Giống như hầu hết các loại nước thải khác, nước thủy trong chế biến thủy sản cĩ chứa hỗn hợp các chất gây ơ nhiễm, hầu hết là chất hữu cơ. Vì các phân tích chi tiết đối với mỗi thành phần khơng cĩ tác dụng (hoặc gần như khơng thực hiện được) nên hầu hết các phân tích đều đo mức độ ơ nhiễm chung.
Mức độ ơ nhiễm của nước thải tùy thuộc vào sự cĩ mặt của một số yếu tố, nhưng quan trọng nhất là phương pháp chế biến là lồi thủy sản được chế biến. Nếu chỉ xem xét cùng một dạng hoạt động sản xuất, quy trình hoạt động của mỗi nhà máy, xí nghiệp cũng cĩ ảnh hưởng lớn đến đặc tính của nước thải.
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM
- - 2.7.3 Các thơng số hĩa lý
2.7.3.1 Độ pH
Độ pH tự nĩ khơng gây ơ nhiễm nhưng đĩng vai trị là một thơng số đặc trưng quan trọng cho biết mức độ nhiễm bẩn và xác định sự cần thiết phải điều chỉnh trước khi xử lý nước thải bằng sinh học. Nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp chế biến thủy sản ít khi cĩ tính axit, pH thường bằng 7 hoặc cĩ tính kiềm do quá trình phân hủy đạm và thải amoniac.
2.7.3.2 Hàm lƣợng chất rắn
Chất rắn tồn tại dưới hai dạng: hịa tan và lơ lửng. Dạng lơ lửng đáng quan tâm nhất vì một số nguyên nhân: nếu lắng động trong ống dẫn nước thải thì hiệu quả thải sẽ giảm; nếu lằng trong hồ chứa nước thải thì sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh vật đáy và chuỗi thức ăn; nếu nổi thì cường độ ánh sáng qua bề mặt giảm (do chúng cản ánh sáng qua nước) làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái.
2.7.3.3 Nhiệt độ
Trừ nước thải của quá trình nấu và khử trùng ở các nhà máy, xí nghiệp đồ hộp, nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp chế biến thủy sản khác cĩ nhiệt độ khơng cao hơn nhiệt độ mơi trường. Nhiệt độ của hồ chứa nước thải khơng được tăng quá 2 – 30C (vì nếu nhiệt độ tăng cao hơn nữa cĩ thể lám mất cân bằng quần thể, giảm lượng oxy hịa tan và do đĩ ảnh hưởng đến sự sống của một số lồi thủy sinh). Phải làm mát nước thải từ nhà máy, xí nghiệp làm đồ hộp nếu hồ chứa nước thải khơng đủ lớn để hạn chế nhiệt độ tăng khơng quá 30C.
2.7.3.4 Khử mùi
Nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp chế biến thủy sản cĩ mùi do các chất hữu cơ phân hủy tạo ra các loại hơi như amin, diamin và cĩ khi là amoniac. Nước thải đã tự hoại cĩ thể cĩ mùi hyđrounfun. Dấu hiệu của mùi rất quan trọng trong vịêc đánh giá
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM
- -
và chấp nhận hệ thống nước thải cũng như nhà máy xử lý nước thải. Mặc dù tương đối vơ hại nhưng mùi cĩ thể gây khĩ chịu và buồn nơn.
2.7.4 hàm lƣợng chất hữu cơ
Cĩ nhiều cách đo hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải. Thơng dụng nhất các các phương pháp xác định nhu cầu oxy, nhưng cũng cĩ thể dùng phương pháp đo carbon hữu cơ. Số liệu ước tính đầu tiên là lượng oxy cần thiết để ổn định hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải. Hai phương pháp phổ biến nhất là xác định nhu cầu oxy sinh hĩa và nhu cầu oxy hĩa học.
