›
›

Khóa luận Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải sản xuất nước mắm và đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải của công ty cổ phần dịch vụ thủy sản Cát Hải - Nguyễn Thị Kim Dung

pdf 72 trang huongle 1350
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải sản xuất nước mắm và đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải của công ty cổ phần dịch vụ thủy sản Cát Hải - Nguyễn Thị Kim Dung", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_mot_so_yeu_to_anh_huong_den_hieu_suat_x.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải sản xuất nước mắm và đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải của công ty cổ phần dịch vụ thủy sản Cát Hải - Nguyễn Thị Kim Dung

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Thị Kim Dung Sinh viên : Lê Thị Thúy Vân HẢI PHÒNG - 2012
  2. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU SUẤT XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT NƢỚC MẮM VÀ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN DỊCH VỤ THỦY SẢN CÁT HẢI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Thị Kim Dung Sinh viên : Lê Thị Thúy Vân HẢI PHÒNG - 2012 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 1
  3. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân Mã số: 120868 Lớp: MT1202 Ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Tên đề tài: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất nƣớc mắm và đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải của công ty cổ phần dịch vụ thủy sản Cát Hải Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 2
  4. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 3
  5. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 4
  6. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Nội dung hƣớng dẫn: Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên: Học hàm, học vị: Cơ quan công tác: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 5
  7. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nội dung hƣớng dẫn: Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN Sinh viên Người hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 6
  8. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: 2. Đánh giá chất lƣợng của khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu ): Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 7
  9. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn (ghi cả số và chữ): Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 Cán bộ hướng dẫn (họ tên và chữ ký) Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 8
  10. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Nguyễn Thị Kim Dung đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn tới các Thầy Cô trong ban lãnh đạo nhà trƣờng, phòng Quản lý khoa học và đối ngoại, các thầy cô trong Bộ môn kỹ thuật Môi trƣờng đã tạo điều kiện giúp đỡ cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Vì khả năng và sự hiểu biết còn có hạn nên đề tài của em không tránh khỏi sự sai sót. Vậy em kính mong các Thầy Cô góp ý để đề tài của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 9
  11. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Một vài nét về sản xuất nƣớc mắm 2 1.2. Quy trình sản xuất nƣớc mắm 3 ủa quá trình sản xuất nƣớc mắm 3 1.2.2. Một số phƣơng pháp chế biến 3 1.2.2.1. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cổ truyền 4 1.2.2.2. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cải tiến 6 1.2.2.3. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng hóa học 6 1.2.2.4. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng vi sinh vật 7 1.3. Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng của nƣớc thải sản xuất mắm 8 1.3.1. Ô nhiễm không khí 9 1.3.2. Chất thải rắn 9 1.3.3. Các công đoạn phát sinh ô nhiễm 10 1.4. Các công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 10 1.4.1. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp cơ học. 11 1.4.2. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hoá học. 12 1.4.3. Phƣơng pháp hoá lý 13 1.4.4. Phƣơng pháp sinh học 16 1.4.4.1. Phƣơng pháp sinh học kỵ khí 17 1.4.3.2. Phƣơng pháp xử lý sinh học hiếu khí 19 1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải 20 1.5.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy yếm khí 20 1.5.1.1. Điều kiện yếm khí 20 1.5.1.2. Nhiệt độ 20 1.5.1.3. Thời gian ủ 20 1.5.1.4. Độ pH 20 1.5.1.5. Chất độc 20 1.5.1.6. Độ ẩm 20
  12. 1.5.1.7. Thành phần dinh dƣỡng 21 1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy hiếu khí 21 1.5.2.1. Ảnh hƣởng của khuấy trộn 21 1.5.2.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ 21 1.5.2.3. PH 21 1.5.2.4. Kim loại nặng 21 1.5.2.5. Nhu cầu oxy 22 1.5.2.6. Chất dinh dƣỡng 22 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 23 2.1 Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu 23 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.1.2. Mục đích nghiên cứu 23 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 23 2.2.1. Phƣơng pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu tại hiện trƣờng 23 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích phòng thí nghiệm 23 2.2.2.1. Xác định COD bằng phƣơng pháp Kali dicromat 23 2.2.2.2. Đo pH 26 2.2.2.3. Xác định amoni bằng phƣơng pháp trắc quang 26 2.2.2.4. Xác định độ mặn của mẫu nƣớc thải bằng phƣơng pháp chuẩn độ với AgNO3 29 2.2.2.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng MLSS 29 2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 30 2.2.3.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý trong giai đoạn yếm khí 30 2.2.3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý trong giai đoạn hiếu khí 31 2.2.3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của PAC và chất trợ keo đến hiệu suất khử COD 32 2.2.3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nƣớc rửa chai đến hiệu suât khử COD và amoni 33 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện ủ yếm khí 34
  13. 3.1.1. Ảnh hƣởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm 34 3.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải 36 3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng trong giai đoạn hiếu khí 37 3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lƣu và nồng độ bùn hoạt tính đến hiệu + suất xử lý COD, NH4 37 3.2.2. Ảnh hƣởng của tốc độ sục khí 41 3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến hiệu suất khử COD 43 3.2.4. Ảnh hƣởng của nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải đến hiệu suất khử COD 44 3.3. Kết quả khảo sát điều kiện tối ƣu PAC và A101 45 3.3.1. Đối với chất keo tụ PAC 45 3.3.2. Đối với chất trợ keo tụ A101 46 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng nƣớc rửa chai 47 3.4.1. Kết quả hiệu quả xử lý của hệ thống khi không tách dòng nƣớc rửa chai 48 3.4.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hệ thống khi tách riêng nƣớc rửa chai 48 3.5. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 49 3.5.1. Cơ sở để lựa chọn công nghệ sản xuất 49 3.5.2. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 50 3.5.2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ 50 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
  14. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Công thức làm mắm ở một số nước châu Á 2 Bảng 2.1: Bảng thể tích các dung dịch sử dụng để xây dụng đường chuẩn COD 24 Bảng 2.2: Số liệu đường chuẩn COD 25 + Bảng 2.3: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng đường chuẩn NH4 27 + Bảng 2.4: Bảng kết quả xác định đường chuẩn NH4 28 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm tới hiệu suất xử lý COD 34 + Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải tới hiệu quả khử COD, NH4 36 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD 38 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu + suất xử lý NH4 40 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí 42 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ muối của nước thải dòng vào 43 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ COD 44 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ PAC đến hiệu quả xử lý COD nước thải 45 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ chất trợ keo A101 đến hiệu quả xử lý nước thải 46 Bảng 3.10: Kết quả phân tích mẫu nước rửa chai 48 + Bảng 3.11: Hiệu quả xử lý COD và NH4 khi không tách dòng nước rửa chai 48 + Bảng 3.12: Hiệu quả xử lý COD và NH4 khi tách riêng dòng nước rửa chai . 49
