Nghiên cứu giải pháp xử lý khả thi và thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến thuỷ sản đông lạnh công suất 300m3 ngày

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thị Bích Ngọc NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHẢ THI VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN ĐÔNG LẠNH (CÔNG SUẤT 300M3/NGÀY) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội, 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thị Bích Ngọc NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ KHẢ THI VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN ĐÔNG LẠNH (CÔNG SUẤT 300M3/NGÀY) Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HC: NGUYN TH SN H Ni, 2006 Luận văn thạc sỹ I ĐH Bách Khoa Hà Nội Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mơc c¸c B¶ng Danh mục hình vẽ đồ thị Mở đầu Chương I: Tổng quan công nghiệp chế biến thuỷ sản giới Việt Nam I.1 Hiện trạng sản xuất tiêu thụ sản phẩm thuỷ sản giới I.1.1 HiƯn tr¹ng ngành chế biến thuỷ sản giới I.1.2 Tình hình tiêu thụ sản phÈm thủ s¶n thÕ giíi I.2 tổng quan ngành công nghiệp CBTS việt nam Chương II: công nghiệp chế biến thuỷ sản việt nam vấn đề môi trường 13 II.1 Nguyªn liƯu chÕ biÕn thủ s¶n 13 II.1.1 Đặc điểm nguyên liệu 13 II.1.2 Thành phần hoá học nguyên liệu CBTS 13 II.2 Các công nghệ chế biến thuỷ sản điển hình 17 II.2.1 Công nghệ chế biến thuỷ sản đông lạnh 17 II.2.2 C«ng nghƯ chÕ biến đồ hộp cá 28 II.2.3 Công nghệ chế biến bột cá dầu cá [] 29 II.2.4 Công nghệ chế biến nước mắm 31 I.2.5 C«ng nghƯ chÕ biÕn surimi 32 I.2.6 Công nghệ chế biến thuỷ sản kh« 34 II.2 Các dạng chất thải chế biến thuỷ sản vấn đề môi trường 37 II.2.1 Các chất thải 37 II.2.2 HiƯn tr¹ng môi trường ngành công nghiệp chế biến thuỷ sản viÖt nam 44 II.3.3 Ô nhiễm môi tr­êng kh«ng khÝ 48 Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ II ĐH Bách Khoa Hà Nội II.3 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho ngành công nghiệp chế biến thủy sản 51 II.3.1 Các giải pháp qu¶n lý 51 II.3.2 Các giải pháp sản xuất 52 Ch­¬ng III: Hiện trạng xử lý nước thải chế biến thuỷ sản ë ViÖt Nam 57 III.1 Hiện trạng xử lý nước thải CBTS ë ViÖt Nam 57 III.2 HIên trạng ứng dụng công nghệ sinh học xử lý n­íc th¶i CBTS 58 III.2.1 Tæng quan 58 Chương IV: Nghiên cứu giải pháp xử lý nước thải khả thi cho sở chế biến thuỷ sản đông lạnh 64 IV.1 môc đích, nội dung đối tượng nghiên cứu 64 IV.1.1 Mơc ®Ých 64 IV.1.2 Néi dung nghiªn cøu 64 IV.1.3 Đối tượng nghiên cứu 64 IV.2 ph­¬ng pháp nghiên cứu 64 IV.2.1 C¬ së lùa chän ph­¬ng pháp nghiên cứu 64 IV.3 Kết nghiên cứu thảo luận 75 IV.3.1 KÕt qu¶ khảo sát chất lượng nước thải chế biến cá 75 IV.3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng COD đầu vào tới khả xử lý hÖ thèng 77 IV.