NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC KẾT HỢP LỌC DÒNG NGƯỢC USBF (UPFLOW SLUDGE BLANKET FILTER) XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC SAU HẦM BIOGAS

TÓM TẮTĐề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF Upflow Sludge Blanket Filter xử lý nước thải giết mổ gia súc sau hầm Biogas” được tiến hành tại

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC KẾT HỢP LỌC DÒNG NGƯỢC USBF (UPFLOW SLUDGE BLANKET FILTER) XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC SAU HẦM BIOGAS

Họ và tên sinh viên : NGUYỄN VĂN ĐAN

sau hầm Biogas

Tác giả

NGUYỄN VĂN ĐAN

Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư nghành

Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo viên hướng dẫn Thạc Sỹ Lê Tấn Thanh Lâm

Kỹ Sư Huỳnh Tấn Nhựt

-Tháng 06/2012-

************** ===oOo===

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN

MÃ SỐ SINH VIÊN : 08127028

1 Tên đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng

ngược USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) xử lý nước thải giết mổ gia súc sau hầm

Biogas

2 Nội dung KLTN:

 Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu nước thải giết mổ gia súc sau hầm Biogas

 Vận hành mô hình thực tế nhằm xác định hiệu quả xử lý của mô hình bể USBF

với nước thải giết mổ gia súc sau hầm Biogas

 Tổng hợp, phân tích số liệu và đưa giải pháp tăng hiệu quả xử lý cho mô hình

bể USBF

 Xác định chủng vi sinh vật chiếm ưu thế tại ngăn hiếu khí của mô hình bể

USBF

3 Thời gian thực hiện: Bắt đầu : 15/12/2011 Kết thúc: 30/05/2012

4 Giáo viên hướng dẫn : Thạc sỹ Lê Tấn Thanh Lâm

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn

Ngày …tháng …năm 2012 Ngày.….Tháng… năm 2012

Ban chủ nhiệm Khoa Giáo Viên Hướng Dẫn

LỜI CÁM ƠN

Trong quá trình thực tập và làm báo cáo tốt nghiệp, em đã học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Thạc Sỹ LÊ TẤN THANH LÂM

và Kỹ Sư HUỲNH TẤN NHỰT đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cho em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp, được sự hướng dẫn của thầy đã làm cho em học hỏi được nhiều kiến thức về chuyên môn và ngoài xã hội

Cảm ơn các thầy cô trong Khoa MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN đã tận tình giúp đỡ, được sự dạy dỗ của các thầy cô đã giúp cho em tiếp thu được những kiến thức quí báu

Đồng thời cũng xin cảm ơn Ban lãnh đạo và các anh chị trong cơ sở giết mổ

Út Hảo đã cung cấp thông tin và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt bài báo cáo này

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học tập

Dù đã có nhiều cố gắng nhưng vẫn không tránh khỏi được những thiếu sót, rất mong sự góp ý, sữa chữa của thầy cô!

NGUYỄN VĂN ĐAN

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) xử lý nước thải giết mổ gia súc sau hầm Biogas” được tiến hành tại phòng thí nghiệm khoa MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN, TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM từ 15/12/2011 – 30/05/2012

Mô hình bể USBF được vận hành xử lý nước thải giết mổ gia súc sau hầm Bigas hoàn toàn theo nhờ vi sinh vật, không bổ sung thêm hóa chất Trong quá trình vận hành , nhận thấy kết quả nước thải đầu ra chưa đạt QCVN 24 – 2009 chuẩn A nên tiến hành thêm các phương án khắc phục như tăng thời gian lắng tĩnh, lọc qua giấy lọc

Kết quả thu được cho thấy mô hình bể USBF có hiệu quả xử lý khá cao và ổn định đối với nước thải giết mổ gia súc sau hầm Biogas Hiệu quả xử lý đạt cao nhất khi kết hợp bể USBF và lọc Cụ thể ở 2 kgCOD/m3.ngày cho hiệu quả xử lý sau lọc là 89,9% COD Các chỉ tiêu khác như BOD5 đạt 88,6%, Nitơ đạt 78,0%, Photpho đạt 73,3%, SS đạt 82,7%, pH có xu hướng tăng lên nhưng vẫn nằm trong khoảng cho phép của QCVN 24 – 2009 chuẩn A

Bùn hoạt tính thích nghi nhanh với đặc tính của nước thải và điều kiện vận hành của mô hình Chủng vi sinh vật chiếm ưu thế trong ngăn hiếu khí là trực khuẩn gram dương

Việc kết hợp 3 modul trong quá trình xử lý tạo ra ưu điểm lớn trong việc nâng cao hiệu quả xử lý, đồng thời làm đơn giản hóa hệ thống, tiết kiệm vật liệu và chi phí năng lượng cho quá trình xây dựng và vận hành

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

 COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học

 BOD (Biochemical oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá

 SS (Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng

 DO (Dissolved Oxygen): Oxy hòa tan

 F/M (Food and microorganism ratio): Tỷ số thức ăn/vi sinh vật

 HRT(Hydraulic Retension Time) : Thời gian lưu nước

 MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch

 SRT (S Retension Time): Thời gian lưu bùn

 SIV: Chỉ số thể tích bùn

 USBF(Upflow Sludge Blanket Filter): Lọc sinh học ngược dòng bùn

 QCVN 24 – 2009: Quy chuẩn việt nam chất lượng nước thải công nghiệp

 TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh

 HTXLNT: Hệ thống xử lý nước thải

 XLNT: Xử lý nước thải

 VSV: Vi sinh vật

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 2

1.3 Nội dung 2

1.4 Phương pháp 3

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

1.5.1 Đối tượng 3

1.5.2 Phạm vi 3

2.1 Tổng quan về nghành giết mổ gia súc 4

2.1.1 Tổng quan về nghành giết mổ gia súc 4

2.1.2 Thành phần chất thải của nghành giết mổ gia súc 11

2.1.3 Tính chất của nước thải giết mổ gia súc 13

2.1.4 Tác động đến môi trường của nghành giết mổ gia súc 14

2.1.5 Nhận xét chung về nước thải giết mổ gia súc 17

2.1.6 Giới thiệu hệ thống xử lý nước thải lò mổ ở Oberding (Cộng Hòa Liên Bang Đức) 17

2.2 Tổng quan công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF (The Upflow Sludge Blanket Filter) trong xử lý nước thải 20

2.2.1 Giới thiệu công nghệ USBF và những ưu điểm của công nghệ USBF 20

2.2.2 Các quá trình diễn ra trong hệ thống công nghệ USBF 24

2.2.3 Một số kết quả nghiên cứu trên công nghệ USBF 28

2.3.Cơ sở lựa chọn công nghệ USBF xử lý nước thải giết mổ 28

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ 30

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

3.1 Nội dung nghiên cứu 30

3.2 Phương pháp nghiên cứu 30

3.2.1 Vị trí lắp đặt và vận hành 30

3.2.2.Mô hình bể USBF 30

3.2.3.Mẫu nước thải 33

3.2.4.Bùn hoạt tính 33

3.2.5 Thiết kế thí nghiệm 33

3.2.6 Bố trí thí nghiệm 33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

4.1 Kết quả phân tích thành phần nước thải ban đầu 49

4.2 Tính toán các thông số động học 50

4.2.1 Kết quả thí nghiệm thích nghi 50

4.2.2 Tính toán các thông số động học 51

4.3 Xác định hiệu quả xử lý theo tải lượng COD 55

4.3.1 Thí nghiệm với tải lượng 1kgCOD/m3.ngày 55

4.3.2 Thí nghiệm với tải lượng 1,5 kgCOD/m3.ngày 58

4.3.3 Thí nghiệm với tải lượng 2 kgCOD/m3.ngày 61

4.3.4 Thí nghiệm với tải lượng 2,5kgCOD/m3.ngày 65

4.3.5 Thí nghiệm với tải lượng 3 kgCOD/m3.ngày 68

4.4 Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu khác sau lọc 74

4.5 Kết quả phân lập vi sinh 75

4.5.1 Kết quả tìm nồng độ pha loãng 75

4.5.2 Kết quả cấy lặp lại lần 2 và 3 77

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

5.1 Kết Luận 82

5.2 Kiến nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC 86

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Danh sách các cơ sở giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh 4