  15. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến sản phẩm nước mắm cổ truyền 5 Hình 1.2: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm cải tiến 6 Hình 1.3: Sơ đồ quy trình chế biến nước mắm bằng hóa học 7 Hình 1.4: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm bằng phương pháp vi sinh vật 8 Hình 1.5: Quy trình sản xuất nước mắm và các dòng thải của nó 10 Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn COD 25 + Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn NH4 28 Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm tới hiệu suất xử 35 Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất khử COD của nước thải 36 Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian lưu và nồng bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD 39 Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu + suất xử lý NH4 41 Hình 3.5: Ảnh hưởng của độ mặn của nước thải đến hiệu quả xử lý COD 43 Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ COD ban đầu của nước thải đến hiệu quả xử lý 44 Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ PAC đến hiệu quả xử lý nước thải 45 Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất trợ keo A101 đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải 47 Hình 4.1: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải sản suất nước mắm 50
  16. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT COD : Nhu cầu oxi hóa học BOD : Nhu cầu oxi sinh hóa MLSS : Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng PAC : Poli nhôm clorua A101 : Chất trợ keo tụ Apchemfloc KHP : Kali hydro phtalat
  17. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU Ô nhiễm môi trƣờng là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan tâm, ô nhiễm môi trƣờng không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính còn là do hoạt động sống của con ngƣời gây ra. Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trƣờng ngày càng trở nên nghiêm trọng, đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trƣờng mà không đƣợc xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống nhân loại trên toàn cầu. Việt Nam chúng ta đã và đang rất chú trọng đến việc cải tạo môi trƣờng và ngăn ngừa ô nhiễm. Vì vậy, để ngăn chặn sự ô nhiễm trƣớc tiên phải xử lý các nguồn gây ô nhiễm thải vào môi trƣờng, ví dụ nhƣ các nhà máy, xí nghiệp, các khu thƣơng mại trong quá trình hoạt động và sản xuất phát sinh ra chất thải phải đƣợc xử lý triệt để. Trong đó, xử lý nƣớc thải là một trong những yêu cầu cấp thiết ở nƣớc ta. Theo một vài thống kê hiện nay trên cả nƣớc hầu hết các doanh nghiệp, nhà máy đều có hệ thống xử lý nƣớc thải. Điểm mấu chốt ở đây là đa số các hệ thống xử lý nƣớc thải của các nhà máy do nguyên nhân nào đó hiệu quả xử lý chƣa tốt. Vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc do sản xuất nƣớc mắm cũng là vấn đề đƣợc các nhà quản lý môi trƣờng quan tâm. Nƣớc thải sản xuất mắm có nồng độ chất hữu cơ và nồng độ muối khá cao làm ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sự phát triển của các vi sinh vật và các cây thuỷ sinh trong nƣớc, cũng nhƣ ảnh hƣởng tới môi trƣờng và các động vật sống xung quanh. Để góp phần vào việc tìm ra giải pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải sản xuất nƣớc mắm em chọn đề tài: “ Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất nƣớc mắm và đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải của Công ty cổ phần dịch vụ thủy sản Cát Hải ”. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 1
  18. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Một vài nét về sản xuất nƣớc mắm Nƣớc mắm là một sản phẩm của thịt cá ngâm dầm trong nƣớc muối mặn, phân giải dần từ protein phức tạp đến protein đơn giản và dừng lại ở giai đoạn tạo thành amino axit nhờ tác dụng của enzim có sẵn trong thịt cá và ruột cá làm cho nƣớc mắm có mùi và vị đặc trƣng. Đây là sản phẩm của nhiều quá trình phức tạp gồm quá trình đạm hóa, quá trình phân giải đƣờng trong cá thành axit, quá trình phân hủy một phần amino axit dƣới tác dụng của vi khuẩn có hại, tiếp tục bị phân hủy thành những hợp chất đơn giản nhƣ amin, amoniac, cacbonic hydrosunfua Nƣớc mắm đƣợc sản xuất từ cá và muối không chỉ đƣợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam mà còn đƣợc ƣa chuộng ở nhiều nƣớc khác trên thế giới. Đặc biệt nƣớc mắm đƣợc sản xuất ở hầu hết các nƣớc Châu Á. Mỗi nƣớc có kiểu sản xuất khác nhau tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng và giá trị cảm quan khác nhau. Bảng 1.1: Công thức làm mắm ở một số nước châu Á Nƣớc mắm Điều kiện và thời gian lên men Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối + gạo lên men Nhật Bản Thời gian lên men: 6 tháng Hàn Quốc Tỷ lệ 4 : 1 = Cá : Muối ( 6 tháng ) Việt Nam Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 4-12 tháng ) Thái Lan Tỷ lệ 5 : 1 = Cá : Muối ( 5-12 tháng ) Tỷ lệ 5 : 1 – 3 : 1 = Cá : Muối + đƣờng + me ( 3-12 Malaysia tháng) Philippin Tỷ lệ 3 : 1 – 3 : 2 = Cá : Muối ( 3-12 tháng ) Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 2
  19. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.2. Quy trình sản xuất nƣớc mắm 1.2.1. ủa quá trình sản xuất nƣớc mắm ủ Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá nhờ hệ Enzym proteaza Pepton Polypeptit Axit amin Quá trình thủy phân protein đến axit amin là một quá trình rất phức tạp. Đặc hiệu của enzym peptidaza chỉ tác dụng lên mối nối liên kết peptit để thủy phân nối liên kết này: H2O - CO - NH - - COOH + -NH2 Peptidaza Sự tham gia của enzym trong quá trình thủy phân theo cơ chế xúc tác: E + S ES E + P Với: E: enzym S: cơ chất ES: hợp chất trung gian giữa enzym và cơ chất P: sản phẩm Sản phẩm chủ yếu của quá trình phân giải protein là axit amin và các peptit cấp thấp. 1.2.2. Một số phƣơng pháp chế biến [ 7 ] - Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cổ truyền - Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cải tiến - Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng hóa học - Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng vi sinh vật Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 3
  20. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.2.2.1. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cổ truyền a. Nguyên lý: Có 3 phƣơng pháp chế biến chƣợp cổ truyền * Phƣơng pháp đánh khuấy: - Cho muối nhiều lần. - Cho nƣớc lã - Đánh khuấy liên tục * Phƣơng pháp gài nén: - Cho muối một lần hoặc nhiều lần - Không cho nƣớc lã - Gài nén và không đánh khuấy * Phƣơng pháp hỗn hợp: - Kết hợp giữa 2 phƣơng pháp gài nén và đánh khuấy. - Lúc đầu thực hiện phƣơng pháp gài nén. - Sau đó thực hiện phƣơng pháp đánh khuấy Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 4
  21. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP b. Quy trình sản xuất Cá + muối D ị ch cá Ủ ( 2 ngày ) Lên men ( 6 – 12 tháng ) Chƣợp chín Chiết rút Nƣớc mắm cốt Xƣơng + thịt chƣa thoái hóa Lên men lần 2 ( 6 – 12 tháng ) Dịch nƣớc mắm Nƣớc muối, nƣớc biển Bã sau chiết rút Bã Lên men nhiều lần Dịch nƣớc mắm Phối trộn 200 g muối/l 14 – 18 h N/l Nƣớc mắm thành phẩm Axit amin 40 – 60 g/l Chất dễ bay hơi ( axit béo dễ bay hơi, metyl ceton ) Hình 1.1: Sơ đồ qui trình công nghệ chế biến sản phẩm nước mắm cổ truyền Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 5
