chất nhẹ Đối với thải sinh hoạt khi hàmlượng dầu mở không cao thì việc vớt dầu mở thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bịgạt chất nổi

IV.1.5 Bể lọc

Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách chonước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc , sử dụng chủ yếu chomột số loại nước thải công nghiệp Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ váchngăn xốp ,nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại Quá trình diễn ra dưới tácdụng của áp suất cột nước

 Phương pháp xử lý cơ học : có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất

không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất côngtác của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp thoáng sơ bộ ,thoáng gióđông tụ sinh học ,hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và40-50 % theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại , bể lắng haivỏ , bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phânhuỷ cặn lắng

IV.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụngcác quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gâytác động với các tạp chất bẩn ,biến đổi hoá học , tạo thành các chất khác dưới dạngcặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giaiđoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phươngpháp cơ học , hoá học , sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,tuyển nổi , đông tụ , hấp phụ , trao đổi ion , thấm lọc ngược và siêu lọc …v…v…

IV.2.1 Phương pháp đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thểtách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hoà tan vì chúng là những hạt rắncó kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phươngpháp lắng ,cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạtphân tán liên kết thành tập hợp các hạt ,nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việckhử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hoà điện tíchcủa chúng ,thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thườngđược gọi là quá trình đông tụ (coagulation) , còn quá trình tạo thành các bông lớnhơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation)

IV.2.1.a Phương pháp đông tụ

Quá trình thuỷ phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ratheo các giai đoạn sau :

Me3 + HOH ⇔ Me(OH)2+ + H+

Me(OH)2+ + HOH ⇔ Me(OH)+ + H+

Me(OH)+ + HOH ⇔ Me(OH)3 + H+

Me3+ + 3HOH ⇔ Me(OH)3 + 3 H+

Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm ,sắt hoặc hoặc hỗn hợp của chúng Việcchọn chất đông tụ phụ thuộc vào thành phần ,tính chất hoá lý , giá thành , nồng độtạp chất trong nước , pH

Các muối nhôm được dùng làm chất đông tụ : Al2(SO4)3.18H2O , NaAlO2 ,Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O , NH4Al(SO4)2.12H2O Thường sunfat nhôm làm chấtđông tụ vì hoạt động hiệu quả pH = 5 – 7.5, tan tốt trong nước , sử dụng dạng khôhoặc dạng dung dịch 50% và giá thành tương đối rẽ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ : Fe(SO)3.2H2O , Fe(SO4)3.3H2O ,FeSO4.7H2O và FeCl3 Hiệu quả lắng cao khi sử dụng dạng khô hay dung dịch

10 -15%

IV.2.1.b Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tửvào nước Khác với quá trình đông tụ , khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ

do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bịhấp phụ trên các hạt lơ lửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhômvà sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ chophép giảm chất đông tụ , giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau : hấp phụ phântử chất keo trên bề mặt hạt keo ,tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dínhlại các hạt keo do lực đẩy Vanderwalls Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạtkeo tạo thành cấu trúc 3 chiều ,có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp chất keo tựnhiên là tinh bột , ete , xenlulo , dectrin (C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính(xSiO2.yH2O)

IV.2.2 Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạngrắn hoặc lỏng) phân tán không tan , tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lýnước thải ,tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùnsinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thểkhử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ , lắng chậm , trong một thời gian ngắn.Khi các hạt đã nổi lên bề mặt ,chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường làkhông khí ) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi củatập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt ,sau đóchúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trongchất lỏng ban đầu

IV.2.3 Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏicác chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thảicó chứa một hàm luợng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằngcon đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốtvà khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì viêc ứng dụng phương phápnày là hợp lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như : than hoạt tính ,các chất tổnghợp và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ (tro , rỉ , mạtcưa …) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét , silicagen , keo nhôm và các chất hydroxit

kim loái ít ñöôïc söû dúng vì naíng löôïng töông taùc cụa chuùng vôùi caùc phađn töû nöôùclôùn Chaât haâp phú phoơ bieân nhaât laø than hoát tính , nhöhg chuùng caăn coù caùc tínhchaât xaùc ñònh nhö : töông taùc yeâu vôùi caùc phađn töû nöôùc vaø mánh vôùi caùc chaât höõu cô, coù loê xoâp thođ ñeơ coù theơ haâp phú caùc phađn töû höõu cô lôùn vaø phöùc táp , coù khạ naíngphúc hoăi Ngoaøi ra ,than phại beăn vôùi nöôùc vaø thaâm nöôùc nhanh Quan tróng laø thanphại coù hoát tính xuùc taùc thaâp ñoâi vôùi phạn öùng oxy hoaù bôûi vì moôt soâ chaât höõu côtrong nöôùc thại coù khạ naíng bò oxy hoaù vaø bò hoaù nhöïa Caùc chaât hoaù nhöïa bít kínloơ xoâp cụa than vaø cạn trôû vieôđc taùi sinh noù ôû nhieôt ñoô thaâp