2.7.4.1 Nhu cầu oxy sinh hĩa (BOD)
Nhu cầu oxy sinh hĩa (cịn gọi là BOD) là phương pháp định lượng mức độ nhiễm bẩn bằng cách đo hàm lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hĩa các chất hữu cơ thơng qua quá trình trao đổi chất hiếu khí của khu hệ sinh vật. Trong nước thải nhà máy, xí nghiệp chế biến thủy sản, nhu cầu oxy thường xuất pháp từ 2 nguồn là: các hợp chất chứa carbon đĩng vai trị cơ chất cho các vi sinh vật hiếu khí và hợp chất chứa Nitơ thường cĩ trong nước thải chế biến thủy sản như: protein, peptit, amin dễ bay hơi.
2.7.4.2 Nhu cầu oxy hĩa học (COD)
Cĩ hai phương pháp xác định nhu cầu oxy hĩa học đều dựa trên quá trình oxy hĩa học của các tạp chất cĩ trong nước thải, đĩ là: oxy hĩa bằng permanganat (đơi khi cịn gọi là lượng oxy tiêu thụ) và oxy hĩa bằng ion đicrơmat. Oxy hĩa bằng permanganat là phương pháp chuẩn được sử dụng cho tới năm 1965, sau đĩ được thay thế bằng phương pháp đicrơmat.
2.7.4.3 Dầu và mỡ
Sự cĩ mặt của dầu và mỡ trong nước thải phụ thuộc chủ yếu vào quá trình chế biến (như đĩng hộp) và ít nhiều cũng phụ thuộc vào loại thủy sản được chế biến. Tuy nhiên, bao giờ cũng phải loại bỏ hết vì chúng nổi trên bề mặt làm ảnh hưởng đến quá
CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN Ở VIỆT NAM
- -
trình trao đổi oxy với nước và cũng làm mất mỹ quan. Dầu và mỡ cĩ thể bám vào các đường ống dẫn nước thải, dần dần làm giảm cơng suất của đường ống. Nĩi chung cĩ thể đo bằng cách chiết suất với dung mơi để tách dầu và mỡ ra khỏi nước thải.
2.7.4.4 Nitơ và phơtpho
Nitơ và phơtpho trong nước thải là 2 nguyên tố rất đáng quan tâm vì chúng là những chất dinh dưỡng. Nếu trong nước thải cĩ quá nhiều Nitơ và Phơtpho, tảo sẽ phát triển rất nhanh (hiện tượng tảo nở hoa) gây ảnh hưởng đến các lồi thủy sinh khác trong vùng nước.
Mặc dù Nitơ và Phơpho thường xuyên cĩ mặt trong nước thải chế biến thủy sản nhưng hàm lượng khơng đáng kể. Trong xử lý sinh học, nên duy trì lượng Nitơ và Phơtpho theo tỷ lệ 5:1 để phát triển sinh lượng.
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
CHƢƠNG 3
MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN 3.1 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC
Mục đích của phương pháp xử lý cơ học là tách các chất khơng hịa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.
3.1.1 Thiết bị tách rác
Thiết bị tách rác thơ: Nhằm giữ lại các vật rắn thơ như: rơm cỏ, gỗ mẫu, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ…. Các thiết bị tách rác thơ thường là song chắn rác hoặc lưới chắn rác.
Thiết bị lọc rác tinh:Thiết bị lọc rác tinh thường đặt sau thiết bị tách rác thơ, cĩ chức năng loại bỏ các tạp chất rắn cĩ kích cở nhỏ hơn, mịn hơn. Thiết bị lọc rác tinh thường cĩ dạng hình trống.
3.1.2 Bể lắng
Bể lắng là các loại bể, hố, giếng cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến, theo dịng ngang, theo dịng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh. Nước qua bể lắng dưới tác dụng của trọng lực của hạt cặn sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một số tạp chất khác.