Bảng 2.2: Lượng chất thải trong một ngày đêm 12

Bảng 2.3: Tính chất của nước thải giết mổ gia súc 14

Bảng 2.4: Chất lượng nước trước khi xử lý và chất lượng nước sau khi xử lý 19

Bảng 3.1: Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất 38

Bảng 3.2: Bảng chuẩn bị đường cong chuẩn xác định photpho tổng 47

Bảng 4.1: Tính chất nước thải đầu vào mô hình 49

Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm thích nghi 50

Bảng 4.3: Các biến số và thông số của các phương trình 52

Bảng 4.4.Các thông số dùng để tính tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (ngày-1) và hằng số bán tốc độ Ks (mg/L) 52

Bảng 4.5: Các thông số dùng để tính hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào Kd 53

Bảng 4.6: Hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 1kgCOD/m3.ngày 55

Bảng 4.7: So sánh hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 1kgCOD/m3.ngày 57

Bảng 4.8: Hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 1,5 kgCOD/m3.ngày 58

Bảng 4.9: So sánh hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 1,5 kgCOD/m3.ngày 61

Bảng 4.10: Hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 2 kgCOD/m3.ngày 62

Bảng 4.11: So sánh hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 2 kgCOD/m3.ngày 64

Bảng 4.12: Hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 2,5 kgCOD/m3.ngày 65

Bảng 4.13: So sánh hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 2,5 kgCOD/m3.ngày 67

Bảng 4.14: Hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 3 kgCOD/m3.ngày 68

Bảng 4.15: So sánh hiệu quả xử lý theo từng ngày ở tải lượng 3 kgCOD/m3.ngày 70

Bảng 4.16: Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng L (kgCOD/m3.ngày) 71

Bảng 4.17 Thể hiện và so sánh hiệu quả xử lý theo tải lượng COD khi chỉ cho qua mô hình, qua mô hình kết hợp với lắng tĩnh 4h, qua mô hình kết hợp với lọc qua giấy lọc 73

Bảng 4.18: Hiệu suất xử lý pH, BOD5,Nitơ tổng, Photpho tổng và SS sau lọc 74

Bảng 4.20: Số lượng từng loại khuẩn lạc ở nồng độ pha loãng mẫu 10-14 77 Bảng 4.21: Số lượng từng loại khuẩn lạc ở nồng độ pha loãng mẫu 10-14 78

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Quy trình giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh 9

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học của nhà máy giết mổ động vật ở Oberding (Cộng Hòa Liên Bang Đức) 20

Hình 2.3: Cấu tạo bể USBF 21

Hình 3.1: Mô hình thực tế bể USBF 30

Hình 3.2: Mô hình bể USBF 31

Hình 3.3: Thiết kế thí nghiệm 33

Hình: 4.1: Đồ thị biểu thị hiệu suất xử lý COD qua từng ngày giai đoạn thích nghi 50

Hình 4.2:Đồ thị xác định K và Ks 53

Hình 4.3: Đồ thị xác định Y và Kd 54

Hình 4.4: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 1kgCOD/m3.ngày theo nồng độ đầu vào 56

Hình 4.5: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 1kgCOD/m3.ngày theo thời gian lưu 56

Hình 4.6: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 1,5 kgCOD/m3.ngày theo nồng độ đầu vào 59

Hình 4.7: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 1,5 kgCOD/m3.ngày theo thời gian lưu 59

Hình 4.8: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 2 kgCOD/m3.ngày theo nồng độ đầu vào 62

Hình 4.9: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 2 kgCOD/m3.ngày theo thời gian lưu 63

Hình 4.10: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 2,5 kgCOD/m3.ngày theo nồng độ đầu vào 66

Hình 4.11: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 2,5 kgCOD/m3.ngày theo thời gian lưu 66

Hình 4.12: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 3 kgCOD/m3.ngày theo nồng độ đầu vào 69

Hình 4.13: Đồ thị hiệu quả xử lý qua từng ngày ở tải lượng 3 kgCOD/m3.ngày theo thời gian lưu 69 Hình 4.14: Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng L (kgCOD/m3.ngày) 72 Hình 4.15: Hiệu suất xử lý xử lý pH, BOD5, Nitơ tổng, Photpho tổng và SS sau lọc 75 Hình 4.16: Khuẩn lạc các chủng vi sinh vật 79 Hình 4.17 Khuẩn lạc đơn của chủng chiếm ưu thế 80 Hình 4.18: Khuẩn lạc thuần khiết 80

Do đặc điểm công nghệ của ngành, ngành giết mổ đã sử dụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến

Vì vậy, ngành đã thải ra một lượng nước khá lớn cùng với các chất thải rắn, khí thải Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do ngành giết mổ thải trực tiếp ra môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý môi trường Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng đến con người và sự sống của các loài động thực vật sống gần

đó Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành giết mổ cũng như các ngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết đặt ra không chỉ đối với những nhà làm công tác bảo vệ môi trường mà còn cho tất cả mọi người chúng ta

Công nghệ lọc dòng ngược bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) được thiết kế dựa trên trên mô hình động học xử lý BOD, nitrate hoá (nitrification) và khử nitrate hóa (denitrification) của Lawrence và McCarty, Inc lần đầu tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1900 sau đó được áp dụng ở châu âu từ 1998 trở lại đây Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới mô hình của Lawrence và McCarty được áp dụng kết hợp trên nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm của mỗi nước Công nghệ này chưa được sử dụng ở Việt Nam, mặc dù công nghệ bùn hoạt tính đã được sử dụng như một công nghệ kinh điển trong công tác xử lý nước thải phổ biến ở nước ta

Nghiên cứu sử dụng mô hình công nghệ USBF để xử lý nước thải giết mổ gia

Anoxic, Aeration và lọc sinh học dòng ngược trong một đơn vị xử lý nước thải Đây chính là điểm khác với hệ thống xử lý bùn hoạt tính kinh điển, thường tách rời ba quá trình trên nên tốc độ và hiệu quả xử lý thấp Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống Đồng thời hệ thống có thể xử lý nước thải có tải lượng hữu cơ, Nitơ và Photpho cao

Với khả năng xử lý nước thải hiệu suất cao trên nhiều chỉ tiêu và diện tích tổng thể nhỏ, công nghệ USBF đang được nghiên cứu ứng dụng như một công nghệ mới

Đó cũng chính là nguyên nhân thực hiện khóa luận này

1.2 Mục tiêu

 Xác định thành phần tính chất nước thải giết mổ gia súc

 Nghiên cứu và đánh giá khả năng xử lý nước thải giết mổ gia súc bằng mô hình

bể USBF thông qua các chỉ tiêu chính như:

o COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học)

o BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá)

o SS (Suspended Solids – chất rắn lơ lửng)

 Tiến hành lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu nước thải giết mổ gia súc