IV.2.4 Phöông phaùp trao ñoơi ion

Trao ñoơi ion laø moôt quaù trình trong ñoù caùc ion tređn beă maịt cụa chaât raĩn traoñoơi vôùi ion coù cuøng ñieôn tích trong dung dòch khi tieâp xuùc vôùi nhau Caùc chaât naøygói laø caùc ionit (chaât trao ñoơi ion) ,chuùng hoaøn toaøn khođng tan trong nöôùc

Caùc chaât coù khạ naíng huùt caùc ion döông töø dung dòch ñieôn ly gói laø cationit ,nhöõngchaât naøy mang tính axit Caùc chaât coù khạ naíng huùt caùc ion ađm gói laø anionit vaøchuùng mang tính kieăm Neẫu nhö caùc ionit naøo ñoù trao ñoơi cạ cation vaø anion gói laøcaùc ionit löôõng tính

Phöông phaùp trao ñoơi ion thöôøng ñöôïc öùng dúng ñeơ loái ra khoûi nöôùc caùc kimloái nhö : Zn , Cu , Cr , Ni , Pb , Hg , Mn ,…v…v…,caùc hôïp chaât cụa Asen , photpho ,Cyanua vaø caùc chaât phoùng xá

Caùc chaât trao ñoơi ion laø caùc chaât vođ cô hoaịc höõu cô coù nguoăn goâc töï nhieđnhay toơng hôïp nhađn táo Caùc chaât trao ñoơi ion vođ cô töï nhieđn goăm coù caùc zeolit ,kim loái khoaùng chaât , ñaât seùt , fenspat , chaât mica khaùc nhau …v…v… vođ cô toơng hôïpgoăm silicagen ,pecmutit (chaât laøm meăm nöôùc ) , caùc oxyt khoù tan vaø hydroxyt cụamoôt soâ kim loái nhö nhođm , crođm , ziriconi …v…v… Caùc chaât trao ñoơi ion höõu cô coùnguoăn goâc töï nhieđn goăm axit humic vaø than ñaù chuùng mang tính axit , caùc chaât coùnguoăn goâc toơng hôïp laø caùc nhöïa coù beă maịt rieđng lôùn laø nhöõng hôïp chaât cao phađntöû

IV.2.5 Caùc quaù trình taùch baỉng maøng

Maøng ñöôïc ñònh nghóa laø moôt pha ñoùng vai troø ngaín caùch giöõa caùc pha khaùcnhau Vieđc öùng dúng maøng ñeơ taùch caùc chaât phú thuoôc vaøo ñoô thaâm cụa caùc hôïpchaât ñoù qua maøng Ngöôøi ta duøng caùc kyõ thuaôt nhö : ñieôn thaơm tích , thaơm thaâungöôïc , sieđu lóc vaø caùc quaù trình töông töï khaùc

Thaơm thaâu ngöôïc vaø sieđu lóc laø quaù trình lóc dung dòch qua maøng baùn thaơmthaâu ,döôùi aùp suaât cao hôn aùp suaât thaâm lóc Maøng lóc cho caùc phađn töû dung mođi ñi

qua và giữ lại các chất hoà tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chổ siêu lọcthường được sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có ápsuất thẩm thấu nhỏ (ví dụ như các vi khuẩn , tinh bột , protein , đất sét …) Cònthẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liêu có khối lượng phân tửthấp và có áp suất cao

IV.2.6 Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trongnước thải , có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực , khử âm cực , đông tụđiện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khicho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải

Các phương pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thảivới sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản , dễ tự động hoá và không sử dụng tácchất hoá học

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việâc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành giánđoạn hoặc liên tục

Hiệu suất của phương pháp điện hoá được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tốnhư mật độ dòng điện , điện áp , hệ số sử dụng hữu ích điện áp , hiệu suất theodòng , hiệu suất theo năng lượng

IV.2.7 Phương pháp trích ly

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol , dầu ,axit hữu cơ , các ion kim loại … Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chấtthải lớn hơn 3-4 g/l ,vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trìnhtrích ly

Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn :

 Giai đoạn thứ nhất : Trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung môi

hữu cơ ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2pha lỏng Một pha là chất trích với chất được trích , còn pha khác là nước thải vớichất trích

 Giai đoạn thứ hai : Phân riêng hai pha lỏng nói trên

 Giai đoạn thứ ba : Tái sinh chất trích ly

Để giảm nồng độ tạp chất tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọnđúng chất trích và vận tốc của nó khi cho vào nước thải

IV.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC

Các phương pháp hoá học dùng trong xử lý nước thải gồm có : trung hoà ,oxy hoá và khử Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nênlà phương pháp đắt tiền Người ta sử dụng các phương pháp hoá học để khử cácchất hoà tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đôi khi các phương phápnày được dùng để xử lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như làmột phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn

IV.3.1. Phương pháp trung hoà

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH vềkhoảng 6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xửlý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau :

 Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

 Bổ sung các tác nhân hoá học

 Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà

 Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nướcaxit

Việc lựa chọn phương pháp trung hoà là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độnước thải , chế độ thải nước thải , khả năng sẳn có và giá thành của các tác nhânhoá học Trong quá trình trung hoà , một lượng bùn cặn được tạo thành Lượngbùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại vàlượng các tác nhân sử dụng cho quá trình

