Đồ án xử lý nước thải chế biến thủy sản

Đồ án xử lý nước thải chế biến thủy sản

MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong quá trình đổi mới, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đang được đẩy mạnh Bên cạnh những thành tựu kinh tế xã hội mang lại do sự phát triển công nghiệp thì vấn đề môi trường cũng được đặt ra hết sức cấp bách Nếu không được giải quyết thỏa đáng và kịp thời thì sẽ đe dọa đến việc duy trì bền vững nhịp độ tăng trưởng kinh tế, thậm chí còn làm chậm lại tốc độ tăng trưởng kinh tế và làm nảy sinh các vấn đề xã hội.

Để đảm bảo phát triển bền vững, đi đôi với các biện pháp quản lý môi trường như tiết kiệm nguyên liệu, cải tiến công nghệ - thiết bị, áp dụng công nghệ hiện đại, công nghệ thân thiện với môi trường… thì việc xử lý nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất là rất cần thiết Nếu không giải quyết tốt việc thoát nước và xử lý nước thải của nhà máy, xí nghiệp công nghiệp sẽ gây ô nhiễm đối với các nguồn nước dẫn tới hậu quả xấu, gây tổn thất cho mọi ngành kinh tế Trong đó các xí nghiệp chế biến thực phẩm, nước thải có chứa một lượng chất hữu cơ lớn, gây ô nhiễm nặng cho các nguồn tiếp nhận Chế biến thủy sản là một ngành như vậy Bên cạnh những mặt tích cực của ngành tồn tại những mặt trái, đó là vấn đề môi trường của ngành gây ra Khí thải, chất thải rắn, nước thải nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì chính chúng là nguyên nhân làm suy giảm chất lượng cuộc sống Trong đó nước thải cần được quan tâm giải quyết doo nước thải CBTS phát sinh với lượng lớn, có hàm lượng chất hữu cơ cao và chứa các thành phần sinh mùi… Việc tìm được một biện pháp xử lý cuối đường ống thích hợp cho ngành CBTS đang là mối quan tâm lớn của các cơ sở sản xuất.

Bản đồ án này nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy CBTS Đồ án gồm những nội dung chính sau:

Chương 1: Khái quát về ngành công nghiệp CBTS Việt Nam và đặc trưng môi trường trong ngành CBTS

Chương 2: Đánh giá hiện trạng ô nhiễm của nước thải trong ngành CBTS và đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm

Chương 3: Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp và đề xuất phương án xử lý nước thải CBTS

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thảiChương 5: Tính toán chi phí

Bên cạnh đó các đầm phá, rừng ngập mặn ven biển có diện tích gần một triệu hecta, mỗi năm có thể cung cấp gần 3.000.000 tấn tôm nuôi và 40.000.000 tấn thuỷ sản có giá trị thương mại.

Quá trình phát triển và xây dựng tiềm lực CBTS có thể khái quát qua hai thời kỳ sau:

* Từ năm 1976 đến năm 1989: Thời kỳ hoạt động sản xuất của ngành CBTS ở trong tình trạng sa sút kéo dài Dạng công nghệ CBTS chủ yếu là sản xuất nước mắm và sản phẩm khô với trình độ công nghệ lạc hậu, thủ công.

* Từ năm 1990 đến nay: công nghiệp CBTS không chỉ phát triển về số lượng mà còn nâng cao về chất lượng với việc tăng cường đổi mới thiết bị công nghệ, áp dụng các chương trình quản lý sản xuất nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về chất lượng an toàn vệ sinh thực phẩm, đa dạng hoá sản phẩm Từ đó làm cơ sở cho mở rộng thị trường xuất khẩu và nâng cấp giá trị sản phẩm thuỷ sản Qua các giai đoạn, ngành thuỷ sản liên tục hoàn thành vượt mức toàn diện các chỉ tiêu kế hoạch Nhà nước giao với tốc độ tăng trưởng trung bình năm từ 5-8% về sản lượng khai thác và từ 10-25% về giá trị kim ngạch xuất khẩu Đến năm 2005 tổng sản lượng khai thác đã đạt đến 2,95 triệu tấn, trong đó sản lượng khai thác tự nhiên là 1,76 triệu tấn và từ nuôi trồng thuỷ sản là 1,19 triệu tấn [13,14].

Từ năm 1991, điểm nổi bật trong hoạt động CBTS là việc ứng dụng rộng rãi, toàn diện công nghệ CBTS đông lạnh cả về số lượng và chất lượng trên phạm vi cả nước với tốc độ tăng trưởng mạnh Cơ cấu sản phẩm sẽ biến động theo chiều hướng phát triển dạng sản phẩm nguyên con (IQF) có chất lượng cao từ 20% lên trên 50% và đồng thời sản phẩm dạng khối (Block) từ 80% sẽ giảm xuống dưới 50% Đồng thời phát triển các dạng công nghệ có giá trị gia tăng lớn như: chế biến đồ hộp, sản phẩm thuỷ sản ăn liền Bên cạnh đó công nghệ sản xuất Agar quy mô công nghiệp cũng đã thành công nên dạng công nghệ này có đầy đủ điều kiện để phát triển Với các dạng công nghệ CBTS truyền thống: nước mắm, sản phẩm khô, bột cá, nhìn chung sản

lượng sẽ tăng không đáng kể, duy trì ở mức ổn định và đảm bảo nhu cầu tiêu thụ nội địa [13,14]

Như vậy ngành CBTS nói chung và CBTS đông lạnh nói riêng là lĩnh vực mang lại giá trị xuất khẩu cao và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Nó không những đem lại nguồn lợi nhuận cao, đóng góp ngân sách cho nhà nước mà còn giải quyết công ăn việc làm cho hàng nghìn người lao động, đặc biệt là lao động nữ Tuy ra đời muộn hơn so với các ngành công nghiệp khác, nhưng công nghiệp CBTS đã có đóng góp to lớn cho nền kinh tế của Việt Nam, đặc biệt trong lĩnh vực xuất khẩu, đã thúc đẩy nền kinh tế thuỷ sản phát triển.

1.2.GIỚI THIỆU MỘT SỐ DẠNG CÔNG NGHỆ CBTS ĐIỂN HÌNH:

Dựa vào tính chất đặc thù của sản phẩm, quá trình chế biến và công nghệ sử dụng có thể chia công nghệ chế biến thuỷ sản thành một số công nghệ chế biến điển hình như sau:

- Chế biến thủy sản đông lạnh- Chế biến sản phẩm đóng hộp

- Chế biến thuỷ sản khô và chế biến bột cá- Chế biến agar

1.2.1 Công nghệ chế biến thủy sản đông lạnh:

Theo quy trình công nghệ sản xuất, sản phẩm từ CBTSĐL được phân thành 2 nhóm: đông lạnh dạng tươi và đông lạnh dạng chín.