 Tiến hành chạy mô hình thực tế nhằm xác định hiệu quả xử lý của bể USBF với nước thải giết mổ gia súc

 Tổng hợp, phân tích số liệu, và đưa giải pháp giải pháp tăng hiệu quả xử lý cho

mô hình bể USBF

 Phân lập và xác định chủng vi sinh vật chiếm ưu thế tại ngăn hiếu khí của mô hình bể USBF

1.4 Phương pháp

 Thu thập tài liệu

 Phân tích, thống kê và tổng hợp kết quả

1.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.5.1 Đối tượng

 Nước thải giết mổ gia súc tại trong dây chuyền giết mổ gia súc tại cơ sở giết mổ gia súc Út Hảo (địa chỉ: Khu phố Tân Phú, Phường Tân Bình, Thị xã Dĩ An,

Tỉnh Bình Dương)

 Khả năng xử lý nước thải giết mổ gia súc của bể USBF

 Các thông số nghiên cứu: COD, BOD, SS, pH, Nitơ tổng, Photpho tổng

 Vi sinh vật tại ngăn hiếu khí của mô hình bể USBF

1.5.2 Phạm vi

 Chạy mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm khoa môi trường và tài nguyên

Đại học Nông Lâm TP.HCM

 Thời gian từ 15/12 tới 30/5

1.6 Ý Nghĩa đề tài

Đáp ứng được nhu cầu xử lí nhanh và không tốn diện tích đối với nước thải giết

mổ gia súc Làm cho chất lượng môi trường cải thiện theo đúng định hướng phát triển bền vững: tăng trưởng kinh tế đi kèm bảo vệ môi trường

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT

VÀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN

2.1 Tổng quan về nghành giết mổ gia súc

2.1.1 Tổng quan về nghành giết mổ gia súc

 Sơ lược về nghành giết mổ gia súc tại TP.Hồ Chí Minh

Tình hình giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh được tổng hợp từ các số liệu thống kê do Chi cục Thú y TP.Hồ Chí Minh cung cấp và kết quả khảo sát, điều tra trực tiếp do nhóm nghiên cứu thuộc viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường

(VITTEP), kết hợp với trung tâm kiểm tra vệ sinh thú y Trung Ương II tiến hành điều tra, khảo sát, phỏng vấn tại chỗ 24/39 cơ sở giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh

 Các cơ sở giết mổ gia súc

Theo số liệu thống kê của chi cục Thú y TP.Hồ Chí Minh (12/2008), trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh.có cơ sở giết mổ gia súc 39 có giấy phép kinh doanh đang hoạt

động, phân bố trên địa bàn 14 quận huyện, trong đó huyện Củ Chi là huyện có nhiều

cơ sở giết mổ gia súc nhất (10 cơ sở) Các cơ sở còn lại phân bố rải rác ở các quận huyện Hóc Môn (4 cơ sở), quận Thủ Đức (4 cơ sở), huyện Bình Thạnh (3 cơ sở), quận

Gò Vấp (1 cơ sở), quận Tân Bình (1 cơ sở) và quận 12 (1 cơ sở)

Danh sách kết quả điều tra các cơ sở giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Danh sách các cơ sở giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh

01 VISSAN 400 (+100 trâu bò) 420 Nơ Trang Long,

20 Thủ Thiêm 10 558/7c Trần Não, An Đông

23 Thị Trấn Củ Chi 30 (+ 40 trâu) Kp1, Thị Trấn Củ Chi

Quy

Huyện Cần Giờ

37 Cần Thạnh 15

Nguồn: Chi cục thú y TP.Hồ Chí Minh, thánh 12 năm 2008

 Nguyên, nhiên liệu

Nguồn nhiên liệu sử dụng: các cơ sở sử dụng hai loại nguyên liệu chính là khí đốt

và củi, có 9 cơ sở sử dụng khí đốt (chiếm 37,5 %), 12 cơ sở sử dụng củi (chiếm 50 %),

2 cơ sở sử dụng dầu (chiếm 8,3%) và 1 cơ sở sủ dụng chấu (chiếm 4.2 %)

Nguồn nước sử dụng: chỉ có 2 cơ sở sử dụng nước thủy cục cho hoạt động giết mổ

là Trạm 4 và bến Bình Đông (quận 8) , các cơ sở còn lại sử dụng nước giếng khoan, trong đó cơ thêm một phần nước thủy cục

 Hình thức giết mổ

Phương pháp giết mổ chủ yếu là thủ công Gần như 100% các cơ sở giết mổ đều nằm trên bệ xi măng, tất cả các công đoạn đều theo phương pháp thủ công Chỉ có một công ty có đầu tư dây chuyền giết mổ treo, tuy nhiên số lượng heo treo mổ là không đáng kể, khoảng 40 – 50 con/đêm trong tổng công suất giết mổ mỗi đêm

 Phân loại cơ sở giết mổ gia súc

Có 3 nhóm tiêu chí chính để phân loại các cơ sở giết mổ gia súc bao gồm:

 Hình thức giết mổ (dây chuyền công nghệ): cơ khí hóa, thủ công

 Quy mô giết mổ: bao gồm công suất thiết kế, công suất thực tế, hạ tầng cơ sở

 Thành phần kinh tế: nhà nước, hợp tác xã, cổ phần hay tư nhân

Các cơ sở giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh dựa trên các nhóm tiêu chí chung ở trên, có thể phân chia các cơ sở giết mổ gia súc thành ba nhóm chính sau:

 Nhóm 1:

Cơ sở giết mổ gia súc hoàn thiện có một, hai hay ba dây chuyền giết mổ kiểu công nghiệp với các kho lạnh và xưởng chế biến thịt do nhà nước hoặc tư nhân đầu tư và quản lý Cơ sở giết mổ thuộc nhóm này hiện đại, đòi hỏi chi phí đầu tư cao, đáp ứng các yêu cầu về vệ sinh thú y, vệ sinh thực phẩm, điều hành và kinh doanh tốt đem lại

cho các vùng đô thị phát triển Tiêu biểu cho mô hình này ở TP.Hồ Chí Minh là Công

ty VISSAN

 Nhóm 2:

Cơ sở giết mổ gia súc kiểu hợp tác xã, nhà nước hoặc tư nhân đầu tư tập trung giết

mổ gia súc bằng các phương tiện ít nhiều cải tiến, trình độ công nhân chuyên nghiệp

Mô hình này đại diện cho việc tập trung giết mổ, có ít nhiều cải tiến về dụng cụ hạ mổ

và phương tiện vận chuyển, được sự giám sát đầy đủ của cơ quan thú y nhà nước, có thể trang bị kho lạnh Mô hình này là cường độ hạ thịt cao trong thời gian ngắn, công nhân giết mổ và hạ thịt quá đông nguy cơ vấy nhiễm từ hoạt động tương đối lớn Tiêu biểu cho mô hình này là : Công ty Nam Phong, Công ty TABICO, trung tâm giết mổ

Bình Chánh

 Nhóm 3

Cơ sở giết mổ gia súc tư nhân, giết mổ thủ công phục vụ thịt cho địa bàn hẹp Phần lớn còn lại trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh đều thuộc nhóm này

Mặc dù các cơ sở giết mổ gia súc được chia thành ba nhóm như trên, nhưng xét

về bản chất tất cả các cơ sở đều hoạt động theo hình thức của nhóm 3 Ví dụ như công

ty Nam Phong, TABICO hay trung tâm Bình Chánh, mặc dù xét về tổng thể các đơn vị này thuộc nhóm 2 nhưng thực tế nó bao gồm nhiều đơn nguyên lại hoạt động độc lập, riêng rẽ giống như 1 Cơ sở giất mổ gia súc thuộc nhóm 3 Điều này cho thấy một đặc thù của ngành giết mổ ở TP.Hồ Chí Minh chủ yếu vẫn là giết mổ thù công, hoạt động dưới hình thức quản lý tư nhân là chính