IV.3.2 Phương pháp oxy hoá khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trongnước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình nàytiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học , do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉđược dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nướcthải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxyhoá như : Clo khí và lỏng , nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 ,Hypocloric Canxi Ca(ClO)2 , H2O2 , Ozon …

IV.3.3 Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học , phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt.Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) sốlượng vi khuẩn giảm xuống còn 5% , trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn1-2% Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh ,nước thải cần phải khử trùngChlor hoá ,Ozon hoá , điện phân , tia cực tím …

 Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá :

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi LượngClor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là : 10 g/m3 đối với nướcthải sau xử lý cơ học , 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Clor phải được trộn đềuvới nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng ,thời gian tiếp xúc giữa nước và hoáchất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Clor hoá nước thải Clor hơibao gồm thiết bị Clorato , máng trộn và bể tiếp xúc Clorato phục vụ cho mục đíchchuyển Clor hơi thành dung dịch Clor trước khi hoà trộn với nước thải và được chiathành 2 nhóm : nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển vềtrạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cầnphải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Clor hơi ít được dùng phổbiến

 Phương pháp Clor hoá nước thải bằng Clorua vôi :

Aùp dụng cho trạm nước thải có công suất dưới 1000 m3/ngđ Cáccông trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn , chuẩn bịdung dịch Clorua vôi , thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10 -15%sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôivới liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dungdịch , Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trụcđộng cơ điện

 Phương pháp Ozon hoá

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ ,oxy hoá bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu , khử mùi , tiệt trùng của nước Bằng Ozon hoá có thể xử lý phenol , sản phẩm dầu mỏ , H2S , các hợp chất Asen ,thuốc nhuộm … Sau quá trình Ozon hoá số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99

Ngoài ra ,Ozon còn oxy hoá các hợp chất Nito ,Photpho … Nhược điểm chính củaphương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lýnước cấp

IV.4 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinhvật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải Các vi sinh vật sử dụngcác hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo nănglượng Trong quá trình dinh dưỡng,chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tếbào ,sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trìnhphân huỹ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá Phươngpháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí( với sự có mặt củaoxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí( không có oxy)

Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loạinước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp nàythường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải

 Quá trình xử lý sinh học gồm các bước :

 Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo vàdạng hoà tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh

 Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật vàcác chất keo vô cơ trong nước thải

 Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

IV.4.1 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiênngười ta xử lí nước thải trong ao , hồ( hồ sinh vật) hay trên đất( cánh đồng tưới,cánh đồng lọc…)

IV.4.1.1 Hồ sinh vật

Là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo còn gọi là hồ oxy hoá,hồ ổn định nước thải,… là hồ để xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong

hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ như vi khuẩn, tảo vàcác loại thuỷ sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Visinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từkhông khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitratamon sinh ra từ sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạtđộng bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không đượcthấp hơn 60C.

Theo bản chất quá trình sinh hoá, người ta chia hồ sinh vật ra các loại hồhiếu khí, hồ sinh vật tuỳ tiện (Faculative) và hồ sinh vật yếm khí

IV.4.1.1.a Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lí nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxyđược cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoángcưỡng bức nhờ các hệ thống thiết bị cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khíkhông lớn từ 0,5-1,5m

IV.4.1.1.b Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5m , trong hồ sinh vật tùy tiện ,theo chiềusâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình :oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí cácchất bẩn hữu cơ Trong hồ sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổđóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất

IV.4.1.1.c Hồ sinh vật yếm khí:

Có độ sâu trên 3m ,với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vikhuẩn kỵ khí bắt buộc và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hànhhàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơphức tạp thành những chất đơn giản dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thểlên đến 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồnày chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làmhồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

IV.4.1.2 Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác , có thể tiếp nhận và xử lýnước thải Xử lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật , ánh

sáng mặt trời , không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật , chấtthải bị hấp thụ và giữ lại trong đất , sau đó các loại vi khuẩn có sẳn trong đất sẽphân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khingấm vào đất , một phần được cây trồng sử dụng Phần còn lại chảy vào hệ thốngtiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn

IV.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo IV.4.2.1 Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo , trong đó nước thải được lọc quavật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phầnchính như sau : phần chứa vật liệu lọc , hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đềulên toàn bộ bề mặt bể , hệ thống thu và dẩn nước sau khi lọc , hệ thống phân phốikhí cho bể lọc

Quá trinh oxy hoá chất thải trong bể lọc sinh học diển ra giống như trêncánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng vàxác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt

2 Để đảm bảo quá trình oxy hoá sinh hoá diễn ra ổn định ,oxy được cấp cho bể lọcbằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thông gió nhân tạo Vật liệu lọc của bểlọc sinh học có thể là nhựa Plastic , xỉ vòng gốm , đá Granit……

IV.4.2.1.a Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể có dạng hình vuông , hình chử nhật hoặc hình tròn trên mặt bằng ,bể lọc sinh học nhỏ giọt làm việc theo nguyên tắc sau :