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng dòng vào tới hiệu xử lý COD cđa hƯ thèng 78 IV.3.6 Nghiªn cøu sù chuyển hoá COD ngăn thiết bị 82 IV.3.7 Nghiên cứu hiệu khử Nitơ thiết bị 83 Chương V: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho sở chế biến thuỷ sản đông lạnh 85 V.1 C¸c sè liƯu 85 V.1.1 L­u lượng nước thải 85 V.1.2 Nồng độ ô nhiễm n­íc th¶i 85 Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ III ĐH Bách Khoa Hà Nội V.1.3 Mức độ cần thiết làm 85 V.1.4 Lựa chọn quy trình công nghệ xư lý n­íc th¶i 86 V.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý hoàn chỉnh cho sở chế biến thuỷ sản đông lạnh công suất 300m3/ngày 87 V.2.1 Lưới chắn rác 87 V.2.2 Bể điều hoà kết hợp lắng sơ 87 V.2.3 Thiết bị yếm hiếu khí kết hợp 88 V.2.4 Các thiết bị phụ trợ 93 V.2.5 Tổng hợp h¹ng mơc hƯ thèng 94 V.3 Tính toán hiệu kinh tế, xà héi cđa hƯ thèng 94 V.3.1 Tính toán hiệu kinh tế 94 V.3.2 HiƯu qu¶ x· héi 96 kÕt luËn 97 tài liệu tham khảo 99 phôc lôc 101 Ngun ThÞ BÝch Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội Danh mục chữ viết tắt Ký hiệu BOD : Nhu cầu ôxy sinh hoá sau ngày COD: Nhu cầu ôxy hoá học CBTS: Chế biến thuỷ sản DO: Độ oxy hoà tan nước FAO: Tỉ chøc l­¬ng thùc thùc phÈm thÕ giíi SS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng TCCP: Tiêu chuẩn cho phép TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội Danh mục Bảng Bảng I.1: Sản lượng CBTS toàn giới Bảng I.2: Tiêu thụ thuỷ sản toàn giới Bảng I.3: Cơ cấu tiêu thụ thuỷ sản thực phẩm thị trường giới giai đoạn 1996-2001 Bảng I.4: Tăng trưởng công nghiệp CBTS giai đoạn 2001-2005 Bảng I.5: Sản lượng chế biến thuỷ sản năm 2003 Bảng II.1: Thành phần hoá học trung bình động vật thuỷ sản Bảng II.2: Thành phần hoá học phần ăn số động vật thuỷ sản Bảng II.3: Lượng nước thải trung bình cho sản phẩm thuỷ sản số dạng công nghệ chế biến điển hình Bảng II.4: Định mức nước thải chế biến số loài thuỷ sản giới Bảng II.5: Nồng độ ô nhiễm trung bình nước thải số loại hình CBTS [] Bảng II.6: Tải lượng chất thải rắn số sản phẩm thuỷ sản Bảng II 7: Thành phần chất thải rắn từ số loại hình CBTS Bảng II.8 Hệ số ô nhiễm khí đốt than dầu DO [] Bảng II.9: Nồng độ chất ô nhiễm nước thải CBTS Bảng II.10: Hệ số ô nhiễm hữu chất thải rắn thuỷ sản Bảng II.11 : Các bệnh phổ biến công nhân ngành CBTS đông lạnh Bảng III.1: Thông tin tổng hợp hệ thống XLNT thủy sản theo vùng Bảng III.2: Hiện trạng áp dụng công nghệ sinh học xử lý nước thải thuỷ sản số nhà máy Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội Bảng III.3: Kết phân tích đầu vào đầu hệ thống xử lý nước thải Công ty CP CBTS XK Minh Hải Cà Mau Bảng III.4: Kết phân tích số tiêu nước thải dòng vào dòng Công ty CBTSXK Nha Trang Bảng IV.1: Mức độ ô nhiễm nước thải