(Tôm, cá, mực…)

Hoá chất khử trùng

(Clorin, Javen)

Tiếp nhận nguyên liệu (kiểm tra chất lượng,

rửa sơ bộ, bảo quản nguyên liệu)

Xử lý, rửa sạch nguyên liệu

(chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…)

Phân loại, rửa sạch

(phân hạng, phân cỡ, cân đo)

Xếp khuôn, cấp đông

(Dạng Block, IQF)

Tách khuôn, bao gói

(Vào túi PE, đóng hộp cacton)

Nước

Nước đá

Hình 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng tươi

Đối với công nghệ CBTSĐL, nhu cầu sử dụng nguyên liệu thường dao động từ 1,4-3 tấn/ tấn sản phẩm đối với các loại: cá, tôm, mực, bạch tuộc Lượng nước tiêu thụ thường 30-80m3/tấn sản phẩm với chế độ dùng nước gần như liên tục trong suốt quá trình chế biến sản phẩm [15].

1.2.2 Công nghệ chế biến đồ hộp:

Đặc điểm của công nghệ sản xuất đồ hộp thuỷ sản là yêu cầu rất khắt khe về nguyên liệu: phải đảm bảo độ nguyên vẹn, thuộc loại “rất tươi”, kích thước tương đối đồng đều, không được gầy và nhỏ.

Hình 1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ CBTSĐL dạng chín

Nước sạch (Tôm, cá, mực…)Nguyên liệuHoá chất khử trùng(Clorin, Javen)

Tiếp nhận nguyên liệu (kiểm tra chất lượng,

loại tạp chất, rửa sơ bộ)

Xử lý, rửa sạch nguyên liệu

(chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…)

Phân loại, rửa sạch

(phân hạng, phân cỡ, cân đo)

Luộc hoặc nhúng theo mẻ

Tách khuôn, bao gói

(Vào túi PE, đóng hộp cacton)

1.2.3 Công nghệ chế biến thủy sản khô và bột cá:

Nguyên liệu là các loại cá, tôm, ruốc, mực… không được chứa nhiều mỡ và không đòi hỏi quá cao về độ tươi Quá trình phơi khô được thực hiện ngoài trời và trong trường hợp có mưa hoặc không có nắng thì có thể dùng quạt gió, bếp than, lò sấy để làm khô sản phẩm.

Nguyên liệu dạng tươi sống

Nguyên liệu dạng bán

sản phẩm đông lạnhphụ gia (agar, nước dùng, Nguyên liệu phối chế và

dầu mỡ, cà chua, gia vị…)

Phân loại – Rã đông, Rửa - Xử lý nguyên liệu (chặt, cắt, mổ…)

Hấp chín, làm nguộiTách da, xương, philê, làm sạch

Cắt khúc, xếp hộpRót dầu gia vịGhép nắp, rửa sạch

Nước thảiNước thảiNước thảiNước thải

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình công nghệ chế biến đồ hộp cá

Nguyên liệu

(cá, mực tôm…)

Xử lý nguyên liệu, rửa, loại tạp chấtLuộc nguyên liệu, làm nguội

Phơi khô hoặc sấy khô

Ngâm, tẩm các loại gia vịPhân hạng, bao gói, bảo quản

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến thủy sản khô

Nước thải

1.2.4 Công nghệ sản xuất Agar:

Đây là dạng công nghệ có tính đặc thù, khác biệt so với các dạng công nghệ CBTS khác Quá trình sản xuất sử dụng nhiều loại hoá chất để xử lý nguyên liệu trong điều kiện nhiệt độ cao với mục đích tách agar (sunfat polysacarit) ra khỏi rong câu.

1.3VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CÔNG NGHIỆP CBTS:

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ chế biến bột cá theo phương pháp công nghiệp

Nguyên liệu: cá và phế liệuRửa nguyên liệu, loại bỏ tạp chất

Cắt nhỏ, hấp chín, ép nướcSấy khô

Nghiền bộtBao gói, bảo quản

Nước thải

Nguyên liệu (rong câu)

Rửa nguyên liệu, loại bỏ tạpchấtXử lý kiềm (NaOH), rửa đến trung tính

Tẩy trắng (NaOCl), rửa sạch

Xử lý axit (CH3COOH), rửa đến trung tính

Nấu chiết, lọc trongĐể nguội đông

Ép và cấp đông để tách nước

Rã đôngvắt ráo

Sấy khônghiền bột

Bao góiBảo quản

Nước sạchHoá chất các loại

Trên cơ sở quá trình công nghệ sản xuất, quy mô và cơ cấu sản phẩm, đặc tính nguyên liệu sử dụng, nhận thấy các nguồn gây ô nhiễm môi trường từ công nghiệp chế biến thủy sản là: nước thải, chất thải rắn và khí thải Trong đó chủ yếu là nước thải và chất thải rắn do có thải lượng lớn và thành phần ô nhiễm hữu cơ cao, dễ chuyển hóa trong điều kiện tự nhiên tạo nên nhiều yếu tố bất lợi cho môi trường.

1.3.1 Chất thải rắn:

Đặc điểm chung cho hầu hết các dạng công nghệ CBTS là tổn hao nguyên liệu khá lớn do tỷ lệ phần không sử dụng được (đầu, xương, vây, vẩy, nội tạng…) cho chế biến lớn Vì vậy đã tạo ra một lượng lớn các phế liệu thủy sản từ quá trình sản xuất.

Nguồn phát sinh:

Nguồn phát sinh chất thải rắn sản xuất tập trung chủ yếu ở công đoạn xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm Tùy thuộc vào chủng loại, giá trị sử dụng nguyên liệu và mục đích chế biến mà các phế liệu thủy sản có thể là các loại: đầu, vỏ, xương, da, nội tạng…

Ngoài phế liệu thủy sản, còn có thể có các thành phần chất thải rắn khác như: giấy bao gói, túi PE, vỏ hộp cacton…từ đóng gói sản phẩm, tro xỉ từ lò hơi cấp nhiệt.

Đặc điểm chung của chất thải rắn:

Phế thải từ các nguyên liệu thủy sản có thành phần chủ yếu là các hợp chất hữu cơ như protein, lipit, hydratcacbon… Ngoài ra còn chứa các thành phần khoáng vô cơ, vi lượng như Ca, K, Na, Mg, P, S, Fe, Zn, Cu… và nước Các vụn phế liệu thủy sản dễ bị phân hủy bởi nhiều loại vi sinh vật làm phát sinh các hơi khí có mùi khó chịu, độc hại như Metan, Amoniac, Indol, Scatol, Mecaptan, gây ô nhiễm môi trường không khí và bất lợi cho sức khỏe con người.

Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại các xí nghiệp CBTS:

Hiện nay, tại hầu hết các cơ sở CBTS quy mô công nghiệp đều đã thực hiện các giải pháp phân loại thu gom theo đặc tính thành phần và nguồn phát sinh chất thải rắn cho các mục đích: tận thu, tái sử dụng, đảm bảo yêu cầu an toàn vệ sinh thực phẩm hoặc điều kiện thải bỏ.

Phế liệu thủy sản được thu gom và định kỳ đưa ra khỏi khu vực sản xuất, phân loại và đưa vào tái sử dụng hoặc đưa ra ngoài để tránh tồn lưu gây mất vệ sinh, ô nhiễm môi trường Phần lớn phế liệu sản xuất được tận thu, bán cho các đơn vị có nhu cầu sử dụng vào các mục đích: chế biến bột cá chăn nuôi, làm thức ăn gia súc, phân bón cho cây trồng Các loại phế thải sản xuất khác như bao bì, túi nilon, vỏ thùng, hộp,… cũng được thu gom riêng biệt và bán cho đối tượng thu mua phế liệu.