 Nước thải sau bể lắng đợt 1 được đưa về thiết bị phân phối , theo chukỳ tưới đều nước trên toàn bộ bề mặt bể lọc Nước thải sau khi lọc chảy vào hệthống thu nước và được dẫn ra khỏi bể Oxy cấp cho bể chủ yếu qua hệ thống lỗxung quanh thành bể

 Vật liệu lọc của bể sinh học nhỏ giọt thường là các hạt cuội , đá …đường kính trung bình 20 – 30 mm Tải trọng nước thải của bể thấp (0,5 – 1,5

m3/m3 vật liệu lọc /ngđ) Chiều cao lớp vật liệu lọc là 1,5 – 2m Hiệu quả xử lýnước thải theo tiêu chuẩn BOD đạt 90% Dùng cho các trạm xử lý nước thải cócông suất dưới 1000 m3/ngđ

IV.4.2.1.b Bể lọc sinh học cao tải

Bể lọc sinh học cao tải có cấu tạo và quản lý khác với bể lọc sinh họcnhỏ giọt , nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối phản lực Bể có tảitrọng 10 – 20 m3 nước thải / 1m2 bề mặt bể /ngđ Nếu trường hợp BOD của nướcthải quá lớn người ta tiến hành pha loãng chúng bằng nước thải đã làm sạch Bểđược thiết kế cho các trạm xử lý dưới 5000 m3/ngđ

IV.4.2.2 Bể hiếu khí có bùn hoạt tính – Bể Aerotank

Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính , khí được cấp liên tụcvào bể để trộn đều và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủoxy cho vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể , cácchất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú , sinh sản vàphát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinhvật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N , P) làm thức ăn để chuyểnhoá chúng thành các chất trơ không hoà tan và thành các tế bào mới Số lượng bùnhoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải banđầu đi vào trong bể không đủ làm giảm nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụnglại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2 , bằng cách tuầnhoàn bùn về bể Aerotank để đảm bảo nồng độ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạttính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý.Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ và liên tục

IV.4.2.3 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí - Bể UASB

Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật trongđiều kiện không có oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành Metan và cácsản phẩm hữu cơ khác

Quá trình này thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nướcthải công nghiệp có nồng độ BOD ,COD cao

Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải bằng vi sinh yếm khíxảy ra theo 3 giai đoạn :

 Một nhóm vi sinh tự nhiên có trong nước thải thuỷ phân cáchợp chất hữu cơ phức tạp và lypit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượngnhẹ như Monosacarit , amino axit để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho visinh hoạt động

 Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơngiản thành các axit hữu cơ thường là axit acetic , nhóm vi khuẩn yếm khí tạo axitgọi là nhóm axit focmơ

 Nhóm vi khuẩn tạo mêtan chuyển hoá hydro và axit aceticthành khí metan và cacbonic Nhóm vi khuẩn này gọi là mêtan focmơ , chúng córất nhiều trong dạ dày của động vật nhai lại ( trâu ,bò…) vai trò quan trọng củanhóm vi khuẩn metan focmơ là tiêu thụ hydro và axit acetic , chúng tăng trưởng rấtchậm và quá trình xử lý yếm khí chất thải được thực hiện khi khí mêtan vàcacbonic thoát ra khỏi hổn hợp

Bể UASB :

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ởđó , sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và cácchất bẩn hữu cơ được tiêu thụ ở đó

Các bọt khí mêtan và cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí đểdẩn ra khỏi bể

Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng và rắn Pha lỏngđược dẩn ra khỏi bể , còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn

Sự tạo thành và duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng khi vận hành bểUASB

CHƯƠNG V

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT

KHẨU KIÊN GIANG

V.1 GIỚI THIỆU VỀ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

V.1.1 Vai trò Vi sinh vật trong quá trình xử lý nước thải

Mục đích cơ bản của quá trình xử lý sinh học là lợi dụng các hoạt động sốngvà sinh sản của vi sinh vật để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ có chứa Cacbon ,keo tụ các các chất rắn không lắng được ở dạng keo , ổn định các chất hữu cơ đòihỏi phải sử dụng nhiều loại vi sinh vật , chủ yếu là vi khuẩn Vi sinh trong quátrình xử lý có nhiệm vụ chuyển hoá các hợp chất hữu cơ có chứa cacbon ở dạnghoà tan và dạng keo thành các chất khí và các tế bào mới , tạo ra các bông cặn sinhhọc gồm các tế bào vi sinh và các chất keo vô cơ trong nước thải , do các bông cặnnày có trọng lượng riêng lớn hơn nước nên có thể loại bỏ nhờ quá trình lắng trọnglực

Một điều quan trọng cần lưu ý trong quá trình xử lý sinh học là , nếu các tế bào sản sinh ra không được loại bỏ khỏi nước thải thì quá trình xử lý sẽ không đạt yêu cầu vì bản thân các tế bào mới cũng là các chất hữu cơ và cũng xác định bằng thông số BOD ở đầu ra của nước thải Do vậy , nước thải ở đầu ra sẽ không đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường.