số nhà máy CBTS đông lạnh Bảng IV.2: Đặc trưng nước thải nghiên cứu Bảng IV.3: ảnh hưởng COD đầu vào tới hiệu xử lý thiết bị Bảng IV.4: ảnh hưởng lưu lượng nước thải tới hiệu xử lý B¶ng IV.5: ¶nh h­ëng cđa Clo d­ tíi hiƯu qu¶ xử lý thiết bị Bảng IV.6: Sự chuyển hoá COD ngăn thiết bị Bảng IV.7: Kết nghiên cứu hiệu xử lý thiết bị Bảng V.1: Thành phần ô nhiễm trung bình nước thải CBTSĐL Bảng V.2: Đặc trưng lớp vật liệu lọc thiết bị Bảng V.3: Các hạng mục hệ thống Bảng V.3: Tính toán tổng mức đầu tư cho trạm xử lý Bảng V.4 Bảng định mức chi phí cho 1m3 nước thải Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội Danh mục hình vẽ đồ thị Hình II.1: Sơ đồ công nghệ chế biến cá đông lạnh Hình II.2: Sơ đồ công nghệ chế biến tôm đông lạnh Hình II.3: Sơ đồ công nghệ chế biến mực đông lạnh Hình II.4: Sơ đồ quy trình chế biến thực phẩm thuỷ sản đông lạnh Hình II.5: Sơ đồ quy trình chế biến cá đóng hộp Hình II.6: Sơ đồ công nghệ sản xuất bột cá dầu cá Hình II.7: Quy trình chế biến nước mắm Hình II.8: Quy trình công nghệ sản xuất surimi cho số loài cá tạp Hình II.9 : Quy trình công nghệ chế biến thuỷ sản khô Hình II.10: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất Agar Hình III.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí bùn hoạt tính Hình III.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty CP CBTS XK Minh Hải Cà Mau Hình III.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty chế biến thuỷ sản xuất Nha trang Hình IV.1: Sơ đồ hệ thống thiết bị yếm hiếu khí kết hợp Hình IV.2: Đồ thị biểu diễn quan hệ COD đầu vào thiết bị COD Hình IV.3: Đồ thị biểu diễn quan hệ COD dòng vào hiệu xuất xử lý Hình IV.4: Đồ thị biểu diễn quan hệ lưu lượng dòng vào hiệu khử COD Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội Mở đầu Trong vòng phần tư kỷ qua, ngành Thuỷ sản Việt Nam đà có bước phát triển mạnh mẽ, liên tục số lượng chất lượng, góp phần tích cực vào nghiệp công nghiệp hoá - đại hoá đất nước Việc phát triển nhanh lÜnh vùc chÕ biÕn thủ s¶n (CBTS) ë ViƯt Nam đà cung cấp lượng lớn thực phẩm giàu dinh dưỡng cho người dân, tạo nhiều công ăn việc làm thu nhập cho cộng đồng dân cư ven biển, góp phần xoá đói giảm nghèo Ngoài khoảng 15 năm trở lại đây, mà đặc biệt năm gần (2000-2005), xuất sản phẩm thuỷ sản nguồn thu ngoại tệ lớn cho nước ta sau Dầu khí Dệt may Tuy nhiên, bên cạnh giá trị to lớn mà ngành CBTS đà mang lại, hoạt động CBTS gây không vấn đề môi trường, chủ yếu liên quan tới trình phát sinh dạng chất thải rắn, lỏng khí Trong đó, chất thải rắn lỏng phát sinh sau chế biến, dễ phân huỷ sinh học nguồn gây ô nhiễm tác động chủ yếu tới môi trường Đặc tính nước thải CBTS có độ ô nhiễm hữu cao có chứa mẫu vụn cá, máu, chất hoà tan từ nội tạng, Hàm lượng chất ô nhiễm nước thải thường