Đánh giá chung:

Tình hình quản lý chất thải rắn hiện tại về cơ bản không còn là vấn đề đáng lo ngại đối với công nghiệp CBTS nhưng vẫn cần thiết phải có những giải pháp đồng bộ, toàn diện để duy trì công tác ngăn ngừa, kiểm soát và sử dụng có hiệu quả nguồn phế liệu thủy sản [12].

1.3.2 Khí thải và các yếu tố gây ô nhiễm không khí:

* Mùi hôi tanh:

Được tạo ra từ quá trình phân giải, phân hủy các thành phần hữu cơ của nguyên liệu, phế liệu thủy sản Mùi tanh của nguyên liệu tồn tại trong suốt quá trình chế biến, tập trung ở các bộ phận tiếp nhận và xử lý sơ chế sản phẩm, khu vực chứa phế liệu, các phương tiện thu gom chất thải…

* Hơi Clorine:

Tạo thành trong quá trình sử dụng nước sạch có pha hóa chất Clorine để khử trùng nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ chế biến, nhà xưởng… Hơi Clorine có mùi hắc khó chịu xuất hiện thường xuyên trong nhà xưởng và chủ yếu tại các khu vực tiếp nhận, sơ chế nguyên liệu, vệ sinh thiết bị, dụng cụ tập trung.

* Tác nhân lạnh rò rỉ:

Có thể có vì trong nhà máy chế biến thủy sản sử dụng nhiều thiết bị lạnh để cấp đông, bảo quản, sản xuất nước đá Khi đó các hơi độc chủ yếu là NH3, CFC.

* Điều kiện vi khí hậu:

Môi trường làm việc của người lao động tại phần lớn các xí nghiệp CBTS thường có độ ẩm cao do sử dụng nhiều nước cho các công đoạn chế biến và khả năng thông thoáng bị hạn chế do yêu cầu cách ly để đảm bảo các điều kiện vệ sinh thực phẩm Tùy theo loại hình công nghệ chế biến, môi trường vùng làm việc có thể có những chênh lệch lớn về nhiệt độ so với ngoài trời gây bất lợi cho sức khỏe người lao động.

* Tiếng ồn:

Phát sinh từ thiết bị động lực như máy phát điện, máy lạnh Mức độ ô nhiễm nói chung không lớn, mang tính chất cục bộ.

1.3.3 Nước thải:

Hầu hết các loại hình công nghệ CBTS đều có nhu cầu sử dụng nước khá lớn cho nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm Do vậy đã tạo ra một lượng lớn nước thải trong quá trình sản xuất.

Tổng lượng nước thải công nghiệp CBTS ước tính trong năm 2004 vào khoảng 27,1 triệu m3 Theo quy mô và cơ cấu sản phẩm, lượng nước thải từ CBTSĐL lớn hơn rất nhiều so với các nhóm sản phẩm khác, chiếm tới 61,2% tổng lượng thải và có đủ thành phần tính chất đặc trưng cho nước thải của ngành CBTS [12].

- Từ các thiết bị công nghệ như: nước giải nhiệt, nước ngưng.

Tùy thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh có sự khác biệt về thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước Nước thải từ chế biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản xuất agar được tạo ra gần như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là từ xử lý nguyên liệu và chế biến sản phẩm Nước thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử lý nguyên liệu Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc Riêng đối với sản xuất bột cá, còn phát sinh một lượng nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao từ công đoạn ép cá.

Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở CBTS thường chiếm từ 10 – 15% tổng lượng nước thải, được phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho nhu cầu ăn, uống, tắm, rửa, vệ sinh… của người lao động.

Nước thải CBTS thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải Nước thải thường có mùi khó chịu, độc hại do quá trình phân hủy sinh học Thành phần không tan và dễ lắng chủ yếu là các mảnh vụn xương thịt, vây, vẩy… và còn có các tạp chất vô cơ như cát, sạn… Ngoài ra đối với phần lớn các nhóm sản phẩm thủy sản, trong nước thải thường chứa các loại hóa chất khử trùng, chất tẩy rửa từ vệ sinh nhà xưởng, thiết bị.

Bảng 1.1 Nồng độ ô nhiễm trung bình trong nước thải một số loại hình CBTS [13,14]

Loại hình chế biếnChỉ tiêu đánh giá ô nhiễm

CHƯƠNG 2

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI TRONG NGÀNH CBTS VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM

2.1ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM CỦA NƯỚC THẢI TRONG NGÀNH CBTS:

2.1.1 Thành phần cấu thành nguyên liệu của ngành CBTS [16]:

Thành phần hóa học của nguyên liệu thủy sản quyết định đặc điểm, tính chất của nước thải Để đánh giá hiện trạng nước thải ngành CBTSĐL một cách đúng đắn, cần tìm hiểu về tính chất nguyên liệu, các thành phần cấu tạo nên nguyên liệu thủy sản

Nước: chiếm tỷ lệ khá lớn 60 – 80% trọng lượng cơ thể động vật thủy sản và tồn tại ở hai dạng chủ yếu là nước tự do và nước liên kết.

Protit: là thành phần chính trong tổ chức cơ thịt động vật chiếm từ 15 – 25% trọng lượng phần thịt ăn được Quá trình phân giải protit diễn ra rất nhanh dưới tác dụng xúc tác đặc hiệu của các nhóm enzim Ở các loại thủy sản, quá trình này diễn ra rất nhanh khiến nguyên liệu dễ bị hư hỏng, ươn thối sau quá trình đánh bắt.

Lipit: trong cơ thể nguyên liệu thủy sản luôn luôn tỷ lệ nghịch với lượng nước và thường dao động trong khoảng 0,7 – 8% phần thịt ăn được Lipit không tan trong nước, chứa nhiều axit béo không no, cấu tạo mạch dài, không đông đặc ở nhiệt độ thường và dễ bị oxy hóa gây nên hiện tượng ôi hóa tạo ra các mùi khó chịu.

Enzim: ở động vật thủy sản có hoạt tính sinh học mạnh kết hợp với cơ thịt mềm, lỏng lẻo, chứa nhiều nước do đó làm tăng khả năng phân giải gây ra dễ hư hỏng, ươn thối sản phẩm và phát sinh các mùi độc hại.

Chất khoáng: khá phong phú, trong đó chiếm một lượng tương đối lớn là các chất: Ca, P, Fe, Na, K, I, Cl Vitamin chủ yếu là các loại A, D, B trong đó hàm lượng vitamin A, D lớn hơn nhiều so với động vật trên cạn.

Nitơ: là một thành phần có trong chất chiết trong tổ chức cơ thịt các loại thủy sản, khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi tanh, hôi thối như: Trimetylamin, Amoniac, Ure, Sunfuahydro…

2.1.2 Sơ đồ dòng nước thải trong chế biến thủy sản đông lạnh:

Từ sơ đồ dòng thải mô tả trên hình 2.1, nhận thấy tất cả các quy trình CBTS đều sử dụng nhiều nước Lượng nước thải trong CBTS thường dao động mạnh, tùy thuộc vào từng loại công nghệ sản xuất, chủng loại nguyên liệu chế biến, yêu cầu kỹ thuật đối với mỗi nhóm, loại sản phẩm Nhu cầu sử dụng nước trung bình chung từ 30 – 80m3/tấn SP.