V.1.2 Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật

Để có thể sinh trưởng , phát triển và sinh sản , bất kỳ sinh vật nào cũng cầncó:

V.1.2.1 Cacbon và nguồn năng lượng

Hai nguồn cacbon quan trọng nhất để sinh vật sử dụng tạo tế bào mới làcacbon trong các hợp chất hữu cơ và cacbon dioxide (CO2) Sinh vật sử dụng các

hợp chất cacbon hữu cơ để tạo tế bào gọi là vi sinh vật dị dưỡng (heterotrophs)

Sinh vật sử dụng CO2 để tạo tế bào gọi là vi sinh vật tự dưỡng (autotrophs) Sự

chuyển hoá CO2 thành các hợp chất hữu cơ cấu tạo tế bào là quá trình khử và đòihỏi phải cung cấp năng lượng Do vậy , các sinh vật tự dưỡng sử dụng nhiều nănglượng cho quá trình tổng hợp tế bào hơn các sinh vật dị dưỡng nên sinh vật tựdưỡng có tốc độ phát triển nhìn chung là thấp hơn các sinh vật dị dưỡng

Năng lượng cần thiết cho quá trình tổng hợp tế bào có thể được lấy từ ánh sánghoặc từ các phản ứng oxy hoá các hợp chất hoá học Sinh vật có khả năng sử dụngánh sáng làm nguồn năng lượng gọi là sinh vật quang năng (phototrophs) Sinh vậtquang năng có thể là loại sinh vật tự dưỡng (tảo) hay dị dưỡng (vi khuẩn lưu huỳnh) Sinh vật sử dụng năng lượng sinh ra trong các phản ứng oxy hoá gọi là sinh vậthoá năng (chemotrophs) Tương tự như sinh vật quang năng , các sinh vật hoá năngcũng có thể là sinh vật dị dưỡng ( động vật nguyên sinh , nấm và phần lớn vi khuẩn) hoặc tự dưỡng (vi khẩn nitrat hoá) Các sinh vật hoá năng thuộc loại tự dưỡng lấynăng lượng sinh ra trong quá trình oxy hoá các hợp chất vô cơ có tính khử nhưamonia (NH3) , nitrit và sunfide Sinh vật hoá năng thuộc loại dị dưỡng thường lấynăng lượng sinh ra trong quá trình oxy hoá các hợp chất hữu cơ

Mục đích chủ yếu trong các quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh họcchính là việc khử các thành phần hữu cơ hiện diện trong nước Để thực hiện đượcđiều này thì sự hiện diện của các vi sinh vật hoá năng thuộc loại dị dưỡng(chemoherertrophic organisms) là rất quan trọng vì chúng sẽ sử dụng các hợp chấthữu cơ trong nước thải làm nguồn cacbon và nhận năng lượng từ các phản ứng oxyhoá khử các hợp chất này

V.1.2.2 Chất dinh dưỡng

Vi sinh vật tiêu thụ các chất hữu cơ để sống và hoạt động và đòi hỏi mộtlượng chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho để phát triển, tỷ lệ này thường trongkhoảng BOD : N : P = 100 : 5 : 1 Ngoài ra cần một lượng nhỏ các khoáng chất nhưcanxi, magie, sắt, đồng, kẽm, mangan Các chất này thường có đủ trong nước thảisinh hoạt Khi xử lý nước thải công nghiệp bằng vi sinh , nhiều trường hợp phải bổsung N và P và khử trước các kim loại nặng gây độc hại đến nồng độ cho phép Ngoài các chất dinh dưỡng trên , một số vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡnghữu cơ làm thành phần tế bào của chúng vì chúng không thể tổng hợp các thành

phần tế bào từ các nguồn cacbon khác Các chất dinh dưỡng hữu cơ dạng này cóthể là các amino acids , purines và pyrimidines và các vitamin.

Hình 5.1 Quá trình trao đổi chất của vi sinh vật hoá năng dị dưỡng V.1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Hai yếu tố môi trường quan trọng nhất đối với quá trình sống và phát triểncủa vi khuẩn chính là nhiệt độ và độ pH Một cách tổng quát , quá trình phát triểntối ưu của vi khuẩn chỉ diễn ra trong một khoảng giới hạn hẹp về nhiệt độ và pHcho dù chúng vẫn có thể sống được khi hai yếu tố này biến thiên trên một khoảnggiới hạn rộng Sự thay đổi nhiệt độ nằm bên dưới khoảng nhiệt độ tối ưu gây ảnhhưởng đáng kể hơn so với sự thay đổi nhiệt độ nằm bên trên khoảng tối ưu Người

ta đã chứng minh được rằng , tốc độ phát triển của vi khuẩn sẽ tăng gấp đôi khinhiệt độ tăng lên 100 C cho đến khi đạt đến khoảng nhiệt độ tối ưu Dựa trênkhoảng nhiệt độ tối ưu của từng loại vi khuẩn mà người ta có thể phân chúng thànhcác loại : psychrophilic , mesophilic hoặc thermophilic Mỗi loại vi khuẩn đều cókhoảng nhiệt độ tối ưu riêng được cho trong bảng sau :