Bể lắng thường được chia thành bể lắng cát và bể lắng bùn, cặn. Các loại bể lắng cát thơng dụng là bể lắng cát ngang, hố lắng cát đứng và bể lắng cát tiếp tuyến. Bể lắng bùn, cặn thường là bể lắng ngang hoặc bể lắng đứng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng bao gồm: khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng, tải trọng thủy lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc dịng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước dịng thải và kích thước bể lắng,…
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
3.1.3 Bể tách dầu mỡ
Nước thải của một xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lị mổ, xí nghiệp ép dầu thường cĩ lẫn dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước nổi lên trên mặt nước, một phần tan trong nước dưới dạng nhũ tương. Nước thải sau xử lý khơng cĩ lẫn dầu mỡ mới được phép thải vào nguồn tiếp nhận. Hơn nữa, nước thải cĩ lẫn dầu mỡ khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học sẽ làm bít các lỗ ở vật liệu lọc, ở màng lọc sinh học và cịn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aeroten.
3.1.4 Bể lọc cơ học
Được dùng trong quy trình xử lý nước thải để tách các tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước thải mà bể lắng khơng lắng được. Trong các loại phin lọc thường cĩ loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng tấm hoặc hạt. Vật liệu dạng tấm cĩ thể làm bằng thép cĩ đục lỗ hoặc lưới bằng thép khơng rĩ, nhơm, niken, đồng thau, các loại vải khác nhau (thủy tinh, bơng, len, sợi tổng hợp…). Tấm lọc cần cĩ trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, khơng bị nở và bị phá hủy bởi điều kiện lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than antracit, than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ.
Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và độ bền. Quá trình lọc cĩ thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất cao trước vật liệu lọc hoặc chân khơng sau lớp lọc.
Các phin lọc làm việc sẽ tách các phần tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khĩ lắng khỏi nước. Các phin lọc làm việc khơng hồn tồn dựa vào nguyên lý cơ học. Khi nước qua lớp lọc, dù ít hay nhiều cũng tạo ra lớp màng trên bề mặt các hạt vật liệu lọc. Màng này là màng sinh học. Do vậy, ngồi tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán ra khỏi nước, các màng sinh học cũng biến đổi các chất hịa tan trong nước thải nhờ quần thể vi sinh vật cĩ trong màng sinh học.
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc dần dần làm bít các khe hở của lớp lọc làm cho dịng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy. Trong quá trình làm việc, người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên và cho nước rửa đi từ dưới lên trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc.
Trong xử lý nước thải, thường dùng thiết bị lọc chậm, lọc nhanh, lọc kín, lọc hở. Ngồi ra cịn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân khơng, các máy vi lọc hiện đại. Đặc biệt là đã cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần túy là lọc cơ học thành lọc sinh học, trong đĩ vai trị của màng sinh học được phát huy nhiều hơn.
3.2 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ HĨA HỌC
Cơ sở của phương pháp xử lý hĩa học là các phản ứng hĩa học, các quá trình lý hĩa diễn ra giữa chất bẩn với hĩa chất cho thêm vào. Các phương pháp hĩa học là oxy hĩa, trung hịa, đơng keo tụ. Thơng thường các quá trình keo tụ thường đi kèm theo quá trình trung hịa hoặc các hiện tượng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hịa, phản ứng oxy hĩa khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại.
3.2.1 Trung hịa
Nước thải thường cĩ những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học, phải tiến hành trung hịa và điều chỉnh pH về giá trị thích hợp (pH = 6.5 – 8.5).
Trung hịa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm để trung hịa nước thải. Các chất hĩa học thường dùng để điều chỉnh pH được trình bày trong bảng 3.
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
Bảng 3: Các hĩa chất thƣờng dùng để điều chỉnh pH
Tên hĩa chất Cơng thức hĩa học Lƣợng*
Canxi cacbonat CaCO3 1 Canxi oxit CaO 0.56 Canxi hidroxit Ca(OH)2 0.74 Magie oxit MgO 0.403 Magie hidroxit Mg(OH)2 0.583 Vơi sống dolomit {CaO0.6MgO0.4} 0.497 Vơi tơi dolơmit {(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4} 0.677 Natri hidroxit NaOH 0.799 Natri cacbonat NaCO3 1.059 Axit sulfuric H2SO4 0.980 Axit clohydric HCL 0.720 Axit nitric HNO3 0.630
* lượng chất 1mg/l để trung hịa 1mg/l axit hoặc kiềm tính theo mgCaCO3/l
3.2.2 Keo tụ
Quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù cĩ kích thước lớn hơn 10-2mm, cịn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo khơng thể lắng được. Ta cĩ thể làm tăng kích cỡ của chúng nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để cĩ thể lắng được. Muốn vậy, trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, để liên kết chúng lại với nhau. Quá trình trung hịa điện tích các hạt được gọi là quá trình đơng tụ, cịn quá trình tạo thành các bơng lớn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ.