Hình 2.1 Sơ đồ mô tả các dòng thải nước trong quy trình CBTSĐL

Theo [16], tỷ lệ % lượng nước thải theo từng công đoạn chế biến như sau:

- Nước thải trong quá trình tiếp nhận nguyên liệu không ổn định, có tính gián đoạn và tập trung ở thời gian bắt đầu mỗi ca sản xuất, thường chiếm khoảng 10 – 15%- Nước thải trong công đoạn xử lý nguyên liệu tương đối ổn định, liên tục, thường

2.1.3 Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải:

Tiếp nhận nguyên liệu (cân,

kiểm tra chất lượng, rửa loại tạp chất, bảo quản…)

Xử lý, rửa sạch nguyên liệu

(chặt, cắt, mổ, bóc, tách, đánh vẩy…)

Phân loại, rửa sạch (phân

hạng, phân cỡ, cân đo)

Xếp khuôn, cấp đông

(dạng Block, IQF)

Tách khuôn, bao gói (vào

túi PE, đóng hộp cacton)

Bảo quản sản phẩm

+Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp+Đá bảo quản, muối+Clorin khử trùng

+Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp+Clorin khử trùng

+Nước rửa ngliệu và vệ sinh công nghiệp+Clorin khử trùng,muối+Nước cấp đông và vệ sinh công nghiệp

+Clorin khử trùng+Nước làm mát thiết bị+Nước tách khuôn và vệ sinh công nghiệp

+Nước cho giải nhiệt các thiết bị hệ thống lạnh

+Nước thải lẫn cát sạn, muối, nước đá, clorine

+Nước thải lẫn máu, nhớt, dịch nội tạng, clorine và lượng nhỏ CTR: da, xương, vụn thịt…

+Nước thải lẫn máu, dịch, clorine và vụn nhỏ: da, xương, vụn thịt…+Nước thải lẫn các chất hữu cơ hòa tan ngấm ra từ nguyên liệu, phụ gia Nước ngưng, nước làm mát

+Nước thải từ tách khuôn và vệ sinh công nghiệp

+Nước ngưng, nước làm mát thiết bị thất thoát

Bảng Tải lượng ô nhiễm nước thải của một số nhà máy CBTS [13,14]

TT Tên cơ sở công nghiệp Công suất(TSP/ngày)

Tải lượng ô nhiễm

Từ tải lượng ô nhiễm của một số nhà máy nêu trên, nhận thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải thường không ổn định, phụ thuộc nhiều vào chủng loại nguyên liêu, đặc tính sản phẩm, trình độ công nghệ và thiết bị, kỹ thuật chế biến, nhu cầu sử dụng nước cũng như những đặc điểm riêng của từng cơ sở sản xuất Mức độ nhiễm bẩn theo các chỉ tiêu ô nhiễm dao động rất lớn So sánh kết quả của các thông số đánh giá ô nhiễm với TCVN 5945 – 2005 về giới hạn thông số và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp áp dụng đối với nguồn loại B, cho thấy phần lớn vượt giới hạn cho phép nhiều lần: SS từ 1 – 5 lần, BOD5 3 – 18 lần, COD 2 – 14 lần, Nts đến 1,8 lần, Pts đến 4,2 lần và hàm lượng dầu mỡ động vật đến 2,6 lần Với tỷ lệ BOD5/COD từ 0,6 – 0,7, cho thấy nước thải sản xuất tương đối thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ.

2.2 MỘT SỐ GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NƯỚC VÀ GIẢM THIỂU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI TRONG CBTS:

2.2.1 Quản lý nội vi:

Thay thế phương thức vận chuyển nguyên liệu, phế liệu theo các máng thủy lực bằng các phương tiện vận chuyển như xe đẩy, thùng chứa, băng tải…

Đá bảo quản khi chuyển đến các bộ phận sản xuất cần sớm đưa vào sử dụng để giảm mất mát, hao hụt.

Thay thế phương thức rửa nguyên liệu dưới vòi nước chảy liên tục trong quá trình xử lý chế biến bằng rửa trong các thùng, chậu, định kỳ thay nước rửa.

Khóa chặt các van, tránh rò rỉ trong nhà xưởng

Thu gom chất thải rắn hoặc phụ phẩm trước khi vệ sinh bằng nước.Vệ sinh nhà xưởng thiết bị bằng vòi phun áp lực cao.

Huấn luyện kỹ thuật chế biến cho công nhân

Giáo dục nâng cao nhận thức của công nhân về vấn đề tiết kiệm nước.

2.2.2 Kiểm soát quá trình:

Kiểm tra chất lượng nguyên liệu trước khi chế biến

Đảm bảo dây chuyền hợp lý, không phải chờ đông hoặc bảo quản đá

Bảo ôn các đường ống dẫn tác nhân lạnh, dẫn dầu, cách nhiệt đúng cách các phòng lạnh.

Sử dụng hợp lý lượng clorine để tẩy trùng

Lắp đặt các van điều chỉnh lưu lượng tại các khu vực dùng nước nhằm kiểm soát việc tiêu dùng và mất mát nước

Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng tổng và lưu lượng tại các phân xưởng, các thiết bị sử dụng nhiều nước Thiết lập kế hoạch giám sát mức tiêu thụ nước.

Xây dựng kế hoạch kiểm tra định kỳ hệ thống cấp nước, phát hiện và sữa chữa, thay thế kịp thời để chống thất thoát, rò rỉ.

2.2.3 Thu hồi, tái sử dụng:

Tái sử dụng nước mạ băng, tách khuôn, xả đá, nước giải nhiệt cho các mục đích khác

Sử dụng triệt để chất thải rắn bằng cách bán cho các cơ sở chế biến thức ăn gia súc.

2.2.4 Thay thế, cải tạo trang thiết bị và nhà xưởng theo hướng SXSH:

Cải tạo nâng cao hiệu suất các trang thiết bị chế biến và sử dụng phù hợp với công nghệ sản xuất, tiết kiệm nguyên vật liệu.

Cải tạo hoặc lắp đặt mới hệ thống cung cấp nước đáp ứng được yêu cầu: riêng biệt các mục đích sử dụng, phân phối nước đều, đảm bảo lưu lượng, áp lực cần thiết và phải được kiểm soát bằng van, khóa và các thiết bị đo.

Cải tạo hoặc xây mới hệ thống thoát nước Đường thoát nước trong các phân xưởng được thiết kế sao cho: thuận lợi phân luồng các dòng thải có mức độ ô nhiễm khác nhau, kín và thoát nước tốt.

CHƯƠNG 3

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

3.1TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Nước thải thường chứa nhiều tạp chất khác nhau Mục đích của xử lý nước thải là khử các tạp chất đó sao cho nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn ở mức chấp nhận được theo các chỉ tiêu đã đặt ra Để đạt được mục đích, ta phân biệt ba phương pháp xử lý nước thải theo quy trình xử lý:

- Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học- Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý- Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

• Bể tách dầu mỡ: thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ Dầu mỡ trong nước thải thường nhẹ hơn nước và nổi lên trên mặt nước Nước thải sau khi xử lý không được lẫn dầu mỡ mới được thải ra sông Hơn nữa nước thải có lẫn dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bít lỗ rỗng của vật liệu lọc và còn làm hỏng cấu trúc của bùn hoạt tính trong bể aerotank …

• Bể điều hoà: được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.