Dưạ vào quy mô công suất giết mổ của các cơ sở ta có thể chia đúng thành ba loại sau:

 Loại 1: Công suất giết mổ mỗi đêm > 300 con heo

 Loại 2: Công suất giết mổ mỗi đêm 100 - 300 con heo

 Loại 3: Công suất giết mổ mỗi đêm < 100 con heo

 Quy trình giết mổ gia súc tại các cơ sở gia súc

 Phương thức giết mổ tại các cơ sở giết mổ gia súc đều thực hiện theo phương thức thủ công Tuy mỗi nơi có sự bố trí khác nhau và có một số điểm khác biệt trong thao tác nhưng đều thực hiện theo một quy trình chung sau đây:

Hình 2.1: Quy trình giết mổ gia súc trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh

 Các công đoạn chính trong quy trình giết mổ của các cơ sở được trình bày cụ thể sau đây:

 Tồn trữ gia súc sống

Theo quy định, gia súc phải được nhốt trong khoảng thời gian từ 9 – 12 giờ để giảm căng thẳng, chống suy kiệt và loại bỏ vi trùng ra khỏi ruột trước khi giêt mổ Tuy nhiên trên thực tế hầu hết heo được nhập về chỉ được lưu trữ khoảng 3 – 6 giờ (nhập về khoảng 5 -6 giờ chiều và giết mổ lúc 9 – 12 giờ đêm), đồng thời khu tồn trữ thú sống thực tế tại các cơ sở rất nhỏ và chật chội, heo luôn trong tình trạng chèn ép và

Nước thải phân

Nước thải

và lông thải

Nước thải Nước

Ngoài ra còn có một số kiểu làm khác làm heo yếu sức mà không dùng điện là dùng búa tạ đập đầu heo

 Chọc tiết

Công đoạn chọc tiết cũng được thực hiện khác nhau:

 Chọc tiết ngay trên sàn trong chuồng nhốt

 Chọc tiết trên bệ ngay trên cửa ra vào chuồng nhốt

 Chọc tiết trên sàn ngay khu vực giết mổ

 Chọc tiết trên bệ chảo trụng

Trong các kiểu chọc tiết này kiểu thường sử dụng nhất là chọc tiết trên bệ cửa ra vào chuồng nhốt

 Trưng nước sôi

Thường ở tất cả các lò mổ đều làm theo cách đó là nhúng nguyên con heo vào chảo trung, tuy nhiên trong trường hợp heo quá lớn so với chảo trung hoặc công nhân không thể kéo heo lên bệ chảo trung người ta sẽ thực hiện theo kiểu dội nước

 Cạo lông

Có hai kiểu cạo lông:

 Cao lông trên sàn

 Cao lông trên chảo trung

Cạo lông trên chảo trung thường chỉ sạch được khoảng 80 – 90 %, sau đó kéo xuống bệ mổ để cạo sạch lại trước khi xẻ thịt

 Cắt đầu, mổ tách lòng và xẻ thịt

Công đoạn cắt đầu, mổ tách lòng và xẻ thịt hầu hết được thực hiện trên bệ xi măng Đầu được cắt riêng trước hoặc sau khi rạch bụng, phần đầu được gác lên kệ Phần lòng được chuyển về khu vực làm lòng Khâu tiếp theo là xẻ đôi thân thịt và treo quày thịt lên móc chờ nhân viên thú y khám

 Làm lòng

Lòng được chia làm hai phần:

 Lòng đỏ gồm: tim, gan, cật, phổi sau khi mổ được rửa sạch treo lên giá để kiểm tra thú y

 Lòng trắng gồm: bao tử, ruột được làm sạch theo hai cách:

 Để dưới vòi nước chảy cho đến khi sạch phân

 Vuốt bỏ phân ra ngoài trước khi dội nước

2.1.2 Thành phần chất thải của nghành giết mổ gia súc

 Chất thải rắn

Chất thải rắn chủ yếu là lông, huyết ứ, đầu mẫu thừa và phân heo Trong quá trình giết mổ gia súc chất thải rắn hầu như không được thu gom, công nhân thường xịt nước thật nhiều cho trôi xuống hố gas hoặc đường cống, sau đó lấy lên cùng với cặn và bùn lắng Đây cũng là một trong những công đoạn sử dụng rất nhiều nước vì phải xịt với

áp lực mạnh thì lông, phân mới có thể trôi đi được Chính vì vậy không những làm tắc nghẽn cống thoát mà còn làm gia tăng nước thải ra môi trường Ngoài ra phần chất thải rắn nếu không được người dân xung quanh đem về ủ làm phân bón thì sẽ trực tiếp thải

ra môi trường, đây sẽ là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và lây truyền các mầm bệnh

 Phân

Trong phân chứa một phần rất nhỏ rác, chất độn và thức ăn dư thừa lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần thức ăn và trọng lượng gia súc Một số loài thải ra trong một ngày đêm như sau:

Bảng 2.2: Lượng chất thải trong một ngày đêm

Loại Gia Súc Lượng Phân (Kg/Ngày) Nước Tiểu (Lít/Ngày)

Trong phân gia súc có tỷ lệ Nitơ, Photpho, Kali rất cao tùy thuộc vào khẩu phần

ăn mà tỷ lệ nước chiếm 56 – 83 %, chất thải hữa cơ từ 4 – 26 %, Nitơ 0,32 – 1,6 %, Photpho 0,25 – 1,4%, Kali 0,15 – 0,95%, Cali 0,09 -0,34% Trong phân có chứa nhiều loại vi trùng, vi rút và ấu trùng giun sán Về họ vi trùng Enterobacteria chiếm đa số với các gens điển hình như E.Coli, Salmonella,….Nhiều loại vi trùng, vi rút được đào thải qua phân và sống sót với thời gian từ 5 – 15 ngày trong phân và đất

Lượng phân không chỉ đào thải ra ngoài trong thời gian lưu heo ở chuồng mà một lượng lớn tồn tại trong bụng, thức ăn chưa được tiêu hóa hết Khi giết mổ, phân, thức ăn này thải ra ngoài theo hệ thông thoát nước chung

Theo kết quả khảo sát trung bình một con heo hạ mổ lượng thức ăn chưa tiêu hóa hết và phân trong bụng heo khoảng 3,7 kg

 Lông

Hiện nay, hầu hết các cơ sở giết mổ gia súc lớn trên địa bàn TP.Hồ Chí Minh đều hợp tác với công ty môi trường đô thị hằng ngày đến thu gom chất thải rắn là lông và xương, đầu mẩu không thể sử dụng được Một số ít trong khu dân cư thuộc ngoại thành cho bà con tận dụng làm phân bón

không quan tâm đến lượng nước sử dụng nhiều hay ít dẫn đến lượng nước lượng nước thải lớn hơn nhu cầu sử dụng thực tế nhiều