  22. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.2.2.2. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm cải tiến a. Đặc điểm: Tận dụng nguồn nguyên liệu cá đáy và cá nổi do : - Cá đáy có chất lƣợng kém, chƣợp khó làm nên sử dụng phƣơng pháp đánh khuấy rút ngắn thời gian chế biến càng nhanh càng tốt. - Cá nổi do có chất lƣợng tốt nên sử dụng phƣơng pháp gài nén có bổ sung thêm thính nhằm tăng hƣơng vị của nƣớc mắm. b. Quy trình sản xuất Nguyên liệu Phân loại Cá đáy Cá nổi Đánh khuấy Gài nén Chƣợp chín Chƣ ợp chín Kéo rút Nƣớc mắm Hình 1.2: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm cải tiến 1.2.2.3. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng hóa học a. Nguyên lý Sử dụng hóa chất (HCl, H2SO4, Na2CO3, NaOH) để thủy phân protein thịt cá thành các axit amin. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 6
  23. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP b. Quy trình sản xuất Nguyên liệu Xử lý Ngâm Thủy phân Trung hòa Lọc và điều chỉnh chất lƣợng Bã Thành phẩm Thức ăn gia súc Hình 1.3: Sơ đồ quy trình chế biến nước mắm bằng hóa học Nguyên liệu: các loài thủy sản có đạm nhƣ tôm, cua, cá, nghêu, sò và nƣớc muối cá cũ đƣợc làm sạch. Sau đó ngâm trong dung dịch HCl thời gian một tuần, nồng độ axit sử dụng là HCl 7N thỉnh thoảng đánh khuấy tạo cho nƣớc mắm có màu sắc đẹp và thủy phân một phần protein trong cá. Thủy phân cá sử dụng những kiệu, lu có ống sinh hàn đồng thời có thiết bị đánh khuấy để tránh cháy khét. Sau quá trình thủy phân sử dụng Na2CO3 để trung hòa. Sau thủy phân và trung hòa sản phẩm sẽ là dịch cá lẫn bã, cần lọc và điều chỉnh chất lƣợng. 1.2.2.4. Phƣơng pháp chế biến nƣớc mắm bằng vi sinh vật a. Nguyên lý Sử dụng hệ enzym protease trong nấm mốc aspergilus oryzea để thủy phân protein thịt cá thành các axit amin ở điều kiện nhiệt độ và môi trƣờng thích hợp. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 7
  24. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP b. Quy trình sản xuất Nguyên liệu Xử lý Thủy phân Nƣớc lọc Lọc Dịch thủy phân Sản phẩm Hình 1.4: Sơ đồ qui trình chế biến nước mắm bằng phương pháp vi sinh vật Trƣớc hết cá phải rửa sạch bùn, đất, tạp chất, cá to phải cắt nhỏ. Quá trình thủy phân cá thực hiện nhờ nấm mốc. Nấm mốc yêu cầu tốc độ sinh trƣởng và phát triển nhanh, hình thái khuẩn ty to và mập. Tỉ lệ giữa nấm mốc và cá từ 3 - 4% tính theo chế phẩm mốc thô và cá xay nhỏ trộn với mốc. Nƣớc cho vào 5 - 10% để vừa đủ ngấm nấm mốc, giúp men hoạt động tốt, nhiệt độ thủy phân 37 - 41oC, thời gian 10 - 15 ngày chƣợp sẽ chín. Lƣợng muối cho vào 4 - 6% so với khối lƣợng cá. Cá sau khi lên men với nấm mốc sẽ đƣợc lọc. Nƣớc lọc và nƣớc rửa bã bằng 30% so với khối lƣợng cá. Sau đó đun sôi nhỏ lửa có tác dụng khử mùi, vi sinh vật, chất bẩn. Thêm muối vào để đạt đến độ mặn nƣớc chấm và kéo rút dịch. 1.3. Vấn đề ô nhiễm môi trƣờng của nƣớc thải sản xuất mắm - Nƣớc thải từ quá trình ủ lên men: là nƣớc vệ sinh các thiết bị lên men, thùng chứa đƣờng ống, sàn nhà xƣởng Có chứa bã men và các chất hữu cơ Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 8
  25. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Nƣớc thải từ quá trình chƣợp: là nƣớc vệ sinh thiết bị chứa bã, hàm lƣợng chất hữu cơ cao. - Nƣớc thải rửa dụng cụ sau quá trình nấu: chủ yếu là nƣớc vệ sinh thùng, chứa bể chứa, sàn nhà - Nƣớc thải sinh hoạt của cán bộ công nhân: Trong công nghệ sản xuất nƣớc mắm, nguyên liệu chủ yếu là cá và muối vì vậy nƣớc thải sản xuất có đặc điểm nổi bật là có độ mặn cao. Trong nƣớc thải chứa nhiều chất hữu cơ, COD, BOD. Các chất hữu cơ trong nƣớc thải dễ bị phân hủy sinh học, khi xả vào nguồn nƣớc sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc, gây ảnh hƣởng tới sự phát triển của tôm, cá, giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc, dẫn đến giảm chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt và công nghiệp. 1.3.1. Ô nhiễm không khí Khí thải của các nhà máy sản xuất nƣớc mắm phát ra từ mùi hôi tanh của các nguyên liệu thủy sản, từ nấu mắm, ủ Môi trƣờng không khí tại các cơ sở chế biến nƣớc mắm đang bị ô nhiễm nặng bởi các mùi hôi của các phế liệu và chất thải thủy sản bị thối rữa, các chất gây mùi hôi nhƣ: H2S, NH3, CH4, mecaptan Khi ngửi phải các mùi này làm kích thích đƣờng hô hấp, gây đau đầu, viêm kết mạc mất ngủ Với nồng độ cao chúng làm cản trở sự vận chuyển oxi, làm hại các mô thần kinh, có thể gây tử vong. Ngoài ra các hoạt động chế biến nƣớc mắm còn gây ra tiếng ồn và khói bụi lơ lửng do máy nghiền, máy phát điện, máy bơm và bụi than lò nấu song ở mức độ không đáng kể. 1.3.2. Chất thải rắn Chất thải rắn chủ yếu là lƣợng bã chƣợp sau quá trình ủ chƣợp.Tuy nhiên hiện nay bã chƣợp thƣờng đƣợc xử lý và bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh hoặc thức ăn gia súc, gia cầm. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 9
  26. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Ngoài bã chƣợp còn có bao bì, chai lọ vỡ, hỏng và chất thải sinh hoạt của công nhân tuy nhiên với lƣợng không nhiều. 1.3.3. Các công đoạn phát sinh ô nhiễm [ 7 ] Cá + Muối Nƣớc rửa dụng cụ, Khuấy đảo ủ, lên men chất thải rắn Chƣợp Nƣ ớc rửa dụng cụ, mùi Vận chuyển Nƣớc mắm cốt Đóng Chiết chai Phối Đóng Bã trộn chai Nƣớc rửa Nấu dụng cụ Đóng Lọc Nƣớc mắm chai Bã Hình 1.5: Quy trình sản xuất nước mắm và các dòng thải của nó 1.4. Các công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm Do đặc thù của công nghệ, nƣớc thải sản xuất mắm chứa tổng hàm lƣợng chất rắn TS, chất rắn lơ lửng, BOD, COD cao. Vì vậy khi chọn phƣơng pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố nhƣ lƣợng nƣớc thải, đặc tính nƣớc thải, Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 10
  27. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về nguyên lý xử lý, nƣớc thải sản xuất mắm có thể áp dụng các phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp cơ học. - Phƣơng pháp hóa học. - Phƣơng pháp hóa lý. - Phƣơng pháp sinh học. 1.4.1. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp cơ học. [ 4 ] Thƣờng đƣợc áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình đƣợc xem nhƣ bƣớc đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nƣớc nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy thuộc vào kích thƣớc, tính chất hóa lý, hàm lƣợng cặn lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và mức độ làm sạch mà có thể sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, lắng dƣới tác dụng của lực ly tâm, trọng trƣờng, lọc và tuyển nổi. Xử lý cơ học nhằm mục đích - Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thƣớc lớn nhƣ nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ ra khỏi nƣớc thải. - Loại bỏ cặn nặng nhƣ sỏi, thủy tinh, cát - Điều hòa lƣu lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải. - Nâng cao chất lƣợng và hiệu quả của các bƣớc xử lý tiếp theo. a. Song chắn rác Song chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện chữ nhật hoặc hình bầu dục. Song chắn rác đƣợc chia làm 2 loại, loại di động và loại cố định. Và đƣợc đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hƣớng dòng chảy. Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thƣớc lớn ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác b. Lƣới chắn rác Để khử các chất lơ lửng có kích thƣớc nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thƣờng sử dụng lƣới lọc có kích thƣớc lỗ từ 0,5 – 1mm. Khi thanh trống quay, thƣờng Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 11