• Quá trình lắng: trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận Sự lắng của các hạt được xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I, bể lắng cấp II Bể lắng cát được đặt sau song chắn rác và trước bể điều hoà có nhiệm vụ tách ra khỏi nước các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn như xỉ than, cát Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ và các chất rắn khác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.

• Tuyển nổi: là phương pháp dùng để loại bỏ tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám vào các bọt khí Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong luyện kim thu hồi khoáng sản quý và cũng được sử dụng trong xử lý nước thải tách các chất lơ lửng không tan hay một số chất keo…

• Bể lọc dùng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không thể loại được chúng Có nhiều loại lọc: lọc chậm, lọc nhanh, lọc chân không, lọc ép…

Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng dưới tác dụng của các lực ly tâm trong các cyclon thuỷ lực hay máy ly tâm

Phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được khoảng 60% các tạp chất không hoà tan và khoảng 20% BOD [6].

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học và hoá lý:

Cơ sở các phương pháp này là phản ứng hoá học, các quá trình hoá lý giữa chất bẩn với hoá chất được cho thêm vào Theo giai đoạn và mức độ xử lý, phương pháp hóa học và hóa lý sẽ có tác động tăng cường quá trình xử lý cơ học hoặc sinh học Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại

Phương pháp này thường được áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tùy thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hóa học và hóa lý có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ ban đầu của việc xử lý nước thải Một số phương pháp xử lý phổ biến:

• Phương pháp oxi hoá khử: trong quá trình oxy hoá các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxi hoá chỉ dùng được trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng các phương pháp khác Các phương pháp oxy hoá khử như: điện giải, ozon hoá…

• Keo tụ: khi các tạp chất trong nước thải có kích thước nhỏ hơn 10-4mm thì xử lý bằng các phương pháp cơ học khó có được hiệu quả cao và phải tốn rất nhiều thời gian do vậy cần áp dụng phương pháp khác, đó là phương pháp keo tụ Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất , trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi

• Hấp phụ: dùng để tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn, phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có nồng độ các chất đó rất nhỏ, những chất này không thể phân hủy bằng phương pháp sinh học và thường có độc tính cao Chất hấp phụ thường sử dụng là than hoạt tính.

• Phương pháp trao đổi ion: là quá trình trong đó các ion trên bề mặt chất rắn trao đổi với các ion cùng điện tích trong nước thải khi tiếp xúc với nhau Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi các kim loại cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và các chất phóng xạ.

3.1.3 Phương pháp sinh học:

Thực chất của phương pháp này là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải, các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất khác làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được một số chất làm vật liệu để xây dựng tế bào cũng như sinh trưởng và sinh sản và do vậy sinh khối được tăng lên và hệ quả là nước thải được làm sạch.

Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau, có thể chia thành hai loại chính sau:

sử dụng các vi sinh vật hiếu khí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20-40oC Quá trình hoạt động và phát triển của vi sinh vật được gọi chung là hoạt động sống gồm hai quá trình: dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn Nitơ, Photpho cùng những kim loại khác với mức độ vi lượng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; phân hủy các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nước cả hai quá trình dinh dưỡng và oxy hóa của vi sinh vật trong nước thải đều cần oxy Để đáp ứng được nhu cầu oxy này, người ta thường khuấy trộn nước để oxy được khuếch tán và hòa tan vào nước song biện pháp này chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu về oxy Do đó người ta sử dụng các biện pháp khác như: thổi khí (bằng khí nén hay quạt gió với áp lực cao) kết hợp với khuấy trộn Các phương pháp xử lý thường dùng:

- Phương pháp bùn hoạt tính- Phương pháp lọc sinh học- Phương pháp hồ sinh học

Trong các phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí trên thì việc áp dụng hồ sinh học hiện đang có xu hướng giảm do đòi hỏi mặt bằng lớn và hiệu quả xử lý thấp.

Các công nghệ xử lý sinh học hiếu khí thường dùng được chỉ ra trên hình 3.1

sử dụng các vi sinh vật yếm khí Thường phương pháp xử lý này được áp dụng để lên men, ổn định cặn và áp dụng cho nước thải công nghiệp có nồng độ BOD, COD cao Phân hủy yếm khí có thể chia thành 3 giai đoạn:

- Duy trì sinh khối và vi khuẩn càng nhiều càng tốt

- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải với sinh khối vi sinh vật.

Các công nghệ xử lý sinh học yếm khí thường dùng được chỉ ra ở hình 3.2

Những công trình xử lý sinh học phân thành hai nhóm:

Công nghệ xử lý SH yếm khí

Sinh trưởng dính bámSinh trưởng

lơ lửng

Xáo trộn hoàn toàn

Tiếp xúc

kỵ khíUASB

Lọckỵ khí

Tầng giá thể lơ lửng

Vách ngănCông nghệ xử lý SH hiếu khí

Hồ sinh học hiếu

khíSinh trưởng dính bám

Sinh trưởng lơ lửng

AerotankHiếu khí tiếp xúcXử lý sinh học từng mẻ SBRLọc nhỏ giọtLọc cao tảiĐĩa quay sinh học

Hình 3.1 Các phương pháp xử lý sinh học hiếu khí

Hình 3.2 Các phương pháp xử lý sinh học yếm khí

• Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường quá trình xử lý diễn ra chậm.

• Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể biophin), bể làm thoáng sinh học (Aeroten)…Do các điều kiện nhân tạo mà quá trình diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn Quá trình xử lý sinh học có thể đạt được hiệu suất khử trùng 99,9% (trong các công trình trong điều kiện tự nhiên), theo BOD tới 90-95% [].

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là vi trùng gây bệnh và truyền bệnh Bởi vậy sau giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần thực hiện khử trùng nước thải trước khi xả vào môi trường.

Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tạo nên một lượng bùn đáng kể Nói chung các loại cặn giữ lại ở trên các công trình xử lý nước thải đều có mùi hôi thối khó chịu (nhất là cặn tươi từ bể lắng đợt I) và nguy hiểm về mặt vệ sinh Do vậy nhất thiết phải xử lý loại bùn thải đó.

3.2CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC:

Do nước thải quá trình chế biến thủy sản chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ vì vậy phương pháp xử lý chính để xử lý nước thải thủy sản là phương pháp sinh học Sau đây sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý sinh học.

3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sinh học yếm khí:

3.2.1.1Cơ sở lý thuyết:

Xử lý sinh học bằng phương pháp yếm khí là sử dụng các chủng vi khuẩn kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải trong điều kiện không có oxy Tùy thuộc vào loại sản phẩm cuối cùng, người ta phân loại quá trình này thành: lên men rượu, lên men axit lactic, lên men metan… Những sản phẩm cuối của quá trình lên men là cồn, các axit, axeton, khí CO2, H2, CH4.

Đặc điểm của hệ thống:- Tiêu tốn năng lượng nhỏ

- Tốc độ phân hủy các chất hữu cơ nhỏ, do đó thời gian lưu nước thải lớn- Có hiệu suất xử lý cao

3.2.1.2Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp yếm khí:

Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải gồm ba giai đoạn

- Giai đoạn 1: Thủy phân

Một nhóm vi sinh vật tự nhiên có trong nước thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lượng nhẹ như monosaccarit, aminoaxit, để tạo ra nguồn thức ăn và năng lượng cho vi sinh hoạt động.