Ước tính lượng nước thải trung bình mỗi con heo khi giêt mổ là gần 0,5 m3 và lượng nước sử dụng cho tắm heo thường xuyên dao động trong khoảng 130 – 180 l/con/ ngày Lượng nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nhưng hầu như không được

xử lý, nước chỉ cho qua bể lắng hoặc hố gas trước khi thải ra ngoài

2.1.3 Tính chất của nước thải giết mổ gia súc

 Nhiệt độ

Tùy từng công đoạn mà nước thải ra môi trường có khác nhau, nhiệt độ tại các chảo trung sau khi hoàn tất việc giết mổ được đổ thẳng vào hệ thống thoát nước chung

có nhiệt độ tương đối cao có khi lên đến 60 – 700C Tuỳ từng hình thức giết mổ mà các

cơ sở có khác nhau (nhúng nguyên con vào chảo trụng, dội nước nóng lên mình heo), phương pháp dội nước nóng lên mình heo tốn nước hơn Ở các công đoạn còn lại nhiệt

độ nước thải phụ thuộc tùy thuộc vào nhiệt môi trường, nhiệt độ nguồn cấp nước, nhiệt

độ này thường vào khoảng 26 – 300C

 pH

pH của nước thải giết mổ phụ thuộc vào nguồn cung cấp nước một phần vì các cơ

sở chủ yếu là sử dụng nước giếng khoan trực tiếp vào hoạt động giết mổ, pH của nước thải giết mổ thường dao đông từ 5,3 – 8,9

 Độ mặn

Độ mặn trong nước thải giết mổ gia súc tương đối cao, độ mặn phát sinh từ nước thải có nhiễm máu, nước thải từ khâu làm lòng do gia súc chưa tiêu hóa hết thức ăn Bảng 2.3: Tính chất của nước thải giết mổ gia súc

2.1.4 Tác động đến môi trường của nghành giết mổ gia súc

Các vấn đề môi trường trong hoạt đông giết mổ gia súc chủ yếu của các lò mổ là nước thải, ngoài ra còn có một số vấn đề tiếng ồn, chất thải rắn và lục phủ ngũ tạng thừa của gia súc

 Nước thải

Nước thải của các cơ sở giết mổ gia súc thường ô nhiễm do các thành phần chất hữu cơ như huyết rơi vãi, huyết ứ đọng trong bụng, protein, nitơ, photpho, các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm Trong nước thải có mang nhiều vi khuẩn, vi sinh gây bệnh là tác nhân truyền bệnh Những vi sinh vật có thể sống trong những môi trường khác nhau như đất, không khí trong một thời gian đài như E.Coli, Vibrio Conma,… nhiều loại vi sinh có thể tồn tại ở dạng nhuyễn thể

Do hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải giết mổ gia súc cao, nồng độ đậm đặc nên khi thải vào các nguồn tiếp nhận nếu không xử lý triệt để sẽ làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Các hợp chất hữu cơ trong nước thải giết mổ chủ yếu là cacbonhydrat Đây là các hợp chất dễ bị vi sinh vật phân hủy bằng cơ chế sử dụng oxi hòa tan trong nước để oxi hóa các hợp chất hữu cơ Nhu cầu ô xi hóa tỉ lệ với nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước Sự ô nhiễm chất hữu cơ sẽ dẫn đến suy giảm nông độ oxy hòa tan trong nước, gây tác hai nghiêm trọng đến hệ thủy sinh

 Không khí

Để kiểm soát ô nhiễm không khí là một vấn đề nan giải trong hoạt động giết mổ gia súc Vì giết mổ gia súc dễ làm khuếch tán các chất ô nhiễm trong môi trường không khí Vấn đề ô nhiễm không khí tại các lò mổ chủ yếu phát sinh từ các nguồn sau:

 Từ khu vực nhốt gia súc: mùi hôi đặc trưng từ biểu bì heo, phân và nươc tiểu thường xuyên khếch tán vào môi trường không khí

 Từ khu giết mổ: mùi hôi bốc lên khi xối nước nóng, chất thải đóng lại trên bệ

mổ do làm vệ sinh không tốt

 Từ khu làm lòng: mùi hôi chủ yếu từ thức ăn gia súc lên men, lây lan các vi khuẩn gây bệnh

 Từ các khu xử lý sơ bộ: mùi hôi bốc lên từ các hầm, hố, cống rãnh

 Từ các chảo trụng: nhiên liệu dùng để đun nước ở các lò mổ khác nhau dẫn đến nồng độ ô nhiễm khác nhau

Các chất ô nhiễm không khí thường gặp là SO2, NO2, CO, CO2, NH3 CH4.

Ngoài ra còn phải kể đến tiếng ồn, tiếng ồn được phát sinh từ các hoạt động vận chuyển heo sống, vận chuyển heo thành phẩm, nhốt heo, đập heo Tiếng ồn này không lớn lắm nhưng cũng gây ảnh hưởng đến người dân xung quanh

 Chất thải rắn

Chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động giết mổ gia súc chủ yếu là: lông, phân, thức ăn dư thừa, các đầu mẩu thưà, các bộ phận cắt bỏ từ gia súc bị bệnh Các thành phần chất thải này thường được gom lại để cho nông dân bón cây hoặc nuôi trồng thủy

sản Tuy nhiên lượng chất rắn này phải tồn đọng một thời gian là nguyên nhân phát sinh mùi hôi

 An toàn lao động

Điều kiện lao đông của người công nhân tham gia hoạt động giết mổ là thủ công, nặng nhọc và bất tiện:

 Thời gian làm việc: từ nửa đêm đến sáng

 Lôi kéo, di chuyển heo, đặc biệt là heo có trọng lượng lớn khó khăn và thường trong tư thế bất tiện (còng lưng)

 Môi trường làm việc ẩm ướt và nhiều vi trùng, vi khuẩn

 ……

Các thao tác tay chân với tần suất liên tục khiến người lao động không muốn mang thêm các dụng cụ bảo hộ vướng vúi như gang tay, tạp dề Thực tế phần lớn công nhân cởi trần, tay không đeo gang và đi chân đất trong thời gian sản xuất

Do điều kiện làm việc nặng nhọc lại thường xuyên tiếp xúc với các yếu tố độc hại lên công nhân dễ bị ảnh hưởng về sức khỏe nhất là phổi

 An toàn thực phẩm

Hầu hết các cơ sở giết mổ gia súc đều có đăng ký kinh doanh đều được chi cục thú

y kiểm dịch trước khi sản phẩm ra đến người dân nhưng công việc kiểm dịch vẫn chỉ mang tính hình thức, bề ngoài

Về nguyên tắc heo phải được kiểm nghiệm từ đầu vào cho tới đầu ra nghĩa là heo phải được kiểm dịch heo sống có đạt chất lượng hay không, heo có bị các chứng bệnh ngoài da không nhưng thực tế nghành thú y chỉ biết đóng dấu chứng nhận

Các nguyên nhân và nguy cơ về vệ sinh an toàn thực phẩm thường không phải do chính heo gây ra mà do các hoạt động của con người gây ra chủ yếu là:

Điều kiện vệ sinh khu giết mổ không đảm bảo (nhiễm bẩn bàn pha lóc, khu giết mổ không được dọn dẹp sạch sẽ, nhiễm bẩn dụng cụ)

 Vệ sinh nguồn nước không được đảm bảo: Nguồn nước ngầm bị ô nhiễm, việc khai thác nước ngầm không được quản lý, nhiều giếng được khoan ngay tại khu giết mổ và phương thức sử dụng không hợp vệ sinh

 Môi trường không khí tại khu giết mổ bị ô nhiễm

 Dụng cụ chứa thịt bị ô nhiễm

 Vệ sinh của công nhân chưa tốt

 Xử lý chất thải không đạt yêu cầu

 Quy trình tiêu độc, khử trùng nước và sau khi giết mổ không được thực hiện

 Điều kiện bảo quản thịt không tốt

2.1.5 Nhận xét chung về nước thải giết mổ gia súc

Nước thải giết mổ gia súc chứa nhiều thành phần hợp chất hữu cơ, chủ yếu là các hydrocacbon, chúng là các hợp chất dễ bị vi sinh vật phân hủy Khả năng ô nhiễm của nước thải giết mổ gia súc lớn nếu không xử lý triệt để