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
Các hạt lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Các hạt cĩ nguồn gốc từ silic và các hợp chất hữu cơ mang điện tích âm, các hạt hidroxit sắt và hidroxit nhơm mang điện tích dương. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện tích này sẽ liên kết lại với nhau thành các tổ hợp các phần tử, nguyên tử hay các ion tự do. Các tổ hợp này chính là các hạt bơng keo. Cĩ hai loại bơng keo: loại kị nước và loại ưa nước. Loại ưa nước thường ngậm thêm các phân tử nước cùng vi khuẩn, vi rút. Loại keo kị nước đĩng vai trị chủ yếu trong cơng nghệ xử lý nước nĩi chung và trong xử lý nước thải nĩi riêng.
Các chất đơng tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt, muối nhơm hoặc hỗn hợp của chúng.
Các muối sắt cĩ ưu điểm hơn so với các muối nhơm trong việc làm đơng tụ các chất lơ lửng của nước vì:
Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp
Khoảng pH tác dụng rộng hơn
Tạo kích thước và độ bền bơng keo lớn hơn
Cĩ thể khử được mùi khi cĩ H2S.
Nhưng muối sắt cũng cĩ nhược điểm: chúng tạo thành phức hịa tan làm cho nước cĩ màu.
Những chất kết lắng thành bùn và trong bùn cĩ chứa nhiều hợp chất khĩ tan. Việc sử dụng làm phân bĩn cần phải xem xét, cân nhắc, vì bùn này cĩ thể làm cho cây trồng khĩ tiêu hĩa.
3.2.3 Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng để loại hết các chất bẩn hịa tan trong nước mà các phương pháp xử lý sinh học hoặc các phương pháp xử lý khác khơng loại bỏ được
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRONG NGÀNG CƠNG NGHIỆP THỦY SẢN
với hàm lượng rất nhỏ. Thơng thường đây là các loại các hợp chất hịa tan cĩ độc tính cao hoặc các chất cĩ mùi rất khĩ chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, một số chất hỗn hợp hoặc các chất thải trong sản xuất. Trong số này, than đá được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính cĩ hai loại: dạng bột và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ. Các chất hữu cơ kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn cĩ trong nước. Phương pháp này cĩ thể hấp phụ được 58 – 96% các chất hữu cơ và màu.
3.2.4 Tuyển nổi
Tuyển nổi là quá trình hĩa lý phức tạp. Trong đĩ các phần tử cĩ bề mặt kị nước sẽ cĩ khả năng kết dính vào bọt khí. Khi các bọt khí và các phần tử phân tán cùng chuyển động trong nước, các phân tử này sẽ bám trên bề mặt các bọt khí và nổi lên. Những phân tử nào khơng cĩ khả năng kết dính với bọt khí thì chúng sẽ ở lại trong nước.
Cơ sở của quá trình tuyển nổi:
Thực chất của quá trình tuyển nổi là kết dính các phân tử chất bẩn với bề mặt phân chia giữa khí và nước.
Trong nước, các phân tử chất bẩn chỉ dính bám vào bề mặt bọt khí khi chúng khơng hoặc kém bị tẩm ước đối với nước. Khả năng tẩm ước của một số chất lỏng tùy thuộc vào độ phân cực của chúng.
Những chất kỵ nước là những chất cĩ cấu tạo phân tử theo kiểu khơng phân cực và do đĩ khơng cĩ khả năng hydrat hĩa. Chúng cĩ độ ẩm nhỏ nhất và do đĩ sẽ dễ tuyển