  28. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP với vận tốc 0,1 đến 0,5 m/s, nƣớc thải thƣờng lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đƣờng ống dẫn nƣớc vào. Các vật thải đƣợc cào ra khỏi mặt lƣới bằng hệ thống cào. c. Bể điều hòa Do đặc điểm của công nghệ sản xuất một số ngành công nghiệp, lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải thƣờng không đều theo các giờ trong ngày. Sự dao động lớn về lƣu lƣợng này sẽ ảnh hƣởng không tốt đến các giai đoạn xử lý tiếp theo. Để duy trì dòng thải vào công trình xử lý ổn định, khắc phục đƣợc những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lƣu lƣợng của nƣớc thải và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học ngƣời ta thiết kế bể điều hòa. Bể điều hòa đƣợc phân loại nhƣ sau: - Bể điều hòa lƣu lƣợng. - Bể điều hòa nồng độ. - Bể điều hòa cả lƣu lƣợng và nồng độ. 1.4.2. Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hoá học. Các phƣơng pháp hóa học xử lý nƣớc thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phƣơng pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Ngƣời ta sử dụng các phƣơng pháp hóa học để khử các chất hòa tan trong các hệ thống khép kín. Đôi khi phƣơng pháp này đƣợc dùng để xử lý sơ bộ trƣớc khi xử lý sinh học hay công đoạn cuối để thải vào nguồn. a. Phƣơng pháp trung hòa [ 1 ] Nƣớc thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần đƣợc trung hòa đƣa pH về khoảng 6,5 – 7,5 trƣớc khi thải vào nguồn nƣớc hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Nguyên tắc chung là thực hiện một phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ. Tùy vào hoàn cảnh cụ thể có thể dùng các tác nhân phản ứng thích hợp và thực hiện việc trung hòa bằng các cách sau: - Trộn lẫn nƣớc thải axit với nƣớc thải kiềm - Bổ sung các tác nhân phản ứng Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 12
  29. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Lọc nƣớc axit đi qua lớp vật liệu có tác dụng trung hòa - Hấp thụ khí axit bằng dung dịch kiềm hoặc hấp thụ khí amoniac bằng axit b. Phƣơng pháp oxy hóa và khử Phương pháp oxy hoá [ Adel Al – Kdasl et al. 2004 ] Oxy hoá là một phƣơng pháp hoá học rất cần thiết để xử lý các hợp chất độc hại, khó phân huỷ. Đây là phƣơng pháp có khả năng phân huỷ triệt để những chất hữu cơ có cấu trúc bền, độc tính cao, chƣa bị loại bỏ hoàn toàn bởi quá trình keo tụ và không dễ bị oxy bởi các chất oxy hoá thông thƣờng, cũng nhƣ không hoặc ít bị phân huỷ bởi vi sinh vật. Nguyên tắc của phƣơng pháp này là dựa trên hoạt động của gốc tự do OH Gốc này có độ hoạt động cao, thế oxy hoá 2.80 V, chỉ đứng sau Flo (thế oxy hoá là 3.03 V), phản ứng không chọn lọc, tốc độ phản ứng rất nhanh. Một số . tác nhân tạo OH bao gồm: Ozon – O3, hiđropeoxit – H2O2, tia UV, UV/TiO2, tác 2+ nhân Fentơn (H2O2 + Fe ) Cơ chế của phản ứng oxy hoá liên quan đến gốc hyđroxy là tác nhân oxy hoá mạnh, nên hiệu quả và tốc độ xử lý rất cao. Hoạt tính cao và độ chọn lọc thấp của phản ứng tạo điều kiện để phƣơng pháp này có thể sử dụng xử lý nƣớc thải có nồng độ chất hữu cơ cao. Một ƣu điểm khác của phƣơng pháp oxy hoá là tạo ra ít sản phẩm phụ gây độc hại cho môi trƣờng. Phương pháp khử [ 3 ] Phƣơng pháp làm sạch nƣớc thải bằng quá trình khử đƣợc áp dụng trong các trƣờng hợp khi nƣớc thải chứa các chất dễ bị khử. Phƣơng pháp này đƣợc dùng rộng rãi để tách các hợp chất thủy ngân, crom, asen ra khỏi nƣớc thải. 1.4.3. Phƣơng pháp hoá lý [ 4 ] Cơ chế của phƣơng pháp hóa lý là đƣa vào nƣớc thải một chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập hợp chất bẩn trong nƣớc thải và có khả năng loại chúng ra khỏi nƣớc thải dƣới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 13
  30. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Các phƣơng pháp hóa lý thƣờng sử dụng để khử nƣớc thải là phƣơng pháp keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi a. Quá trình keo tụ tạo bông [ 4 ] Trong quá trình lắng cơ học chỉ tách đƣợc các hạt chất rắn huyền phù có kích thƣớc lớn ≥ 10-2 mm, còn các hạt nhỏ hơn dạng keo không thể lắng đƣợc. Ta có thể làm tăng kích cỡ các hạt nhờ tác dụng tƣơng hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng đƣợc. Muốn vậy trƣớc hết cần trung hòa điện tích của chúng, tiếp đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích của các hạt đƣợc gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ là quá trình keo tụ. Chất keo tụ là chất đƣợc dùng để tách các hạt huyền phù kích thƣớc nhỏ có trong nƣớc thải. Các hạt mang điện tích có thể đƣợc tách khỏi nƣớc bằng cách keo tụ chúng thành bông dễ sa lắng. Các chất keo tụ thƣờng đƣợc chia làm hai loại chất keo tụ có nguồn gốc vô cơ và các polime hữu cơ. Các chất keo tụ truyền thống thƣờng đƣợc dùng là muối nhôm, muối sắt, vôi sống hoặc hỗn hợp của chúng. Quá trình này thƣờng đƣợc áp dụng để khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng và vi sinh vật. Khi cho chất keo tụ vào nƣớc thô chứa cặn lắng chậm (hoặc không lắng đƣợc), các hạt mịn kết hợp lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn và nặng, các bông cặn này có thể tự tách ra khỏi nƣớc bằng lắng trọng lực. Trong quá trình keo tụ ngƣời ta còn sử dụng chất trợ keo tụ để tăng tốc độ keo tụ, tốc độ sa lắng, tốc độ nén ép các bông keo và đặc biệt để giảm lƣợng chất keo tụ. Các chất keo tụ thƣờng dùng là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, NaAlO2. Trong số này phổ biến nhất là Al2(SO4)3 vì chất này hòa tan tốt vào nƣớc, giá rẻ và hiệu quả keo tụ cao ở pH = 5 – 7,5. Muối sắt thƣờng là Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 có khoảng pH tối ƣu rộng hơn muối nhôm (từ 6 – 10), tác dụng tốt ngay ở nhiệt độ thấp, có thể Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 14
  31. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP khử đƣợc mùi vị khi có H2S nhƣng có tính axit mạnh hơn muối nhôm nên tiêu thụ kiềm nhiều hơn và có tính ăn mòn cao hơn. Ngoài ra, chúng có khả năng tạo phức tan có màu qua phản ứng của cation sắt với một số hợp chất hữu cơ. Poly Aluminium Chloride: ( PAC) Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dƣới dạng polime vô cơ là poli nhôm clorua (polime aluminium chloride), thƣờng viết tắt là PAC (hoặc PACl). Hiện nay, ở các nƣớc tiên tiến, ngƣời ta đã sản xuất PAC với lƣợng lớn và sử dụng rộng rãi để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nƣớc sinh hoạt và đặc biệt là xử lí nƣớc thải. Tính chất: PAC có công thức tổng quát là [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m ( trong đó m ≤ 10, n ≤ 5). PAC thƣơng mại ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm, dễ tan trong nƣớc và kèm theo sự tỏa nhiệt, dung dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút thấm. Ƣu điểm: - Hiệu quả keo tụ và lắng cao gấp 4 – 5 lần so với chất keo tụ khác. Tan trong nƣớc tốt và nhanh, ít làm biến động độ pH của nƣớc lên không cần dùng NaOH để xử lý và do đó ít ăn mòn thiết bị hơn. - Không làm đục nƣớc khi dùng thừa hoặc thiếu. - Không cần ( hoặc dùng rất ít ) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng - Nồng độ nhôm dƣ trong nƣớc nhỏ hơn so với khi dùng phèn nhôm sunfat. - Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng tốt hơn. 2- - Không làm phát sinh hàm lƣợng SO4 trong nƣớc thải sau khi xử lý là loại có độc tính đối với vi sinh vật. Nhƣợc điểm: - Do PAC có hiệu quả rất mạnh ở liều lƣợng thấp lên việc cho quá PAC sẽ gây hiện tƣợng tái ổn định hệ keo. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 15
  32. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chất trợ keo tụ Tác dụng: Để tăng hiệu quả quá trình keo tụ nhằm tạo các bông lớn dễ lắng ngƣời ta sử dụng thêm các chất trợ keo tụ. Đây là các chất cao phân tử tan trong nƣớc và dễ phân ly thành ion, tạo cầu nối giữa 2 hay nhiều hạt huyền phù, giúp hình thành các bông cặn lớn và dễ lắng. Phân loại: Tùy thuộc vào các nhóm ion phân ly mà ta có thể sử dụng các chất trợ keo khác nhau: C – Cationic: Khi tan trong nƣớc phân tử polime tích điện dƣơng. A – Anionic: Khi tan trong nƣớc phân tử polime tích điện âm. N – Nionic: khi tan trong nƣớc phân tử polime không tích điện. Việc sử dụng chất trợ keo sẽ làm giảm hàm lƣợng chất keo tụ, giảm thời gian của quá trình keo tụ và tăng vận tốc lắng của bông keo.Tùy thuộc vào đặc điểm của dòng thải nhƣ pH, độ đục, độ kiềm mà chọn chất trợ keo cho phù hợp sao cho đạt hiệu suất xử lý cao nhất. Các chất trợ keo thƣờng dùng là A101, C101, N508 Có tác dụng bổ sung thêm vào nƣớc thải các cation và anion nhằm tăng hiệu quả quá trình keo tụ. 1.4.4. Phƣơng pháp sinh học [ 1 ] Phƣơng pháp sinh học đƣợc ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nƣớc thải cũng nhƣ một số chất vô cơ nhƣ H2S, sunfit, amoni, Nito dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất để làm thức ăn. Một cách tổng quát, phƣơng pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại: - Phƣơng pháp kị khí sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 16