Sản phẩm cuối

Bã hữu cơ

Tổng hợp tế bào

Chất hữu

cơ

Chất dinh dưỡng

Năng lượng

Hô hấp

Loại vi khuẩn Nhiệt độ , 0C

Khoảng dao động Khoảng tối ưu

(Nguồn : Waste-water Engineering Metcalf & Eddy)

Độ pH của nước thải cũng là yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của vikhuẩn Phần lớn vi khuẩn không chịu được giá trị pH trên 9,5 hoặc dưới 4 Nhìnchung, giá trị pH thích hợp để vi khuẩn phát triển tốt nằm trong khoảng 6,5÷ 8,5

V.1.4 Các dạng trao đổi chất của vi sinh vật

Người ta cũng có thể phân chia vi sinh vật hoá năng dị dưỡng dựa theodạng trao đổi chất và nhu cầu oxy hoá của chúng Vi sinh vật tạo ra năng lượngbằng cách vận chuyển electron nhờ enzym trung gian từ chất cho electron đến chấtnhận electron ở bên ngoài tế bào được gọi là vi sinh vật trao đổi chất hô hấp( respiratory metabolism) Ngược lại , các chất nhận electron ở bên ngoài tế bàokhông tham gia vào quá trình trao đổi chất lên men ( fermentation metabolism )

Do đó, sự trao đổi chất lên men không tạo ra nhiều năng lượng bằng trao đổi chấthô hấp

Khi phân tử oxy được sử dụng làm chất nhận electron trong trao đổi chấthô hấp thì quá trình được gọi là hô hấp hiếu khí Các vi sinh vật phụ thuộc vào quátrình hô hấp hiếu khí chỉ có thể sống được khi ta cung cấp oxy cho chúng nên gọi là

vi sinh vật hiếu khí bắt buộc ( obligately aerobic ) Ngoài ra , các hợp chất vô cơ bịoxy hoá như nitrat và nitrit cũng có thể được một số vi sinh vật trao đổi chất hô hấpdùng làm chất nhận electron khi môi trường không có oxy

Các vi sinh vật tạo ra năng lượng nhờ quá trình lên men chỉ sống đượctrong môi trường không có oxy và được gọi là vi sinh vật kỵ khí bắt buộc( obligately anaerobic) Các vi sinh vật này được sử dụng trong quá trình xử lý nướcthải bằng phương pháp sinh học kỵ khí Ngoài ra cũng có các vi sinh vật có thểthích nghi trong cả hai điều kiện hiếu khí và kỵ khí và được gọi là vi sinh vật kỵ khítuỳ tiện ( facutative anaerobic)

V.1.5 Sự tăng trưởng của vi sinh vật

Vi sinh vật vó thể nảy nở thêm nhiều nhờ sinh sản phân đôi , sinh sảngiới tính và nảy mầm nhưng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi Thờigian cần để phân đôi tế bào thời gọi là thời gian sinh sản có thể dao động khoảng

20 phút đến hàng ngày Ví dụ: nếu thời gian sinh sản là 30 phút một vi khuẩn có

thể sinh ra 16.777.216 vi khuẩn sau thời gian 12 giờ Vi khuẩn không thể tiếp tụcsinh sản đến vô tận bởi vì quá trình sinh sản phụ thuộc vào môi trường Khi thứcăn cạn kiệt , pH và nhiệt độ thay đổi ra ngoài trị số tối ưu, việc sinh sản sẽ ngừnglại

V.1.5.1 Sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng

Sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng có thể được chia thành 4 giaiđoạn như sau :

 Giai đoạn phát triển chậm : giai đoạn phát triển chậm thể hiện

khoảng thời gian cần thiết để vi khuẩn làm quen với môi trường mới và bắt đầuphân đôi

 Giai đoạn tăng trưởng về số lượng theo Logarit : trong suốt thời kỳ

này các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản và khả băngthu nhận và đồng hoá thức ăn (tốc độ tăng trưởng theo phần trăm là không đổi)

 Giai đoạn phát triển ổn định : ở giai đoạn này số lượng vi khuẩn trong

mẻ quan sát đạt đến số lượng ổn định do :

 Vi khuẩn đã ăn hết chất nền và chất dinh dưỡng

 Số vi khuẩn mới sinh ra vừa đủ bù cho số vi khuẩn già cõi chếtđi

 Giai đoạn vi khuẩn tự chết : trong suốt giai đoạn này tốc độ tự chết

của vi khuẩn vượt xa tốc độ sinh sản ra tế bào mới Tốc độ chết là hàm số của sốlượng tế bào đang sống và đặc tính của môi trường , ở vài trường hợp số logarit củasố lượng tế bào chết tương đương với trị số logarit của số lượng tế bào sinh ra ở giaiđoạn sinh trưởng nhưng có dấu ngược lại

Dựa vào kết quả thí nghiệm về sự tăng trưởng của vi khuẩn về số lượng theothời gian , người ta đã dựng được đường cong biểu diển các giai đoạn phát triển của

vi khuẩn về số lượng theo thang Logarit

Hình 5.2 Đường cong biểu diễn các giai đoạn phát triển của vi khuẩn về số

lượng theo thang Logarit.