- Giai đoạn 2: Lên men axit

Nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ phân tử lượng nhỏ hơn: CH3-(CH2)2-COOH, CH3-CH2-COOH, CH3-COOH, H-COOH Trong giai đoạn này, BOD, COD giảm không đáng kể, còn pH giảm tương đối mạnh (pH < 7)

- Giai đoạn 3: Lên men metan

Nhóm vi khuẩn metan hóa chuyển hóa các sản phẩm ở giai đoạn lên men axit tạo thành khí metan.

Quá trình này có thể diễn ra theo hai cơ chế- Đê cacboxyl hóa:

3.2.2 Cơ sỏ lý thuyết của phương pháp sinh học hiếu khí:

3.2.2.1 Cơ sở lý thuyết:

Phương pháp này thực chất là thực hiện quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, các chất vô cơ có khả năng phân hủy sinh học được nhờ các vi sinh vật hô hấp hiếu khí trong điều kiện có oxy.

3.2.2.2Cơ chế của quá trình xử lý bằng phương pháp hiếu khí:

(c) Hô hấp nội bào:

Nếu quá trình oxy hóa diễn ra đủ dài thì sau khi sử dụng hết các chất hữu cơ sẵn có trong nước thải sẽ bắt đầu diễn ra quá trình chuyển hóa các chất ở tế bào bằng việc oxy hóa các chất liệu của tế bào.

3.2.2.3Động học của quá trình xử lý hiếu khí:

Sự tăng trưởng của vi sinh vật theo dạng đường cong ABCDE

Quá trình sinh trưởng chia thành các giai đoạn sau:(a) Giai đoạn tiềm phát (AB) (giai đoạn sinh trưởng chậm)

Vi sinh vật cần thời gian để thích nghi với môi trường và ở cuối giai đoạn này vi sinh vật mới bắt đầu phát triển và khi đó các tế bào mới tăng về số lượng nhưng chủ yếu kích thước tế bào phát triển còn số lượng tăng không đáng kể

CxHyOz + O2 VSV xCO2 + H2O + NH3 + H

CxHyOzN + O2 CVSV 5H7NO2 + H2O + CO2 + H

C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + NH3 + 2H2O + HNH3 + O2 NO2-

2- + O

2 NO

A B

Thời gianMật

độ TB

X = X0, =0

(X: sinh khối vi sinh vật, mg/l)

(b) Giai đoạn lũy tiến (BC) (giai đoạn tăng trưởng logarit)

Vi sinh vật phát triển theo hàm logarit và tốc độ tăng trưởng riêng đạt giá trị cực đại Trong suốt thời kỳ này các tế bào phân chia theo tốc độ xác định bởi thời gian sinh sản, khả năng thu nhận và đồng hóa thức ăn.

(c) Giai đoạn phát triển ổn đinh (CD) (giai đoạn cân bằng)

Số lượng tế bào VSV được giữ ở mức không đổi (số lượng tế bào mất đi bằng số lượng tế bào mới sinh ra) Tính chất sinh lý tế bào vi sinh vật thay đổi, cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt.

(d) Giai đoạn suy vong (DE) (giai đoạn tự chết)

Trong giai đoạn này tốc độ sinh sản giảm đi rõ rệt và dần dần tốc độ chết vượt xa tốc độ sinh sản.

để đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí diễn ra có hiệu quả thì ta phải đảm bảo các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH, các chất dinh dưỡng, trong môi trường phải không có các chất độc, đảm bảo điều kiện tốt nhất cho hệ vi sinh.

rg = =µ , /

µ: tốc độ tăng trưởng riêng

X: nồng độ sinh khối vi sinh vật (mg/l)

Trong cả hai trường hợp nuôi cấy theo mẻ và liên tục, một phần cơ chất được chuyển thành các tế bào mới, một phần được oxy hóa thành các chất vô cơ Do các tế bào mới phải tiếp tục sử dụng các chất nền có trong nước thải và sinh sản tiếp nên có thể thiết lập được quan hệ giữa sự tăng trưởng của tế bào và viếc sử dụng chất nền.

Tốc độ tăng trưởng riêng

S

rg =− su =−

Y: hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (là tỉ số giữa khối lượng tế bào với khối lượng chất nền được tiêu thụ trong một đơn vị thời gian nhất định ở pha sinh trưởng logarit)

rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/l.s), (mg/l.ngày)

( S)

rrsug µ

Với K = µYmax

: tốc độ sử dụng chất nền cực đại trên một đơn vị sinh khối

Trong các công trình xử lý nước thải, không phải tất cả các tế bào vi sinh vật đều có tuổi như nhau và đều ở trong giai đoạn sinh trưởng logarit mà có những tế bào già, chết và sinh trưởng chậm Khi tính toán tốc độ tăng trưởng của vi sinh vật ta phải xét đến tổ hợp các hiện tượng này và ta giả thiết sự giảm khối lượng của tế bào do chết và tăng trưởng chậm tỷ lệ với nồng độ vi sinh vật có trong nước thải Ta gọi sự giảm khối lượng này là hô hấp nội bào.

Tốc độ hô hấp nội bào [2]:

XKrd =− d.

Kd: hệ số phân hủy nội bào (1/ngày)X: nồng độ sinh khối (mg/l, g/m3…)

Kết hợp với quá trình phân hủy nội bào, tốc độ tăng trưởng thực của tế bào:

rg, =− su − d.

rg’: tốc độ tăng trưởng thực của vi khuẩnTốc độ tăng trưởng riêng thực:

+=

rry =−

Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng sinh hóa của quá trình xử lý sinh học Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình truyền tải oxy vào trong nước, quá trình trao đổi chất và quá trình chuyển hóa các chất trong tế bào.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng sinh hóa trong quá trình xử lý nước thải được biểu diễn theo công thức [2]:

Hệ thống Aeroten gồm 1 bể Aeroten và một bể lắng thứ cấp Bể Aeroten là nơi xảy ra các quá trình oxy hóa các chất tạo thành bông bùn và các sản phẩm khác Bể lắng có tác dụng tách bùn khỏi nước ra bằng trọng lực Một phần bùn này sẽ được tuần hoàn lại bể Aeroten để đảm bảo duy trì nồng độ bùn ở mức thích hợp Phần còn lại sẽ được xả đi và đưa đi xử lý tiếp.

Bể Aeroten

Bùn tuần hoàn

Xả bùn dư

• Một số công thức tính toán bể Aeroten [2]:

Sơ đồ làm việc của hệ thống Aeroten

Theo mô hình này, nước thải đi vào hệ thống Aeroten với lưu lượng Q, chứa chất nền có nồng độ S0 còn lượng bùn hoạt tính không đáng kể coi như bằng không, Xo=0 Nước thải khi đi vào bể được khuyâý trộn lý tưởng và phân bố đều ngay lập tức trong toàn bộ thể tích bể Cùng với nước thải đi vào bể còn có dòng bùn hoạt tính tuần hoàn lấy từ bể lắng đưa vào với lưu lượng Qr và nồng độ bùn Xr, nồng độ bùn hoạt tính trong bể là X Sau thời gian lưu nước θ giờ trong bể lượng chất nền khi ra khỏi bể giảm xuống còn S, nước chảy sang bể lắng với lưu lượng Q+Qr, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn hoạt tính X Qua bể lắng nước được lắng trong xả ra nguồn với Qe, nồng độ chất nền S, nồng độ bùn Xe Bùn hoạt tính lắng xuống đáy bể có nồng độ Xr, một phần tuần hoàn lại, phần dư xả ra bể chứa cặn với Qw, Xr để xử lý tiếp.