  33. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Phƣơng pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nƣớc thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn chính nhƣ sau: - Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật. - Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào. - Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lƣợng và tổng hợp tế bào mới. Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lƣợng các tạp chất và mức độ ổn định của lƣu lƣợng nƣớc thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hƣởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thủy động, hàm lƣợng oxy trong nƣớc thải, nhiệt độ, pH, dinh dƣỡng và các yếu tố vi lƣợng. 1.4.4.1. Phƣơng pháp sinh học kỵ khí [ 6 ] Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phƣơng trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễu đơn giản nhƣ sau: Vi sinh vật Chất hữu cơ ——————> CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử - Giai đoạn 2: axit hóa - Giai đoạn 3: axetat hóa - Giai doạn 4: metan hóa. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 17
  34. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử nhƣ protein, chất béo, cacbohydrat, cellulo, lignin, trong giai đoạn thủy phân, sẽ đƣợc cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành axit amin, cacbohydrat thành đƣờng đơn, và chất béo thành các axit béo. Trong giai đoạn axit hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại đƣợc tiếp tục chuyển hóa thành axit axetic, H2 và CO2. Các axit béo dễ bay hơi chủ yếu là axit axetic, axit propionic và axit lactic. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rƣợu đơn giản khác cũng đƣợc hình thành trong quá trình cắt mạch cacbohydrat. Vi sinh vật chuyển hóa metan chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định nhƣ CO2 + H2, format, axetat, methanol, methylamin, và CO. Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành: - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng nhƣ quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nƣớc đi từ dƣới lên. - Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng dính bám nhƣ quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process). Ƣu điểm: - Quá trình phân hủy yếm khí dùng CO2 có sẵn nhƣ một tác nhân nhận điện tử làm nguồn oxy của nó. - Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra lƣợng bùn thấp hơn (từ 3 đến 20 lần so với quá trình hiếu khí), vì năng lƣợng do vi khuẩn yếm khí tạo ra tƣơng đối thấp. Hầu hết năng lƣợng rút ra từ sự phân hủy chất nền là từ sản phẩm cuối cùng đó là CH4 - Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra một loại khí có ích đó là metan. Chất khí này có chứa 90% năng lƣợng, có thể dùng để đốt tại chỗ cho các lò phân hủy chất thải, hay dùng để sản xuất điện năng. Khoảng 3 - 5% bị thải bỏ dƣới hình thức nhiệt. Việc tạo ra metan góp phần làm giảm BOD (nhu cầu oxy sinh hóa) trong bùn đã bị phân hủy. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 18
  35. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Năng lƣợng cần cho xử lý nƣớc thải cũng giảm. - Sự phân hủy yếm khí thích hợp cho chất thải có nồng độ ô nhiễm cao. Nhƣợc điểm: - Quá trình này xảy ra chậm hơn quá trình hiếu khí. - Rất nhạy với chất độc. - Đòi hỏi một thời gian dài để khởi đầu qúa trình này. - Vì đƣợc coi là phân hủy sinh học các hợp chất qua một quá trình đồng trao đổi chất, quá trình phân hủy yếm khí đòi hỏi nồng độ chất nền ban đầu cao. 1.4.3.2. Phƣơng pháp xử lý sinh học hiếu khí [ 1 ] Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nƣớc thải gồm ba giai đoạn: - Oxi hóa các chất hữu cơ - Tổng hợp tế bào mới - Phân hủy nội bào Các quá trình xử lý sinh học bằng phƣơng pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, ngƣời ta tạo điều kiện tối ƣu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành: - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng chủ yếu đƣợc sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon nhƣ quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất. - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng dính bám nhƣ quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa quay sinh học, bể phản ứng nitrat với màng cố định. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 19
  36. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý nƣớc thải 1.5.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy yếm khí [ 1 ] 1.5.1.1. Điều kiện yếm khí Đây là yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật, vi sinh vật tạo khí vi sinh vật trong hầm ủ rất nhạy cảm với oxy, nếu hầm ủ có oxi thì hoạt động của vi sinh vật yếm khí yếu hay ngừng hẳn. 1.5.1.2. Nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố điều tiết của quá trình. Nhiệt độ tối ƣu cho quá trình này là 35oC. Nhƣ vậy quá trình có thể thực hiện ở điều kiện ấm 30 – 35oC hoặc nóng 50 – 55oC. Khi nhiệt độ dƣới 10oC, vi khuẩn tạo metan hầu nhƣ không hoạt động. 1.5.1.3. Thời gian ủ Thời gian ủ của nƣớc thải tùy thuộc vào tính chất và điều kiện môi trƣờng của nó, phải đủ lâu để các vi khuẩn yếm khí thực hiện việc trao đổi chất trong bồn phân hủy. 1.5.1.4. Độ pH pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí metan. Vi khuẩn sinh khí metan thích hợp ở pH 6,5 – 7,5. Khi pH lớn hơn 8 hay nhỏ hơn 6 thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh. 1.5.1.5. Chất độc Rất nhiều loại chất độc ảnh hƣởng đến về sự hoạt động trong một hệ thống phân hủy yếm khí. Sự ngăn cản việc tạo ra khí metan biểu hiện bằng lƣợng metan tạo ra giảm và nồng độ axít dễ bay hơi tăng. 1.5.1.6. Độ ẩm Độ ẩm đạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh metan phát triển, độ ẩm lớn hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lƣợng khí sinh ra thấp. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 20
  37. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.5.1.7. Thành phần dinh dƣỡng Để đảm bảo quá trình sinh khí bình thƣờng và liên tục phải cung cấp đầy đủ nguyên liệu cho sự sinh trƣởng và phát triển của vi khuẩn. Thành phần chủ yếu của nguyên liệu phải cấp là C và N: với cacbon ở dạng là cacbohydrat, còn nitơ ở dạng nitrat, protein, amoniac. Ngoài việc cung cấp đầy đủ nguyên liệu C và N cần phải đảm bảo tỉ lệ tƣơng ứng C/N. Tỉ lệ thích hợp sẽ đảm bảo cân đối dinh dƣỡng cho hoạt động sống của vi sinh vật kỵ khí, trong đó C sẽ tạo năng lƣợng còn N sẽ tạo cơ cấu của tế bào. Nhiều thí nghiệm cho thấy với tỉ lệ C/N là 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí xảy ra tốt. 1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy hiếu khí [ 1 ] 1.5.2.1. Ảnh hƣởng của khuấy trộn Việc khuấy trộn nƣớc thải trong các công trình xử lý sẽ làm tăng cƣờng sự phân chia bông bùn hoạt tính thành các hạt nhỏ hơn, tăng tốc độ hấp phụ các chất dinh dƣỡng và oxi lên các vi sinh vật. Điều đó làm tăng tốc độ làm sạch. Cƣờng độ khuấy trộn phụ thuộc vào lƣợng không khí cấp vào chất lỏng 1.5.2.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ Tốc độ phản ứng sinh hóa tăng khi nhiệt độ tăng. Song trong thực tế, nhiệt độ nƣớc thải trong hệ thống xử lý đƣợc duy trì trong khoảng 20 đến 30oC. Khi nhiệt độ tăng quá ngƣỡng có thể làm các vi khuẩn bị chết, còn nhiệt độ quá thấp, tốc độ làm sạch sẽ bị giảm và quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trƣờng mới bị chậm lại. 1.5.2.3. PH pH là một yếu tố chính trong sự phát triển của vi sinh vật. Phần lớn vi khuẩn không thể chịu đƣợc pH > 9 hay pH < 4, thông thƣờng pH tối ƣu để vi sinh vật phát triển là khoảng 6,5 – 7,5 1.5.2.4. Kim loại nặng Các kim loại nặng nhƣ Cu, Cr, Zn, Hg, Pb và các anion nhƣ CN-, tồn tại trong quá trình phân hủy sẽ gây phản ứng hoặc là giữ nguyên một số ezym Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 21