Phần lớn các cơ sở giết mổ gia súc thường sử dụng nước giếng khoan, do không phải trả tiền nên lương nước sử dụng rất lớn Nước giếng khoan không được xử lý mà

sử dụng trực tiếp vào hoạt động giết mổ, thêm vào đó các giếng thường nằm sát khu giết mổ không đảm bào tiêu chuẩn sử dụng

Trong nước thải chứa nhiều vi sinh, các ký sinh trùng Các vi sinh này dễ lây nhiễm cho người và động vật

2.1.6 Giới thiệu hệ thống xử lý nước thải lò mổ ở Oberding (Cộng Hòa Liên

Bang Đức)

Hệ thống xử lý nước thải lò mổ ở Oberding (Cộng Hòa Liên Bang Đức) Nhà máy sản xuất tới 380 tấn sản phẩm mỗi tuần với công nghệ tách thịt mỡ theo phương pháp “khô” nên lượng nước thải thấp (nước thải và sản phẩm có tỷ lệ 0,8 m3/tấn)

Lưa lượng nước thải vào hệ thống xử lý là 1,9 – 2,1 m3/h

 Xử lý sơ bộ

Nước thải được tập trụng vào máy li tâm tách hai luồng có diện tích bề mặt và dung tích là 4m3 Nhiệm vụ chủ yếu là tách mỡ khỏi nước Thời gian lưu là 55 phút Trước khi chuyển nước thải sang bể xử lý sinh học, nước sau khi li tâm vào bể cân bằng có dung tích 95m3 và bổ sung thêm nguồn dinh dưỡng và muối khoáng cần thiết

 Xử lý sinh học

Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính có cung cấp oxy quá trình phản nitrat hóa thực hiện trong bể hiếu khí dung tích 38 m3, phân phối 70% nước thải vào bể hiếu khí và 30% nước thải vào bể thiếu khí, phân hủy học theo đập tràn hai ngăn có bổ sung không khí

 Bể đập tràn ( bổ sung khí – hiếu khí) có các thông số thiết kế như sau:

 Dung tích: 1.347 m3

 Lưu lượng nước thải thô cao nhất: 51 m3/ngày hay 2,13 m3/h

 Tải BOD5: 125kg/ngày (0,9kg/m3)

 Chất rắn huyền phù: 6,7 kg/m3

 Tải BOD5 của bùn: 0,14kg/kg.ngày

 Lượng oxy cung cấp cho bể sục 30,7 kg/h

Nước thải quay vòng từ phần hiếu khí trở lại phần hiếu khí, nhiệm vụ của giai đoạn hiều khí là oxy hóa amon thành nitrit và nitrat, sau đó chúng bị phản ứng nitrat trong phần thiếu khi Bổ sung thêm 30% nước thải làm nguồn cacbon

 Bể xử lý thiếu khí có các thông số kỹ thuật như sau:

 Dung tích: 38m3

 Lưu lượng nước thải tối đa: 15,3 m3/ngày hay 0,64m3/h

 Tải BOD5 của nước thải thô : 53,6 m3/ngày

 Tải BOD5 của nước thải ra phần thiếu khí: 0,9 kg/ngày

 Chất rắn huyền phù trong nước: 6,7 kg/m3

 Tải BOD5 của bùn: 0,21 kg/ngày

 Tải BOD5 của nước: 1,4 kg/ngày

 Bể lắng bổ sung (lắng 2) được thực hiện trong bể lắng kiểu dormund với nước ra ở tâm theo dạng thẳng đứng có kích thước như sau:

 Dung tích: 18,1 m3

 Diện tích bề mặt: 11,3 m3

 Lưu lượng dòng chảy bề măt: 0,18 m3/m2.h

 Thời gian lưu: 8,5 h

 Lưu lượng bùn thừa (trong bể 18,1 m3) có thể sử dụng trực tiếp cho nông

nghiệp

Chất lượng nước ra được trình bày ở bảng trên Nitrat và nitrit hóa sau đó được tiếp tục phản nitrat hóa hiệu suất chuyển hóa đến nitơ phân tử khoảng 60% Nếu hiệu suất đạt thấp chỉ được 20% thì cần xem xét lại chế độ khuấy trộn

Bảng 2.4: Chất lượng nước trước khi xử lý và chất lượng nước sau khi xử lý

TT Chỉ Tiêu Đơn Vị Nước Thải Thô Nước Thải Sau Xử Lý

1 Lưu lượng nước sản xuất m3/h 1,9 – 2,1 1,9 – 2,1

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học của nhà máy giết

mổ động vật ở Oberding (Cộng Hòa Liên Bang Đức)

Nguồn: Nước thải qua hệ thống xử lý ở xí nghiệp giết mổ động vật Oberding

Sơ đồ cống nghệ này có thể áp dụng cho việc xử lý nước thải nhà máy giết mổ gia súc với lưu lượng nước thải vào hệ thống từ 1,9 – 2,1 m3/h

2.2 Tổng quan công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF (The Upflow

Sludge Blanket Filter) trong xử lý nước thải

2.2.1 Giới thiệu công nghệ USBF và những ưu điểm của công nghệ USBF

 Công nghệ USBF

Qui trình USBF được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình xử lý sinh học Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm Qui trình USBF được thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho

Để khử carbonate, vùng anoxic được xem như vùng lựa chọn mà ở đó sự pha trộn dòng thải sẽ làm tăng khả năng lắng và khống chế quá trình tăng trưởng vi sinh vật

Bể cân bằng 95m3

Bùn thừa Bùn hồi lưu

Li tâm 4m3

Để nitrate hóa, khử nitrate và khử phospho, vùng anoxic có thể đảm đương được vai trò này Trong qui trình này, NH3-N bị oxy hóa thành nitrite và sau đó thành nitrate bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter trong từng vùng sục khí riêng biệt Nitrate được tuần hoàn trở lại vùng anoxic và được khử liên tục tối đa Trong phản ứng này BOD đầu vào được xem như nguồn carbon hay nguồn năng lượng để khử nitrate thành những phân tử nitơ

Hình 2.3: Cấu tạo bể USBF

Sự khử phospho cơ học trong qui trình này tương tự trong chu trình phospho và cải tiến từ qui trình Bardenpho Trong qui trình USBF, sự lên men của BOD hòa tan xảy ra trong vùng kỵ khí hay vùng anoxic Sản phẩm của quá trình lên men cấu thành thành phần đặc biệt của vi sinh vật có khả năng lưu giữ phospho Trong giai đoạn xử

lý hiếu khí, phospho hòa tan được hấp thu bởi phospho lưu trữ trong vi sinh khuẩn (Acinetabacter) mà chúng đã sinh trưởng trong vùng anoxic Phospho sau đồng hóa sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống như xác vi sinh hay bùn dư Khối lượng và hàm lượng phospho loại bỏ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ BOD/P trong nước thải đầu vào

Qui trình USBF được thiết lập trên nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có lớp bùn lơ

được xáo trộn đi từ dưới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà ở đó xảy ra quá trình tạo bông thủy lực Bể lắng hình thang tạo ra tốc độ dâng dòng chảy ổn định trên toàn bề mặt từ đáy đến mặt trên bể lắng, điều này cho phép sự giảm gradient vận tốc dần dần trong suốt bể lắng