không ổn định phụ thuộc nhiều vào chủng loại nguyên liệu, mặt hàng cách chế biến Tuỳ theo công nghệ chế biến mà hàm lượng COD nước thải thay đổi từ 300-5.000 mg/l, BOD tõ 150-3.500mg/l, SS tõ 80-600mg/l, tæng N tõ 20-250mg/l, P từ 10-50mg/l Ngoài nước thải CBTS chøa c¸c ho¸ chÊt nh­ chÊt tÈy rưa, c¸c t¸c nhân bảo quản, chất khử trùng, hoá chất chống oxy hoá, Xuất phát từ mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm, giảm tác động đến môi trường sức khỏe cộng đồng từ hoạt động sản xuất, đáp ứng yêu cầu ngày nghiêm ngặt Luật Bảo vệ Môi trường, Nghị định 67/2003/NĐ-CP việc thu phí nước thải, Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg việc xử lý triệt để sở gây ô nhiễm môi trường Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội 94 toán) V.2.5 Tổng hợp hạng mục hệ thống Các hạng mục hệ thống thiết bị tổng hợp Bảng V.3 Bảng V.3: Các hạng mục hệ thống TT Hạng mục Đơn vị Số lượng Lưới chắn rác 01 Bể điều hoà, kết hợp lắng bể chứa bùn 01 02 (xây hợp khối) Thiết bị xử lý nước thải công suất 150m3/ngày Bơm chìm 01 Máy thổi khÝ chiÕc 01 Bé thiÕt bÞ khư trïng Clo 01 Bơm bùn 01 V.3 Tính toán hiƯu qu¶ kinh tÕ, x· héi cđa hƯ thèng V.3.1 Tính toán hiệu kinh tế * Tính tổng mức ®Çu t­ cho hƯ thèng Tỉng møc ®Çu t­ cho trạm xử lý nước thải tính Bảng V.3 Bảng V.3: Tính toán tổng mức đầu tư cho trạm xử lý Đơn vị: triệu đồng STT Hạng mục công trình I Xây lắp Bể điều hoà kết hợp lắng sơ bộ, bể gom bể chứa bùn Nhà trạm để máy thổi khí, bơm bùn, hoá chất Đường ống dẫn nước thải PVC D65 Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Đơn vị Số lợng Đơn giá Thành tiền 277,4 m3 93 1,5 139,5 m2 12 1,8 21,6 m 40 0,075 3,0 Luận văn thạc sỹ 10 11 12 II III ĐH Bách Khoa Hà Nội 95 Đường ống dẫn bùn PVC D100 m 45 0,09 4,1 §­êng èng dÉn khÝ PVC D65 m 50 0,075 3,8 §­êng èng dÉn Clo khư trïng PVC D25 m 50 0,04 2,0 Phơ kiƯn ®­êng èng bé 2,0 chiÕc 10 20,0 Hè ga tho¸t nước thải 1,5 1,5 Hệ thống điện 20 20,0 Hàng rào, sân cổng trạm xử lý 40 40,0 Chi phí lắp đặt 20 20,0 Móng đặt thiết bị xử lý Thiết bị 363,0 Bơm nước thải, Q = 15m3, H = 15m, N=3kw Điện áp 380-400V, 500Hz, tốc độ 2900 vòng/phút bơm chìm 20 20,0 Bơm bùn Q = m3/h; H = 12 - 15m; N = kw Điện áp 380-400V, N=500Hz tốc độ 2900 v/phút 3,0 Máy bơm thổi khí Q=1.400m3/h, H=14m, P=7KW, điện ¸p 380-400V c¸i 35 35,0 ThiÕt bÞ xư lý nước thải 120 240,0 Bộ khử trùng nước thải 20 20 Lưới chắn rác 5,0 Chi phÝ kh¸c Tỉng céng: 10%(I+II) 64,0 I+II+III 664,4 Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống 704,4 triệu đồng * Tính toán chi phí vận hành hệ thống Các chi phí vận hành định mức 1m3 nước thải tính Bảng V.4 Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội 96 Bảng V.4 Bảng định mức chi phí cho 1m3 nước thải Hạng mục