  38. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP hoặc là phá hủy bản chất làm biến đổi tính chất thấm của tế bào vi sinh Vi khuẩn có sự nhạy cảm khác nhau đối với các chất độc hại. Khi nồng độ kim loại vƣợt quá mức cho phép thì chính bản thân một số chất chuyển hóa trở thành chất ức chế hoạt động vi sinh vật. 1.5.2.5. Nhu cầu oxy Để oxy hóa các chất hữu cơ, các vi sinh vật cần có oxy và nó chỉ có thể sử dụng oxy hòa tan. Lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc thải phải đáp ứng đủ cho nhu cầu hiếu khí của vi sinh vật trong bùn hoạt tính. 1.5.2.6. Chất dinh dƣỡng Chất dinh dƣỡng cần thiết có trong nƣớc thải để giúp cho sự tổng hợp và phát triển của vi sinh vật. Những chất dinh dƣỡng chủ yếu cần cho vi sinh vật là N, P, S, K, Mg, Ca, Fe, Na, Cl. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 22
  39. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1 Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu Nƣớc thải của Công ty Cổ phần Chế biến và dịch vụ Thủy sản Cát Hải – Huyện Cát Hải – Thành phố Hải Phòng. 2.1.2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất của quá trình xử lý nƣớc thải sản xuất mắm nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và đề xuất quy trình xử lý nƣớc thải. 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Phƣơng pháp khảo sát thực địa, lấy mẫu tại hiện trƣờng Mẫu Nƣớc thải đƣợc lấy từ Công ty Cổ phần Chế biến và dịch vụ Thủy sản Cát Hải – Huyện Cát Hải – Thành phố Hải Phòng. Dụng cụ lấy mẫu gồm có: - Can đựng mẫu nƣớc: 1 lít ÷ 5 lít - Hóa chất bảo quản: H2SO4 đặc - Thùng lạnh 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích phòng thí nghiệm 2.2.2.1. Xác định COD bằng phƣơng pháp Kali dicromat a. Nguyên tắc Oxi hoá các chất hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 dƣ trong môi trƣờng o axit (có Ag2SO4 xúc tác) bằng cách đun trong lò phản ứng COD ở 150 C. Nồng độ COD đƣợc xác định bằng cách đo quang ở bƣớc sóng 600nm. b. Thiết bị - Bộ máy phá huỷ mẫu ở to = 150oC - Máy so màu DR/4000, ( HACH ) - Cân phân tích c. Hoá chất - Kali dicromat (K2Cr2O7) Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 23
  40. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Bạc sunfat (Ag2SO4) - Thuỷ ngân sunfat (HgSO4) - Axit sunfuric đậm đặc (H2SO4) - Kali hydro phtalat (KHP)_ chất chuẩn. c. Dụng cụ - Bình định mức 1000ml. - Ống phá huỷ mẫu - Pipet có vạch chia 2, 5,10, 20ml. - Phễu lọc, giấy lọc - Bình tam giác 250ml d. Dung dịch - Dung dịch axit sunfuric: Cân 5,5g Ag2SO4/kg H2SO4 (cần từ 1 đến 2 ngày cho sự hoà tan hoàn toàn) - Dung dịch K2Cr2O7: cân 10,216g K2Cr2O7; 33,3g HgSO4 và 167ml H2SO4 hoà tan và định mức tới 1000ml (dung dịch hoà tan). - Dung dịch KHP 1000ppm chuẩn. Cân 0,425g KHP hoà tan và định mức 1000ml. e. Lập đường chuẩn COD Để tiến hành lập đƣờng chuẩn COD ta tiến hành thí nghiệm nhƣ sau: - Cho vào ống nghiệm có nút kín 10 ml một lƣợng các dung dịch nhƣ bảng sau: Bảng 2.1: Bảng thể tích các dung dịch sử dụng để xây dụng đường chuẩn COD TT 0 1 2 3 4 5 6 KHP (ml) 0 0,3 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5 K2Cr2O7(ml) 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Ag2SO4(ml) 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 H2O(ml) 2,5 2,2 2 1,8 1,6 1,3 1 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 24
  41. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - Đem đun ống nghiệm trong lò phản ứng trong thời gian 120 phút ở nhiệt độ 150oC - Sau đó để nguội rồi đo trên máy đo quang tại bƣớc sóng 600nm - Ta thu đƣợc kết quả nhƣ sau: Bảng 2.2: Số liệu đường chuẩn COD STT Nồng độ KHP (mg/l) Abs 1 0 0 2 40 0,028 3 66,67 0,052 4 93,33 0,076 5 120 0,103 6 160 0,143 7 200 0,179 0.2 y = 0.0009x - 0.006 R² = 0.9969 0.15 0.1 ABS 0.05 0 0 50 100 150 200 250 -0.05 mg/l Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn COD Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 25
  42. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP e. Xác định COD - Dùng pipet lấy một lƣợng chính xác 2ml mẫu vào ống nghiệm đựng sẵn dung dịch oxi hoá (gồm 1,5ml dung dịch K2Cr2O7 và 3,5ml dung dịch Ag2SO4/H2SO4) - Bật lò ủ COD đến 150oC - Đặt ống nghiệm vào lò ủ COD, thời gian 120 phút - Lấy ống sau khi phá mẫu để nguội đến nhiệt độ phòng - Bật máy so mầu để ổn định trong 15 phút - Đo ABS ở bƣớc sóng 600nm - Ta thu đƣợc kết quả đo COD. 2.2.2.2. Đo pH Giá trị pH đƣợc xác định bằng máy đo pH. 2.2.2.3. Xác định amoni bằng phƣơng pháp trắc quang a. Nguyên tắc Amoni trong môi trƣờng kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler ( K2HgI4 ) tạo phức có màu vàng hay màu nâu sẫm phụ thuộc vào hàm lƣợng amoni có trong mẫu nƣớc. Các ion Fe2+, Ca2+, Mg2+ gây cản trở phản ứng đƣợc loại bỏ bằng dung dich Xenhet. b. Thiết bị, dụng cụ - Máy so màu DR/4000 ( HACH ) - Cân phân tích - Pipet - Cốc 100 ml - Bình tam giác 250 ml, phễu lọc, giấy lọc c. Hoá chất + - Chuẩn bị dung dịch chuẩn NH4 : Hòa tan 0,2965 gam NH4Cl tinh khiết hóa học đã sấy khô đến khối lƣợng không đổi ở 105 - 110oC trong 2 giờ bằng nƣớc cất trong bình định mức dung tích 100 ml thêm nƣớc cất đến vạch và Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 26
  43. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP + thêm 1 ml clorofoc ( để bảo vệ ), 1ml dung dịch này có 1 mg NH4 . Sau đó pha loãng dung dịch này 100 lần bằng cách lấy 1 ml dung dịch trên pha loãng bằng nƣớc cất 2 lần định mức đến 100 ml, 1 ml dung dịch này có 0,01 mg + NH4 . - Chuẩn bị dung dich muối Xenhet: Hòa tan 50 gam KNaC4H4O6.4H2O trong nƣớc cất. Dung dịch lọc loại bỏ tạp chất, sau đó thêm 5 ml dung dịch NaOH 10% và đun nóng một thời gian để đuổi hết NH3, cuối cùng thêm nƣớc cất đến 100 ml. - Chuẩn bị dung dịch Nessler: + Dung dịch A: Cân chính xác 3,6 gam KI hòa tan bằng nƣớc cất sau đó chuyển vào bình định mức dung tích 100 ml. Cân tiếp 1,355 gam HgCl2 cho vào bình trên lắc kĩ, thêm nƣớc cất vừa đủ 100 ml. + Dung dịch B: Cân chính xác 50 gam NaOH hòa tan bằng nƣớc nguội định mức thành 100 ml. Trộn đều hỗn hợp A và B theo tỉ lệ A:B là 100 ml dung dịch A và 30 ml dung dịch B, lắc đều gạn lấy phần nƣớc trong. d. Lập đường chuẩn + - Lấy vào 7 cốc 100 ml lƣợng dung dịch chuẩn NH4 ( 0,01 mg/ml ), nƣớc cất, xenhet, nessler nhƣ bảng 2.3: + Bảng 2.3: Bảng thể tích các dung dịch để xây dựng đường chuẩn NH4 + STT NH4 ( ml ) Nƣớc cất ( ml ) Xenhet ( ml ) Nessler ( ml ) 1 0 50 0,5 1 2 1 49 0,5 1 3 2 48 0,5 1 4 3 47 0,5 1 5 4 46 0,5 1 6 5 45 0,5 1 7 6 44 0,5 1 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 27
  44. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Sau khi cho vào các cốc với lƣợng dung dịch nhƣ trên khuấy đều, để yên 10 phút rồi đem đo quang ở bƣớc sóng 425 nm. Mật độ quang đo đƣợc tƣơng + ứng với lƣợng NH4 nhƣ bảng sau: + Bảng 2.4: Bảng kết quả xác định đường chuẩn NH4 STT 1 2 3 4 5 6 7 + NH4 (mg) 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 ABS 0 0,1 0,197 0,298 0,385 0,485 0,571 0.7 y = 9.553x + 0.004 R² = 0.999 0.6 0.5 0.4 ABS 0.3 0.2 0.1 0 0 0.02 0.04 0.06 0.08 Amoni ( mg ) + Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn đường chuẩn NH4 + e. Xác định NH4 Lấy 30 ml mẫu cho vào cốc thủy tinh 100 ml, thêm 0.5 ml xenhet, 1 ml nessler khuấy đều để yên 10 phút đem đo quang ở bƣớc sóng 425 nm. Khi tiến hành phân tích mẫu thực ta làm mẫu trắng song song. Từ giá trị mật độ đo quang đo đƣợc ta xác định đƣợc lƣợng amoni theo đƣờng chuẩn. Khi đó nồng độ amoni mẫu thực đƣợc xác định theo công thức sau: X = ( C × 1000 )/ V Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 28