Coi việc giảm nồng độ chất nền và tăng khối lượng bùn hoạt tính chỉ xảy ra trong bể Aeroten và coi thiết bị là khuấy trộn lý tưởng: tại một thời điểm bất kỳ, nồng độ của một chất tại mọi vị trí của thiết bị đều bằng nhau và bằng nồng độ của chất đó ra khỏi thiết bị.

Cân bằng vật chất:

- Tổng quát: vào + nguồn = ra + tích lũy

- Phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng:

Q + r.g, = W r + e e + r

Trong đó:

Q : lưu lượng nước thải đi vào bể (m3/ngày)

X0 : nồng độ bùn hoạt tính có trong nước thải, thường không đáng kể X0=0Bể Aeroten

Lượng bùn vào bể

Lượng bùn thực tăng lên trong bể sau thời

gian lưu

Lượng bùn

xả ra khỏi bể Lượng bùn tích lũy trong bể

Vr : thể tích bể Aeroten (m3)

rg’ : tốc độ sinh trưởng thực của bùn (mg/m3.ngày)Qw : lưu lượng xả theo bùn ở bể lắng (m3/ngày)Xr : nồng độ bùn hoạt tính ở đáy bể lắng (mg/l)

Qe : lưu lượng nước đã được xử lý ra khỏi bể lắng (m3/ngày)Xe : nồng độ bùn trong nước đã lắng (mg/l)

: tốc độ thay đổi bùn hoạt tính trong bể Aeroten- Phương trình cân bằng chất nền:

Q 0 + r su = + r

Trong đó:

S0: nồng độ chất nền dòng vào (mg/l)S: nồng độ chất nền dòng ra (mg/l)

rsu: tốc độ sử dụng chất nền (mg/m3.ngày)Tính dung tích bể Aeroten:

Xét quá trình ổn định: =0

=0

Từ phương trình cân bằng sinh khối cho bể phản ứng suy ra:

θ=+

là thời gian lưu của bùn trong công trình và gọi là tuổi của bùn Khi thiết kế hệ thống xử lý sinh học thường thiết kế với thời gian lưu bùn lớn hơn so với thời gian lưu bùn nhỏ nhất θcMvà tỉ số =2÷20

Tính thời gian lưu bùn nhỏ nhất:Ta có:

Chất nền

dòng vào + Chất nền đã sử dụng = Chất nền dòng ra + Sự thay đổi chất nền theo thời gian

Khi thời gian lưu bùn nhỏ nhất thì hệ thống xử lý không đạt hiệu quả tức là S=S0.

Khi đã chọn θc thì có thể tính thể tích bể:

Từ phương trình cân bằng chất nền ta có:

3.3SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHUNG CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI:

Trong công trình xử lý nước thải có thể phân loại theo công đoạn như sau:

• Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ

3.3.1 Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ:

Công đoạn này có nhiệm vụ khử các vật rắn nổi có kích thước lớn và các tạp chất rắn có thể lắng ra khỏi nước để bảo vệ bơm và các đường ống Xử lý sơ bộ thường gồm các thiết bị:

Song chắn rác

Máy nghiền, cắt vụn rácBể lắng cát, bể vớt dầu mỡBể làm thoáng sơ bộ

Bể điều hòa chất lượng và lưu lượng

Các công trình và thiết bị trong công đoạn này thường chia ra các nhóm:- Bể hiếu khí với bùn hoạt tính

- Lọc sinh học hoặc qua cánh đồng lọc

Tạp chấtNước thải

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý và các mức độ xử lý nước thải

1 Song chắn rác 4 Xử lý cấp II 7 Bể lắng bùn2 Bể lắng cát 5 Bể lắng II 8 Bể tiêu hủy bùn3 Bể lắng cấp I 6 Bể tiếp xúc Clo 9 Thiết bị tách nước

- Mương oxy hóa- Đĩa quay sinh học- Lắng lần II

Trong nhiều trường hợp, công đoạn này chỉ gồm một trong các công trình hoặc thiết bị trên kết hợp với lắng lần II.

Người ta có thể dùng các loại hình trang thiết bị kỵ khí đóng vai trò cơ bản cho công đoạn này đó là: bể phân hủy kỵ khí, lên men metan, hồ kỵ khí, hồ tùy tiện, lọc kỵ khí hoặc kết hợp kỵ khí trước, hiếu khí sau đối với nước thải nhiễm bẩn nặng.

Có nhiều trường hợp công đoạn này không phải là các quá trình sinh học mà theo quá trình hóa học hoặc hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion…

3.3.4 Khử trùng:

Mục đích của quá trình khử trùng là nhằm đảm bảo nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận không còn vi trùng, vi rút gây và truyền bệnh, khử màu, khử mùi và giảm nhu cầu oxy sinh hóa của nguồn tiếp nhận Công đoạn khử trùng có thể thực hiện sau công đoạn xử lý sơ bộ, nhưng thông thường là sau xử lý thứ cấp.

Khử trùng có nhiều phương pháp: dùng clo, ozon, tia cực tím…

3.3.5 Xử lý cặn:

Công đoạn này có vai trò làm cho cặn ổn định và loại bớt nước để giảm thể tích, trọng lượng trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận hoặc sử dụng Có nhiều phương pháp xử lý cặn:

Cô đặc cặn hay nén cặnỔn định cặn

Sân phơi bùn

Làm khô bằng cơ họcĐốt cặn trong lò thiêu

3.3.6 Xử lý bậc III:

Xử lý bậc III thường được tiến hành tiếp sau công đoạn xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước thải đã được xử lý để dùng lại hoặc xả vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao Có thể dùng các công trình, thiết bị sau:

- Lọc cát, lọc nổi, lọc qua màng để lọc trong nước; lọc qua than hoạt tính để ổn định chất lượng nước

- Xử lý hóa chất để ổn định chất lượng nước- Dùng hồ sinh học để xử lý thêm…

3.4 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỘT NHÀ MÁY CBTS:

3.4.1 Tham khảo một số quy trình xử lý đã triển khai thực hiện đối với nước thải ngành thủy sản:

4 Bể xử lý sinh học dính bám

5 Bể lắng đợt II6 Bể tiếp xúc

7 Công trình xả nước thải ra sông Sài Gòn

8 Cấp không khí nén

9 Bể nén bùn10 Trạm bơm bùn11 Sân phơi bùnNước thải

Nước hòa khí cao áp

Sục khí

Sục khí

Bể mêtan

Bể chứa

Bể nén bùn

Máy lọc ép băng tải

Bùn khô dạng bánh

Bùn đặcNước tách bùn

Cặn váng nổi

Bùn đã phân hủy

Bùn tuần hoàn

Bùn

32Song chắn rác

thải SCR gomBể Bể điều hòa Bể lắng I UASBBể

Sông Bể khử trùng

Bể phân hủy bùn

Bể lắng II Aeroten Chế biến thức

ăn gia súc

Bùn tuần hoànBùn

Thải bỏ Sân phơi

bùn Bể nén bùn Bể chứa bùn

Tóm tắt các quy trình tham khảo trên:

Có thể tóm tắt các phương pháp xử lý của các quy trình đã tham khảo ở trên như sau:

• Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp:

• Phương pháp xử lý sinh học: quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học:

Ưu, nhược điểm của từng quy trình:

* Cả hai quy trình trên đều có những ưu điểm như sau:- Vận hành tương đối đơn giản

- Phù hợp cho các loại nước thải có hàm lượng COD từ thấp đến caoPhương pháp kết hợp quá trình yếm khí và hiếu khí được sử dụng rất phổ biến* Tuy nhiên, các quy trình xử lý trên có những nhược điểm như sau:

• Quy trình yếm khí và hiếu khí kết hợp:Xử lý

cơ học UASB Aeroten Lắng II Xử lý bùn cặn

Xử lý

Bể lọc

sinh học Lắng II Xử lý bùn cặn

- Rất nhạy cảm với các chất gây ức chế- Thời gian vận hành khởi động dài

- Trong một số trường hợp cần xử lý thứ cấp để giảm sự sinh mùi

• Quy trình yếm khí kết hợp bể lọc sinh học:

- Không phù hợp với nước thải có hàm lượng SS cao- Dễ bị bít kín

- Chiếm nhiều diện tích, thường sử dụng ở vùng nông thôn, thị trấn.

3.4.2 Lựa chọn thông số thiết kế:

Mục đích của đồ án là thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho một nhà máy chế biến thủy sản với các yêu cầu sau:

- Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép- Phù hợp với quy hoạch của các nhà máy chế biến thủy sản nói chung- Phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp

Theo phân tích và tìm hiểu hiện trạng nước thải, dựa vào đặc trưng nước thải của một số cơ sở chế biến thủy sản đã đề cập ở bảng 1.2, chọn các thông số đầu vào để thiết kế hệ thống xử lý như bảng dưới đây:

Bảng 3.1Đặc trưng nước thải vào hệ thống xử lý

Tuy nhiên, do hàm lượng BOD5, COD, SS trong nước thải khá cao (BOD5 = 1200, COD = 1800, SS = 400) nên trước khi đi vào hệ thống Aeroten, cần kết hợp các biện pháp xử lý khác để giảm hàm lượng các chất ô nhiễm, để phù hợp với điều kiện làm việc của bể Aeroten và giảm tải trọng cho bể Aeroten Phương pháp tuyển nổi có khả năng khử được một lượng lớn các chất rắn lơ lửng, do đó có thể xử lý nước thải bằng phương pháp này trước khi vào hệ thống Aeroten Trên cơ sở đó, đề xuất một công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản như sau:

Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được thu gom vào hệ thống cống dẫn và đi vào trạm xử lý Từ cống nước thải qua song chắn rác thô để loại bỏ các rác có kích thước lớn, rồi sau đó đổ bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp, tại bể điều hòa, dòng nước thải được ổn định lưu lượng và nồng độ các chất bẩn tạo điều kiện vận hành tốt và giúp giảm thể tích cho các công trình xử lý nước thải phía sau, đồng thời tại bể điều hòa kết hợp lắng sơ cấp sẽ lắng được một phần chất rắn lơ lửng trong nước thải Hàm lượng chất lơ lửng trong thành phần nước thải thủy sản khá cao, tiếp đó nước thải được bơm lên bể tuyển nổi và thực hiện quá trình tuyển nổi áp lực, các chất màu, máu, mỡ từ bể tuyển nổi được đưa đi xử lý ở các thiết bị xử lý bùn cặn.

Nước thải

Nước tuần hoàn

Hình 3.8 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải thủy sản

Sau khi ra khỏi bể tuyển nổi, BOD5, COD, SS trong nước thải giảm một lượng đáng kể và được đi qua bể Aeroten để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải Tại đây nước thải được trộn đều với bùn hoạt tính nhờ oxy không khí mà máy thổi khí cung cấp.

Nước thải ở đầu ra của bể Aeroten có lẫn bùn hoạt tính được dẫn vào bể lắng để tách bùn Một phần bùn dư từ đáy của bể lắng được bơm tuần hoàn hồi lưu trở lại bể Aeroten để đảm bảo hiệu quả xử lý, lượng bùn dư thừa được bơm bùn dẫn đến bể nén bùn.

Nước trong sẽ chảy tràn qua bể tiếp xúc khử trùng và được hòa trộn chung với dung dịch chlorine nhằm diệt các vi khuẩn Nước thải sau xử lý đạt TCVN 5945 - 2005 và được xả ra nguồn tiếp nhận gần đó.

Bùn được đưa vào bể nén bùn được xử lý nhằm giảm ẩm ở bể, tách nước bằng máy ép bùn băng tải Bùn sau khi tách nước được đem đi thải bỏ.

- Lưu lượng giờ trung bình: Qtb : 6,25m3/h = 0,0017m3/s- Lưu lượng cực đại Qmax : 9,375m3/h = 0,0026m3/s- Lưu lượng cực tiểu Qmin: 4.17m3/h = 0,0016m3/s

Một số thông số đầu vào và yêu cầu đầu ra cho toàn hệ thống cho trong bảng sau

Bảng 4.1Các thông số đầu vào và đầu ra

Thông sốĐầu vàoĐầu ra (TCVN 5945-2005 B)

hành hệ thống XLNT Song chắn rác được làm bằng kim loại , đặt ở cửa vào kênh dẫn.

Hình 4.1 Song chắn rác

Với lưu lượng nước thải 150m3/ngày đêm, lưu lượng nước thải không lớn nên chọn song chắn rác với tách rác bằng thủ công.

Nguyên tắc cấu tạo song chắn rác chỉ ra ở hình 4.1.

Các thông số lựa chọn tính toán cho song chắn rác chỉ ra ở bảng 4.2

Bảng 4.2Các thông số tính toán cho song chắn rác [7]

Kích thước song chắn rác:

- Chiều rộng thanh chắn b (mm)- Chiều dày thanh chắn s (mm)

5 – 1526 – 28

Độ dốc theo phương thẳng đứng α (độ) 30 – 45Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn vs (m/s) 0,3 – 0,6

Trên cơ sở số liệu bảng trên, chọn các thông số sau:

• Vân tốc nước trong mương là vs = 0,4 (m/s)

• Độ dốc theo phương đứng của song chắn rác là 30o, hay độ dốc theo phương ngang là α = 60o

• Chọn loại thanh thông dụng nhất là thanh có tiết diện hỗn hợp: cạnh vuôn góc ở phía sau và canh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy

• Chiều rộng của thanh chắn rác là s = 5(mm)  d = 25 (mm)

• Khoảng cách giữa các thanh chắn b = 16 (mm)

• Chiều rộng mương đặt song chắn rác chọn Bs = 350 (mm)

4.2.1 Tính toán các kích thước song chắn rác:

Giả sử song chắn rác có n thanh, vậy số khe hở là m = n + 1

Mối quan hệ giữa chiều rộng mương, chiều rộng thanh va khe hở như sau:Bs = n x s + (n +1) x b

Bs : là chiều rộng mương đặt song chắn rác, Bs = 350mmN: số thanh chắn rác

s: chiều rộng thanh chắn rác, s = 5mm