V.1.5.2 Sự tăng trưởng của vi sinh vật về khối lượng ( sinh khối)

Tương tự như sự tăng trưởng của vi sinh vật về số lượng , sự tăngtrưởng của vi sinh vật về sinh khối cũng bao gồm 4 giai đoạn như sau :

 Giai đoạn tăng trưởng chậm : là giai đoạn vi khuẩn cần thời gian để

thích nghi với môi trường dinh dưỡng Giai đoạn tăng trưởng chậm của sinh khốikhông dài bằng giai đoạn phát triển chậm của số lượng vi khuẩn bởi vì sinh khốibắt đầu tăng ngay trước khi sự phân chia tế bào xảy ra ( tế bào lớn lên rồi mớiphân chia )

 Giai đoạn tăng sinh khối theo Logarit : ở giai đoạn này luôn có thừa

thức ăn bao quanh vi khuẩn và tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi khuẩn chỉphụ thuộc vào khả năng xử lý chất nền của vi khuẩn

 Giai đoạn tăng trưởng chậm dần : tốc độ tăng sinh khối giảm dần đi vì

sự cạn kiệt dần của chất dinh dưỡng bao quanh

Giai đoạn tăng trưởng theo quy luật logarit

Giai đoạn ổn định Giai đoạn chết theo Logarit

 Giai đoạn hô hấp nội bào : vi khuẩn buộc phải thực hiện quá trình

trao đổi chất bằng chính các nguyên sinh chất có trong tế bào bởi vì nồng độ cácchất dinh dưỡng cấp cho tế nào đã cạn kiệt Trong giai đoạn này xảy ra hiện tượnggiảm dần sinh khối khi đó các chất dinh dưỡng còn lại trong các tế bào đã chếtkhuyếch tán ra ngoài để cấp cho tế bào còn sống

Hình 5.3 Đường cong biểu diễn các giai đoạn tăng sinh khối của vi khuẩn

trong mẻ nuôi cấy theo thang Logarit

V.1.5.3 Sự tăng trưởng trong môi trường hổn hợp

Phần lớn các quá trình xử lý sinh hoá xảy ra trong môi trường hỗn hợpgồn nhiều chủng loại vi sinh tác động lên môi trường và có tác động tương hỗ vớinhau Mỗi loại vi khuẩn có đường cong sinh trưởng và phát triển riêng , vị trí vàdạng của đường cong tăng trưởng theo thới gian của mỗi loại trong hệ phụ thuộcvào thức ăn và chất dinh dưỡng có sẳn và vào các đặc tính môi trường như pH ,nhiệt độ , điều kiện yếm khí hay hiếu khí … có nhiều loại vi khuẩn đóng vai tròquan trọng trong quá trình ổn định các chất hữu cơ có trong nước thải

Thời gian

Giai đoạn tăng sinh khối chậm

Giai đoạn tăng chậm dần

Giai đoạn hô hấp nội bào

V.1.5.4 Động học của quá trình xử lý sinh học

Để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học diễn ra có hiệu quả thì phải tạođược các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, chất dinh dưỡng , thời gian … tốtnhất cho hệ vi sinh Khi các điều kiện trên được đảm bảo, quá trình diễn ra như sau :

 Tăng trưởng tế bào: ở cả hai trường hợp nuôi cấy theo từng mẻ

hay nuôi cấy trong các bể có dòng chảy liên tục , nước thải trong các bể này phảiđược khuấy trộn một cách hoàn chỉnh và liên tục Tốc độ tăng trưởng của các tếbào vi sinh có thể biểu diễn bằng công thức sau :

rt = µ X (5-1)Trong đó:

 rt : Tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn( khối lượng / đơn vị thể tích trong một đơn vị thời gian (g/m3.s) )

 µ: Tốc độ tăng trưởng riêng (

s

1 )

 X : Nồng độ vi sinh trong bể hay nồng độ bùn hoạt tính( g/m3 = mg/l )

Công thức (5-1) có thể viết dưới dạng :

rt = dx dt = µX (5-2)

 Chất nền – Giới hạn của tăng trưởng : Trong trường hợp nuôi

cấy theo mẽ , nếu chất nền và chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng chỉ cóvới số lượng hạn chế thì chất này sẽ được dùng đến cạn kiệt và quá trình sinhtrưởng ngừng lại Ở trường hợp nuôi cấy trong bể có dòng cấp chất nền và chấtdinh dưỡng liên tục thì ảnh hưởng của việc giảm bớt chất nền và chất dinh dưỡngcó thể biểu diễn bằng phương trình Monod

rg = K XS S

s

m

+ µ

(5-3)

Trong đó:

 µm: Tốc độ tăng trưởng riêng tối đa ( 1/s )

 S : Nồng độ chất nền trong nước thải ở thời điểm sựtăng trưởng bị hạn chế ( khối lượng/ đơn vị thể tích )

 Ks : Hằng số bán tốc độ , đây chính là nồng độ chất nền

ở thời điểm tốc độ tăng trưởng bằng một nửa tốc độ cực đại ( khối lượng / đơn vịthể tích)