  45. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trong đó: + C là lƣợng amoni tính theo đƣờng chuẩn + V là thể tích mẫu nƣớc đem phân tích + X là hàm lƣợng amoni trong mẫu nƣớc 2.2.2.4. Xác định độ mặn của mẫu nƣớc thải bằng phƣơng pháp chuẩn độ với AgNO3 a. Nguyên tắc - - Dùng ion CrO4 làm chỉ thị cho phản ứng xác định ion Cl bằng dung dịch - - + AgNO3 dựa trên hiện tƣợng kết tủa phân đoạn của 2 ion CrO4 và Cl với Ag , 2 ion này đều có khả năng tạo kết tủa với Ag+. Tại thời điểm Ag2CrO4 kết tủa nàu đỏ gạch thì AgCl kết tủa hoàn toàn. b. Thiết bị, dụng cụ - Cân phân tích - Buret 25 ml - Bình tam giác 250 ml - Pipet c. Hoá chất - AgNO3 0,05M: Cân chính xác 4,247 gam AgNO3 hòa tan bằng nƣớc cất 2 lần, sau đó thêm nƣớc cất đến vạch 500 ml - K2CrO4 5% d. Tiến hành xác định độ mặn - Lấy 2 ml mẫu vào bình tam giác 250 ml, nhỏ 9 – 10 giọt K2CrO4. Sau đó đem chuẩn độ bằng dung dịch AgNO3, đến khi dung dịch xuất hiện màu đỏ gạch thì dừng chuẩn độ - Ghi lại thể tích AgNO3 đã dùng 2.2.2.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng MLSS Chỉ số MLSS: Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng, gồm sinh khối và các thành phần không tan khác. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 29
  46. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tiến hành thực hiện: Lấy 1000 ml mẫu cần xác định hàm lƣợng MLSS lọc qua giấy lọc chuẩn cỡ 0,45 µm rồi sấy khô ở 105oC đến khối lƣợng không đổi. Cân xác định khối lƣợng sau khi sấy khô và xác định MLSS theo công thức: MLSS = ( m2 – m1 )/ V ( g/l ) Trong đó: + m2: Khối lƣợng giấy và bùn, ( g ) + m1: Khối lƣợng giấy lọc, ( g ) + V: Thể tích huyền phù đem phân tích Thay số vào công thức ta đƣợc hàm lƣợng MLSS 2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 2.2.3.1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý trong giai đoạn yếm khí a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian ủ Nƣớc thải sau khi lấy từ cống thải của nhà máy sản xuất nƣớc mắm Cát Hải, mang về phòng thí nghiệm đo COD đầu vào, sau đó tiến hành ủ nƣớc thải trong điều kiện yếm khí. Sau các khoảng thời gian 5, 10, 15, 20 ngày phân tích xác định COD. Từ các kết quả thu đƣợc, so sánh hiệu suất khử COD tại các thời gian ủ khác nhau để tìm ra ảnh hƣởng của thời gian ủ tới hiệu quả xử lý trong giai đoạn yếm khí. b. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất hữu cơ Thí nghiệm tiến hành với 5 mẫu nƣớc thải có COD đầu vào khác nhau, ta ủ trong cùng khoảng thời gian. Sau đó xác định COD sau thời gian ủ. So sánh hiệu suất khử COD các mẫu có nồng độ COD ban đầu khác nhau. Từ đó rút ra kết luận về sự ảnh hƣởng của nồng độ COD đối với hiệu quả khử COD giai đoạn kị khí. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 30
  47. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP c. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ Lấy 4 mẫu nƣớc thải có cùng nồng độ COD và amoni. Sau đó sử dụng bình điều nhiệt để thay đổi nhiệt độ của các mẫu nƣơc thải trên ở các nhiệt độ 24oC, 35oC, 45oC, 60oC rồi đem ủ. Sau 5 ngày đo COD, amoni của các mẫu nƣớc thải. Từ kết quả thu đƣợc so sánh hiệu suất sau khi ủ của các mẫu nƣớc thải, rút ra đƣợc kết luận về sự ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải trong giai đoạn kị khí. 2.2.3.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất xử lý trong giai đoạn hiếu khí a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính Cho một lƣợng nƣớc thải có cùng nồng độ COD, amoni vào 3 xô nhựa. Sau đó, bổ sung bùn hoạt tính vào 3 xô đó với nồng độ khác nhau 500 mg/l, 800 mg/l, 1000 mg/l, 1500 mg/l, và tiến hành sục khí liên tục. Lấy mẫu ở các thời + điểm sau 2h, 4h, 6h, 8h. Đo xác định COD, NH4 . Từ kết quả thu đƣợc đƣa ra nhận xét về ảnh hƣởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu suất xử lý trong giai đoạn hiếu khí, đồng thời tìm ra thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tối ƣu. b. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ sục khí Cho một lƣợng nƣớc thải có cùng nồng độ COD và amoni vào 3 xô. Sử dụng máy sục khí để thay đổi tốc độ sục của mỗi xô cụ thể là: Xô 1 – không sục Xô 2 – sục vừa phải (1 đầu sục ), Xô 3 – tốc độ sục mạnh (3 đầu sục) Bổ sung vào mỗi xô lƣợng bùn hoạt tính tối ƣu đã khảo sát ở trên. Tiến hành sục khí liên tục 8 giờ, cứ sau 2 giờ lấy mẫu phân tích COD, amoni. So sánh hiệu suất khử COD và amoni trong 3 trƣờng hợp trên từ đó đƣa ra nhận xét về ảnh hƣởng của tốc độ sục khí trong giai đoạn hiếu khí. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 31
  48. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP c. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất hữu cơ Tiến hành sục khí 4 mẫu nƣớc thải với nồng độ COD ban đầu khác nhau: 932,69 mg/l, 633,33 mg/l, 522,22 mg/l, 436,51 mg/l, sau 6 giờ lấy mẫu xác định COD. So sánh hiệu suất khử COD của 4 mẫu nƣớc thải trên và đƣa ra nhận xét ảnh hƣởng của nồng độ chất hữu cơ trong giai đoạn hiếu khí. d. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối tới hiệu suất khử COD Thí nghiệm với 4 mẫu nƣớc thải có cùng giá trị COD nhƣng có nồng độ muối khác nhau là 21 mg/l, 25 mg/l, 30 mg/l, 35 mg/l. Tiến hành sục khí ở cùng thời gian, sau đó lấy mẫu xác định COD. Từ kết quả thu đƣợc ta xác định đƣợc ảnh hƣởng của nồng độ muối tới hiệu suất khử COD. 2.2.3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của PAC và chất trợ keo đến hiệu suất khử COD a. Khảo sát xác định hàm lượng PAC tối ưu Cho 200 ml nƣớc thải lần lƣợt vào 4 cốc 250ml. Sau đó cho vào mỗi cốc các thể tích PAC 5% khác nhau lần lƣợt tƣơng ứng 0,75, 1,25, 2,5, 3,75 g/l. Khuấy đều rồi để lắng 30 phút gạn lấy phần nƣớc trong đem phân tích COD. So sánh hiệu suất khử COD của các mẫu nƣớc thải tƣơng ứng với nồng độ PAC khác nhau để tìm ra nồng độ tối ƣu. b. Khảo sát xác định lượng A101 tối ưu Tƣơng tự nhƣ khảo sát với PAC. Cho 200 ml nƣớc thải lần lƣợt vào 3 cốc 250 ml. Sau đó bổ sung thêm lƣợng PAC 5% tối ƣu đã khảo sát ở trên, và cho vào mỗi cốc chất trợ keo A101 lần lƣợt có nồng độ theo thứ tự 2mg/l, 3mg/l, 5mg/l. Sau đó khuấy đều, để lắng 10 phút rồi gạn phần nƣớc trong đem phân tích COD. So sánh hiệu suất khử COD của các nƣớc thải tại nồng độ A101 khác nhau để tìm ra lƣợng A101 tối ƣu cho quá trình keo tụ. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 32
  49. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 2.2.3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của nƣớc rửa chai đến hiệu suât khử COD và amoni a. Giới thiệu về nước rửa chai Chai dùng để chứa nƣớc mắm đƣợc rửa sạch trƣớc khi sử dụng. Chai đƣợc rửa bằng nƣớc biển sau đó rửa bằng nƣớc javen cuối cùng tráng lại bằng bằng nƣớc ngọt. Tất cả nƣớc sau khi rửa đƣợc thu gom lại xử lý riêng. b. Cách nghiên cứu - Tiến hành lấy mẫu nƣớc thải đã qua xử lý khi chƣa tách dòng nƣớc rửa chai và khi đã tách dòng nƣớc rửa chai. - Từ kết quả phân tích thu đƣợc thấy rõ đƣợc ảnh hƣởng của nƣớc rửa chai đến hiệu suất xử lý của hệ thống. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 33
  50. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện ủ yếm khí 3.1.1. Ảnh hƣởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm Kết quả phân tích các mẫu nƣớc thải trong điều kiện ủ yếm khí đƣợc thể hiện trên bảng 3.1: Bảng 3.1: Ảnh hưởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm tới hiệu suất xử lý COD Ngày lấy Ngày phân COD (mg/l) Hiệu suất % mẫu tích 0 766,67 5 355,55 53,62 23/4 10 233,33 69,56 15 411,11 46,38 20 455,55 40,58 0 1022,22 5 455,55 55,43 27/4 10 211,11 79,35 15 288,89 71,74 20 355,55 65,22 0 466,67 5 233,33 50 7/5 10 211,11 54,76 15 277,78 40,48 20 300 35,71 0 888,89 5 544,44 38,75 12/5 10 233,33 73,75 15 277,78 68,75 20 355,55 60 0 511,11 5 300 41,3 18/5 10 188,89 63,04 15 200 60,07 20 233,33 54,35 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 34