 Ưu điểm của USBF

 Giảm chi phí đầu tư

USBF kết hợp tất cả các công đọan xử lý vào một bể làm giảm kích thước các bể

và giảm chi phí đầu tư công trình

 Chi phí vận hành và bảo trì thấp

Với thiết kế gọn, tối thiểu hóa các động cơ, các thiết bị cơ động, vận hành theo chế

độ tự chảy sẽ hạn chế việc giám sát quá trình và hạn chế đến mức tối đa chi phí vận hành và bảo trì

 Hiệu suất xử lý cao

Với thiết kế gọn Là công nghệ thiết kế nhằm khử chất hữu cơ dạng carbon (BOD, COD) và chất dinh dưỡng (N,P) nên chất lượng nước thải sau khi xử lý luôn đảm bảo tiêu chuẩn thải theo yêu cầu nhất là hàm lượng chất dinh dưỡng mà các công trình xử

lý sinh học thông thường khác khó đạt đượcNồng độ BOD5 và TSS sau xử lý nhỏ hơn 10 mg/l và N-NH3 nhỏ hơn 0.5 mg/l USBF xử lý chất hữu cơ dạng carbon và cả Nitơ và phốt pho

 Lượng bùn thải bỏ ít

Hệ thống được thiết kế với tuổi bùn tối thiểu là 25 ngày nên lượng bùn sản sinh ít hơn với hệ thống sinh học hiếu khí thông thường

 Hạn chế mùi

Dưới điều kiện phân hũy hiếu khí và nồng độ bùn lớn làm giảm những tác nhân gây mùi Bể USBF có thể lắp đặt tại những khu vực đông dân cư mà không sợ ảnh hưởng bởi mùi

 Thay đổi thể tích linh động

Bể lắng hình cone trong bể tạo không gian trống để các phản ứng khác xảy ra chung quanh và bản thân bể lắng cũng có thể thay đổi thể tích linh động, tác động lên thể tích của các công đoạn còn lại Bể USBF cũng có thể chịu được sự quá tải lưu lượng, khi lưu lượng tăng cao, lớp bùn họat tính dâng cao hình thành diện tích lọc lớn hơn nên cũng ít ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra

 Thiết kế theo đơn nguyên

Do kết hợp nhiều quá trình xử lý trong một công trình nên USBF gần như một công trình thiết kế hoàn chỉnh, mặt khác có kiểu dáng là hình khối chữ nhật nên rất thuận tiện để thiết kế t hành từng đơn nguyên Việc đơn nguyên hóa công trình giúp việc thiết kế công trình linh động hơn về mặt bằng, công suất hệ thống Chính vì kiểu dáng đơn giản nên có thể thiết kế công nghệ BF để cải tạo các công trình cũ hay lắp đặt trong những không gian có sẵn

 Tăng cường khả năng làm khô bùn

Sự gia tăng tuổi bùn trong hệ thống sẽ cải thiện cấu trúc đặc tính cơ học làm cho quá trình làm khô bùn xảy ra nhanh hơn

 Không cần bể lắng đợt 1

Công nghệ USBF thường không cần bố trí bể lý đợt 1 phía trước Đối với các hệ thống lớn chỉ cần trang bị hệ thống sàn rác, loại cát để đảm bảo cho yêu cầu xử lý sinh học

 Tiết kiệm mặt bằng sử dụng

Công nghệ USBF kết hợp tất cả các quá trình khử nitrat, nitrat hóa, lắng và ổ định bùn trong một công trình làm giảm kích thước chung của công trình dẫn đến tiết kiệm mặt bằng sử dụng

2.2.2 Các quá trình diễn ra trong hệ thống công nghệ USBF

 Quá trình khử Cacbon

Đây là một trong các quá trình chính được thiết kế cho mô hình USBF Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải vì nó ảnh hưởng đến các quá trình khác Các vi sinh vật sử dụng nguồn Cacbon từ các chất hữu cơ của nước thải để tổng hợp các chất cần thiết cung cấp cho sinh trưởng và phát triển, sinh sản tế bào mới…Trong mô hình USBF, qúa trình khử Cacbon nơi diễn ra ở cả 3 ngăn thiếu khí, hiếu khí và ngăn USBF

 Quà trình Nitrat hóa (Nitrification) VÀ Khử Nitrat hóa (Detrinification)

Trong tất cả các phương pháp được sử dụng để loại bỏ nitơ, kết hợp hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat là phương pháp có hiệu suất cao, ổn định và giảm giá thành xử lý do đơn giản được hệ thống, tiết kiệm diện tích cho việc thiết lập hệ thống Trong mô hình nghiên cứu này, hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat được kết hợp trong một hệ thống nhưng diễn ra trong hai ngăn khác nhau là ngăn thiếu khí và ngăn hiếu khí

Quá trình nitrat hóa diễn ra chủ yếu trong ngăn hiếu khí của hệ thống Đây là quá trình tự dưỡng, vi khuẩn oxy hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước (trước hết là Amonia, NH4+) để lấy năng lượng cung cấp cho sự phát triển và sinh sản của chúng

NH4+ + 2 O2  NO3- + 2 H+ + H2O Quá trình diễn ra qua hai giai đoạn nối tiếp nhau: giai đoạn nitrit hóa và giai đoạn nitrat hóa

 Giai đoạn nitrit hóa: NH4+ sẽ được oxy hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn nitrit hóa (Nitrosomonas và Nitrosospira) theo phương trình phản ứng sau:

NH4+ + 1,5 O2  NO2- + 2 H+ + H2O

 Giai đoạn nitrat hóa: NO2- sẽ được chuyển thành NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa (Nitrobacteria) theo phương trình phản ứng sau:

NO2- + 0,5 O2  NO3Quá trình khử nitrat diễn ra chủ yếu trong ngăn thiếu khí, là quá trình khử nitrat tạo ra sản phẩm cuối cùng là nitơ phân tử

-NO3-  N2Trong quá trình này dòng tuần hoàn bùn từ ngăn hiếu khí đến ngăn thiếu khí đóng một vai trò rất lớn về mặt cung cấp nguyên liệu cho vi sinh vật hoạt động kể cả

NO3- (sản phẩm của quá trình nitrat hóa diễn ra trong ngăn hiếu khí) Đồng thời dòng tuần hoàn bùn sẽ mang theo các vi sinh vật, nguồn C tham gia vào quá trình Đây cũng

là một trong những ưu điểm của mô hình này là do sự liên kết giữa các module thực hiện các chức năng khác nhau trong cùng một hệ thống đơn giản

 Quá trình khử Photpho

Phospho có trong nước thải cả dưới dạng các hợp chất vô cơ và hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng P dưới dạng orthophosphate, polyphosphate để duy trì hoạt động, dự trữ và vận chuyển năng lượng và phát triển tế bào mới…

Trong mô hình USBF, việc kết hợp 3 module thiếu khí, hiếu khí và lọc sinh học cùng với dòng tuần hoàn bùn hoạt tính tạo nên dòng liên tục Quá trình khử P được kết hợp với quá trình khử C, quá trình nitrat hóa và khử nitrat Việc kết hợp các module cũng như các quá trình hỗ trợ của các vi sinh vật được luân phiên trong các điều kiện thiếu khí và yếm khí, từ đó thúc đẩy các quá trình xử lý diễn ra vượt trội hơn mức bình thường