 Aûnh hưởng của nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng riêng được thể hiện trên đồ thị sau :

Hình 5.4 Aûnh hưởng của sự hạn chế nồng độ chất nền đến tốc độ tăng trưởng

V.1.5.5 Quan hệ giữa sự tăng trưởng của tế bào và tốc độ tiêu thụ chất nền

Đối với cả hai trường hợp nuôi cấy theo mẽ và nuôi cấy trong bể có dòngchảy liên tục , một phần chất nền được chuyển thành các tế bào mới , một phầnđược oxy hoá thành chất vô cơ và hữu cơ ổn định (sản phẩm sau cùng) Bởi vì số tếbào mới sinh ra lại hấp thụ chất nền và sinh sản tiếp nên có thể thiết lập quan hệgiữa tốc độ tăng trưởng và lượng chất nền được sử dụng theo phương trình sau :

rg = -Yrsu (5-4)

Nồng độ chất nền (S)

µm : Tốc độ cực đại

Trong đó:

 Y : Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (mg/mg).Đây là tỷ số giữa khối lượng tế bào và khối lượng chất nền được tiêu thụ đo trongmột thời gian nhất định ở giai đoạn tăng trưởng Logarit

 rsu : Tốc độ sử dụng chất nền ( khối lượng / đơn vị thểtích trong 1 đơn vị thời gian )

V.1.5.6 Ảnh hưởng của trao đổi chất ( hô hấp ) nội sinh

Trong các công trình xử lý nước thải , không phải tất cả các tế bào vi sinhvật đều có tuổi như nhau và đều ở trong giai đoạn sinh trưởng Logarit mà có một sốđang ở giai đoạn chết và giai đoạn sinh trưởng chậm Khi tính toán tốc độ tăngtrưởng của tế bào , ta phải xét đến tổ hợp của các hiện tượng này Để cho việc tínhtoán được đơn giản , ta giả thiết rằng sự giảm khối lượng của các tế bào do chết vàtăng trưởng chậm tỷ lệ với nồng độ vi sinh vật có trong nước thải và gọi sự giảmkhối lượng này là do phân huỷ nội bào ( endogenous decay) Quá trình hô hấp nộibào có thể biểu diễn đơn giản bằng phản ứng và công thức toán học sau :

Vi khuẩn

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + năng lượng (5-6)

rd = - kdX (5-7)Trong đó :

 rd : Tốc độ phân huỷ nội bào (khối lượng / đơn vị thể tích trong 1 đơn

vị thời gian )

 kd: Hệ số phân huỷ nội bào (1/s)

 X : Nồng độ tế bào ( nồng độ bùn hoạt tính ) (khối lượng / đơn vị thểtích)

Kết hợp phương trình (5-7) với (5-3) và (5-4) ta có tốc độ tăng trưởng thực của tếbào là :

V.1.5.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của các phản ứng sinhhoá trong quá trình xử lý nước thải Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến hoạt độngchuyển hoá của vi sinh vật mà còn có tác động lớn đến quá trình hấp thụ khí oxyvào nước thải và quá trình lắng các bông cặn vi sinh ở bể lắng II Aûnh hưởng củanhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh hoá trong quá trình xử lý nước thải được biểudiễn bởi công thức :

rT = r20θ(T-20)

Trong đó :

 rT : Tốc độ phản ứng ở T0C

 r20 : Tốc độ phản ứng ở 200C

 θ : Hệ số hoạt hoá do nhiệt độ

 T : Nhiệt độ của nước đo bằng 0C

Giá trị θ trong quá trình xử lý sinh học dao động từ 1,02÷1,09.Giá trị thường sửdụng 1,04

V.2 NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ ỨNG DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN TẠI CÔNG TY CHẾ BIẾN THUỶ SẢN XUẤT KHẨU KIÊN GIANG

V.2.1 Nội dung nghiên cứu

 Xác định khả năng phân huỷ sinh học của bùn hoạt tính hiếu khí

 Xác định thông số động học quá trình bùn hoạt tính hiếu khí

V.2.2 Phương pháp nghiên cứu

V.2.2.1 Động học sinh trưởng của vi sinh vật

Khi tế bào được nuôi cấy trong môi trường thích hợp , sự tăngtrưởng của quần thể vi sinh vật sẽ tuân theo đường cong sinh trưởng gồm 4 giaiđoạn , như đã trình bày ở phần trên

V.2.2.2 Xác định các thông số động học của quá trình sinh học hiếu

khí

Các thông số động học của quá trình sinh học hiếu khí bao gồm:

 Ks : Hằng số bán vận tốc , mg/L

 k : Tốc độ sử dụng cơ chất tối đa

 µm : Tốc độ vi khuẩn sinh trưởng riêng tối đa (1/s)

 Y: Hệ số sản lượng tối đa

 kd : Hệ số phân huỷ nội bào, ngày-1

Các thông số được xác định theo 2 phương trình sau (Metcalf & Eddy, 1991):

S S

X

−

× 0

θ =

S k

θ - kd

Trong đó :

 X : Hàm lượng bùn hoạt tính MLSS , mg/L