TT Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (Đồng) (Đồng) I Điện Máy bơm nước thải Kw/m3 0,24 1500 360 Máy bơm bùn Kw/m3 0,007 1500 10 M¸y thỉi khÝ Kw/m3 0,56 1500 840 II Ho¸ chÊt Clo III IV 1210 240 kg/m3 0,04 6000 240 Chi phí nhân công 200 Chi phí nhân công (2 người) đ/m3 60.000/ngày 200 Chi phí bảo dưỡng, sửa chữa đ/m3 30.000/ngày 30.000 Tổng chi phí để xử lý 1m3 nước thải (I+II+III+IV) 1.751 Chi phí vận hành cho ngày là: 1.751 đ/m3 x 300 m3/ngày = 525.300 đồng/ngày V.3.2 Hiệu xà hội Việc xây dựng hệ thống thu gom xử lý nước thải sở CBTS đông lạnh sẽ đem lại hiệu tích cực mặt xà hội như: - Đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường nước thải, đảm bảo môi trường cho người dân khu vực xung quanh, giảm tối đa bệnh nước thải ô nhiễm gây - Mang lại thuận lợi kinh doanh, sản xuất cđa doanh nghiƯp Ngun ThÞ BÝch Ngäc, CHKTMT 2004-2006 Ln văn thạc sỹ 97 ĐH Bách Khoa Hà Nội kết luận Hiện nay, Việt Nam, ngành công nghiệp CBTS đà mang lại hiệu kinh tế xà hội to lớn đóng vai trò quan trọng phát triển đất nước Tuy nhiên, ngành công nghiệp CBTS lại ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt nước thải Kết khảo sát chung cho thấy nước thải CBTS có số đặc trưng tổng sau: Về nước thải toàn ngành CBTS - Định mức nước thải trung bình dao động khoảng lớn phụ thuộc vào nguyên liệu đem chế biến, sản phẩm chế biến, công nghệ chế biến, trình độ công nghệ, trình độ quản lý sản xuất, Định mức trung bình vào khoảng 50 m3/tấn sản phẩm - Mức độ ô nhiễm nước thải CBTS khác COD thay đổi từ 300-5.000 mg/l, BOD tõ 150-3.500mg/l, SS tõ 80-600mg/l, tæng N tõ 20-250mg/l, P từ 10-50mg/l Về nước thải CBTS đông lạnh: - Lưu lượng dao động từ 30-70m3/tấn sản phẩm - COD tõ 200-2500mg/l, BOD tõ 150-2000mg/l, N tæng tõ 34-120mg/l, P tæng tõ 7-50mg/l, SS tõ 100-500 mg/l Như mức độ ô nhiễm nước thải ngành CBTS, đặc biệt CBTS đông lạnh cao cần phải xử lý triệt để trước thải môi trường Xuất phát từ trạng ô nhiễm môi trường nước thải ngành CBTS ( CBTS đông lạnh chiếm đa số) đà tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải CBTS đông lạnh thiết bị yếm hiếu khí kết hợp Viện Khoa học Công nghệ môi trường - Đại học Bách khoa Hà Nội Từ kết nghiên cứu, có số kết luận sau: - Thiết bị có khả xử lý hiệu với COD dòng vào từ 2001800mg/l, COD dòng đạt tiêu chuẩn thải theo TCVN5945-1995 loại A B, hiệu xử lý đạt 88-95% Nguyễn Thị Bích Ngọc, CHKTMT 2004-2006 Luận văn thạc sỹ ĐH Bách Khoa Hà Nội 98 - Với thời gian l­u n­íc tèi ­u thiÕt bÞ cã thĨ dao động từ 8-12h phụ thuộc vào mức độ ô nhiễm nước thải Do với COD đầu vào thấp chọn thời gian lưu ngắn (8h), COD đầu vào cao chän thêi gian l­u lín (10-12h) - ThiÕt bÞ cã khả xử lý điều kiện nước thải chứa lượng Clo dư lớn Với hàm lượng Clo dư 16mg/l, hiệu suất xử lý đạt 90%, COD đầu