Nước thải vào ngăn thiếu khí đầu tiên, ở đây trong môi trường thiếu khí, các vi khuẩn sẽ tác động phân giải các hợp chất chứa P trong nước thải để giải phóng P Dòng P hòa tan (Soluble phosphorus) từ ngăn thiếu khí theo dòng nước qua ngăn hiếu khí được các vi khuẩn ưa P hấp phụ và tích lũy Các vi khuẩn này hấp phụ P cao hơn mức bình thường vì ngoài việc phục vụ cho việc tổng hợp và duy trì tế bào, vận

chuyển năng lượng, chúng còn tích lũy một lượng dư vào trong tế bào để sử dụng cho giai đoạn hoạt động sau Trong ngăn USBF, nhờ quá trình lắng của bùn hoạt tính nên P

sẽ được loại bỏ Ngoài ra, nhờ dòng bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại nên một số vi khuẩn ưa P sẽ được tuần hoàn trở lại ngăn thiếu khí sẽ tiếp tục phát triển và hấp phụ các P hòa tan có trong ngăn hiếu khí

 Quá trình lọc sinh học và lắng trong ngăn USBF

Ngăn USBF là một module đóng vai trò cực kỳ quan trọng, ưu điểm chính của

mô hình được thể hiện ở module này Quá trình lọc dòng ngược với quá trình lắng diễn

ra ở đây Ngăn USBF có dạng hình trụ chóp ngũ diện úp ngược, đáy là hình chữ nhật hướng lên, đỉnh hướng xuống, mặt bên là các hình tam giác Vì vậy việc thu hồi bùn lắng và tuần hoàn bùn rất thuận lợi và dễ dàng Từ trên xuống dưới, ngăn USBF có thể chia thành 3 vùng: vùng nước trong trên cùng, vùng tiếp theo là vùng có lớp bùn lơ lững chưa lắng đóng vai trò như một lớp lọc sinh học và cuối cùng ở đáy là vùng nén của bùn lắng Dòng hỗn hợp nước thải và bùn đi vào ngăn USBF từ dưới di chuyển lên trên nên dòng hỗn hợp nước thải chứa bùn hoạt tính sẽ có vận tốc giảm dần, nghĩa là bùn hoạt tính sẽ di chuyển chậm dần và lơ lững trong vùng bùn lơ lững lâu hơn do các

lý do sau:

 Do hình dạng của ngăn USBF có thể tích tăng dần từ dưới lên tạo nên gradient vận tốc di chuyển của dòng nước và bùn hoạt tính giảm dần từ dưới đáy lên trên theo phương thẳng đứng

 Do các hạt bùn gắn kết lại với nhau tạo ra các bông bùn, chúng tạo ra một lớp cản làm giảm vận tốc dòng vào và đóng vai trò như một lớp lọc Khi các bông bùn đủ nặng chúng sẽ lắng xuống đáy tạo nên gradient vận tốc di chuyển của của dòng bùn lắng từ trên xuống ngược với dòng dịch chuyển của nước

 Sự tuần hoàn bùn hoạt tính ở đáy ngăn USBF tạo ra một gradient vận tốc hướng xuống Điều này thật có ý nghĩa vì hiệu suất lọc và tiếp tục xử lý sinh học sẽ nâng cao hơn so với bể lọc truyền thống

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của hệ thống, dưới đây là một số điều kiện cơ bản ảnh hưởng tới sự phát triển của vi sinh vật và đến khả năng xử

lý của hệ thống:

 Chế độ thủy động: Chế độ thủy động là một trong những yếu tố rất quan trọng trong quá trình xử lý vì nó ảnh hưởng tới sự tiếp xúc của bùn hoạt tính với nước thải, trạng thái lơ lững và sự phân bố bùn lơ lững đồng đều…Yêu cầu phải đảm bảo dòng thủy động như yêu cầu thiết kế, nếu không thì hệ thống sẽ không vận hành được hay hiệu quả xử lý không cao

 Hàm lượng oxy hòa tan (DO): Đây là một trong các thông số quan trọng nhất trong xử lý nước thải Nhu cầu DO tùy thuộc vào yêu cầu thiếu khí, kỵ khí hay hiếu khí Trong mô hình này, DO trong ngăn thiếu khí vào khoảng 0,2mg/l và trong ngăn hiếu khí là khoảng 2 – 4 mg/l Như vậy ngăn thiếu khí không cần sục khí còn ngăn hiếu khí phải sục khí Các bóng khí phải thật mịn để có thể dễ dàng hòa tan vào trong nước thải

 Nhiệt độ: Nhiệt độ trong hệ thống ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật và khả năng hòa tan của oxy hòa tan trong nước Nếu nhiệt độ quá cao thì vi sinh vật có thể bị chết Ngược lại nếu nhiệt độ quá thấp , quá trình thích nghi, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật sẽ bị chậm lại, quá trinh nitrat hóa, lắng,…

bị giảm hiệu suất rõ rệt Nhiệt độ tối ưu là khoảng từ 20 – 350C phù hợp với nhiệt độ phòng thí nghiệm

 pH: Ảnh hưởng tới sự tồn tại và các quá trình hoạt động của hệ thống enzyme

vi sinh vật, các quá trình lắng, tạo bông bùn… ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý vi sinh vật Khoảng pH tối ưu là từ 6,5 – 8,5 Nước thải đô thị thường có khoảng

trình đặc biệt đã đảm bảo các điều kiện dinh dưỡng hỗ trợ lẫn nhau của các công đoạn của vi sinh vật, mặt khác trong nước thải hầu như đã chứa đủ những chất dinh dưỡng cần thiết

2.2.3 Một số kết quả nghiên cứu trên công nghệ USBF

Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF trên nước thải rượu cồn và nước thải luộc

gô quy mô phòng thí nghiệm (Pedro R.Cordoba, Alejandro P.franccese và Faustino Sineriz)

 Nghiên cứu trên nước thải cồn rượu

Theo như nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải cồn rượu trong phòng thí nghiệm với khoảng thời gian là 380 ngày Thí nghiệm đã cho một số kết quả sau:

Mô hình đã sử dụng bùn từ bể phân hủy kỵ khí Nước thải được đưa vào bể xử lý với tỷ trọng khoảng 36kg COD/m3.ngày Thời gian lưu nước là 6h, hiệu quả xử lý COD đạt khoảng 80% Qúa trình xử lý sinh học biogas giàu metan (80% với nồng độ 0,4 CH4/kgCOD)

 Nghiên cứu hiệu quả xử lý trên nước thải luộc gỗ:

Trung bình, một tấn gỗ sau khi sản xuất thải ra khoảng 3-5 m3 nước thải với nồng

độ COD khoảng 40000 mg/L và PH =3 bên cạnh đó trong thành phần nước thải có phenol và tamin Sau khi nghiên cứu xử lý nước thải luộc gỗ trên mô hình USBF thì ta nhận thấy hiệu quả xử lý là 90% COD ở tải trọng 6.5 – 8,5 kg COD/m3, 80% COD chuyển thành meetan Tổng chất rắn lơ lửng loại bỏ khoảng 54%

Kết luận: Công nghệ USBF có khả năng xử lý nước thải có tải trọng cao (36kg COD/m3.ngày) và có khả năng thu hồi lượng khí sinh học sinh ra

2.3 Cơ sở lựa chọn công nghệ USBF xử lý nước thải giết mổ

Dựa vào thành phần tính chất nước thải giết mổ gia súc ta thấy tỷ lệ

BOD/COD 0,5 phù hợp xử lý sinh học

Mặt khác công nghệ USBF lại có khả năng xử lý nước thải có nồng độ COD cao do có các đặc điêm sau:

- Khả năng chịu tải cao và ít bị sốc tải

- Không phải kiểm soát lượng bùn