  51. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 90 80 70 60 50 Ngày thứ 5 40 Ngày thứ 10 30 Ngày thứ 15 20 Ngày thứ 20 Hiệu suất khử COD ( % ) khử% ( COD suất Hiệu 10 0 Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu nƣớc thải Hình 3.1: Ảnh hưởng của thời gian ủ và nồng độ chất ô nhiễm tới hiệu suất xử lý COD Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.1 và hình 3.1 ta thấy rằng thời gian ủ yếm khí và nồng độ chất ô nhiễm đầu vào ảnh hƣởng khá rõ rệt đến hiệu quả khử COD. Sau 5 ngày đầu tiên COD bắt đầu giảm, đến ngày thứ 10 thì hiệu suất đạt giá trị lớn nhất và đến ngày 15, ngày thứ 20 thì hiệu suất có xu hƣớng tăng lên. Nhƣ vậy thời gian ủ tối ƣu cho giai đoạn yếm khí xử lý nƣớc thải mắm là 10 ngày, hiệu suất khử COD cao nhất đạt 79,35%. Thời gian đầu hiệu suất chƣa cao do đây là giai đoạn các vi khuẩn bắt đầu thích nghi với môi trƣờng mới và bắt đầu quá trình phân bào. Đến ngày thứ 10 là lúc vi khuẩn tăng nhanh về số lƣợng đồng thời tiêu thụ thức ăn lớn nhất tức là quá trình phân hủy chất hữu cơ đạt hiệu suất cao nhất. Đến ngày thứ 15, ngày thứ 20 hiệu suất khử COD giảm dần do giai đoạn này các chất dinh dƣỡng cần thiết cho quá trình tăng trƣởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết. Vi khuẩn bị chết dần xảy ra quá trình phân hủy nội bào làm tăng nồng độ chất ô nhiễm trong nƣớc thải. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 35
  52. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3.1.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc thải 4 mẫu nƣớc thải dùng để nghiên cứu có cùng COD đầu vào = 885,55 mg/l. Sử dụng bình điều nhiệt để điều chỉnh 4 mẫu ở nhiệt độ khác nhau 24oC, 35oC, 45oC, 60oC sau đó đem đi ủ yếm khí sau 5 ngày phân tích COD. Kết quả phân tích các mẫu ở nhiệt độ khác nhau thể hiện dƣới bảng 3.2: Bảng 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước thải tới hiệu quả khử COD o Mẫu Nhiệt độ ( C) CODra (mg/l) Hiệu suất (%) 1 24oC 422,22 54,15 2 30oC 188,89 78,67 3 35oC 144,44 83,69 4 45oC 386,66 56,34 5 60oC 655,55 25,97 90 80 70 60 50 40 30 20 Hiệu suất khử COD ( % ) khử% ( COD suất Hiệu 10 0 24 30 35 45 60 Nhiệt độ ( oC ) Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất khử COD của nước thải Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 36
  53. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.2 và hình 3.2 ta thấy trong khoảng nhiệt độ từ 24oC – 35oC thì hiệu xuất khử COD tăng dần còn khi nhiệt độ từ 45oC – 60oC thì hiệu suất giảm dần và hiệu suất khử COD đạt cao nhất ở 35oC là 83,69%. Do khi nhiệt độ tăng thì các phản ứng hóa học diễn ra nhanh hơn tạo điều kiện phản ứng phân hủy các chất hữu cơ trong nƣớc thải nhƣng khi nhiệt độ lên quá cao sẽ tiêu diệt một số vi sinh vật có ích làm hiệu suất khử COD giảm dần. Mặt khác các vi khuẩn trong nƣớc thải hầu hết là các thể ƣa ấm hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ 30 – 35OC do đó khi nhiệt độ trong khoảng 24oC – 35oC thì hiệu suất khử COD tăng dần và ở nhiệt độ 45oC – 60oC hiệu suất giảm. 3.2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng trong giai đoạn hiếu khí 3.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lƣu và nồng độ bùn hoạt tính đến + hiệu suất xử lý COD, NH4 Các mẫu nƣớc thải dùng để nghiên cứu là 3 mẫu nƣớc thải có cùng thông số đầu vào và đƣợc cho vào 3 xô với cùng lƣợng nƣớc thải nhƣ nhau: - pH = 7 - toC = 300 - Độ mặn = 21,206 g/l - COD vào = 655,55 mg/l a. Ảnh hƣởng của thời gian sục khí và nồng bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian sục khí và nồng bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD đƣợc thể hiện ở bảng 3.3: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 37
  54. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD Thời gian Nồng độ bùn COD Hiệu suất (%) sục (h) (mg/l) ra 500 377,78 42,37 800 277,78 57,63 2 1000 322,22 50,84 1500 433,33 33,89 500 311,11 52,54 800 144,44 77,96 4 1000 211,11 67,8 1500 333,33 49,15 500 244,44 62,71 800 88,89 86,44 6 1000 166,67 74,58 1500 322,22 50,85 500 333,33 49,15 800 166,67 74,57 8 1000 255,55 61,02 1500 407,78 37,79 500 455,55 30,51 800 350 46,61 12 1000 426,67 34,91 1500 476,67 27,29 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 38
  55. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 100 90 80 70 60 MLSS = 500mg/l 50 40 MLSS = 800mg/l 30 MLSS = 1000mg/l 20 MLSS = 1500mg/l Hiêu suất khử(%) COD suất Hiêu 10 0 2 4 6 8 12 Thời gian sục khí (h) Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian lưu và nồng bùn hoạt tính đến hiệu suất xử lý COD Nhận xét: Từ bảng số liệu 3.3 và hình 3.3 cho thấy thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính ảnh hƣởng khá rõ rệt đến hiệu quả xử lý COD. Khi thời gian sục từ 2h đến 6h thì hiệu suất xử lý tăng dần, và đạt cao nhất ở 6h là 86,44%. Sau 6h thì hiệu xuất có xu hƣớng giảm dần do lƣợng cơ chất trong môi trƣờng đƣợc sử dụng hết và bắt đầu hiện tƣợng phân hủy nội bào của vi sinh vật. Đồng thời ta cũng nhận thấy ở nồng độ bùn hoạt tính là 800mg/l thì hiệu suất xử lý đạt giá trị cao nhất. Nhƣ vậy hiệu suất khử COD cao nhất khi nồng độ bùn hoạt tính là 800mg/l và thời gian sục khí là 6h. b. Ảnh hƣởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu suất + xử lý NH4 + Nƣớc thải ban đầu có cùng thông số đầu vào NH4 vào = 115,35 mg/l và đƣợc cho vào 3 xô với cùng lƣợng nƣớc thải nhƣ nhau. Sau đó tiến hành sục khí liên tục 12 giờ. Kết quả thể hiện trên bảng 3.4 nhƣ sau: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 39
  56. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu + suất xử lý NH4 Thời Nồng độ bùn gian NH +(mg/l) Hiệu suất (mg/l) 4 sục (h) 500 72,54 37,11 800 42,71 62,97 2 1000 57,57 50,09 1500 83,23 27,85 500 45,74 60,35 800 28,74 75,08 4 1000 37,37 67,6 1500 61,13 47 500 19,15 83,39 800 12,88 88,83 6 1000 23,97 79,22 1500 30,14 73,87 500 36,11 68,69 800 28,47 75,32 8 1000 36,43 68,41 1500 51,61 55,25 500 53,18 53,9 800 38,21 66,87 12 1000 61,45 46,72 1500 67,1 41,83 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 40
  57. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 100 90 80 ( % ) % ( + 4 70 60 MLSS = 500mg/l 50 40 MLSS = 800mg/l 30 MLSS = 1000mg/l 20 MLSS = 1500mg/l Hiệu suất khửNH suất Hiệu 10 0 2 4 6 8 12 Thời gian ( h ) Hình 3.4: Ảnh hưởng của thời gian sục khí và nồng độ bùn hoạt tính tới hiệu + suất xử lý NH4 Nhận xét: Tƣơng tự nhƣ trên tại thời gian sục là 6h với nồng độ bùn hoạt tính là + 800mg/l thì hiệu quả xử lý NH4 là lớn nhất. 3.2.2. Ảnh hƣởng của tốc độ sục khí Tiến hành sục khí với 3 mẫu nƣớc thải có cùng: - Vnt = 3 lít - CODvào = 633,33 mg/l + - NH4 = 93,48 mg/l Mẫu 1: Không sục khí Mẫu 2: Tốc độ sục vừa phải ( 1 đầu sục ), DO = 7 mg/l Mẫu 3: Tốc độ sục mạnh ( 3 đầu sục ), DO = 8,5 mg/l Kết quả phân tích thể hiện trên bảng 3.5: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 41
  58. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tốc độ sục khí Thời Đầu ra (mg/l) Hiệu suất (%) Mẫu gian sục + + (h) COD NH4 COD NH4 2 455,55 74,95 28,07 18,82 4 322,22 66,89 49,12 28,44 1 6 288,89 45,74 54,38 51,07 8 344,44 58,31 45,61 37,62 2 411,11 49,09 35,09 47,49 4 244,44 30,88 61,4 66,97 2 6 111,11 19,05 82,46 79,62 8 300 29,62 52,63 68,31 2 466,66 59,03 26,32 36,85 4 300 53,17 52,63 43,12 3 6 233,33 33,5 63,16 64,16 8 388,89 41,55 38,6 55,55 Nhận xét: Theo kết quả nghiên cứu có thể nhận thấy rằng tốc độ sục ảnh hƣởng khá + nhiều đến hiệu xuất khử COD và NH4 trong giai đoạn hiếu khí. Đối với mẫu nƣớc thải không sục khí hiệu suất khử COD không cao dao động từ 28,07% - + 54,38%, hiệu suất khử NH4 từ 18,82% - 51,07% do lƣợng oxi cung cấp không đều. Đối với, mẫu nƣớc thải sục với tốc độ vừa phải thì đạt đƣợc hiệu suất cao + nhất lúc 6h là 82,46% đối với COD và là 79,62% đối với NH4 , còn khi tốc độ sục mạnh thì hiệu suất lại giảm do khi sục mạnh sẽ phá vỡ cấu trúc các bông bùn hoạt tính làm giảm khả năng xử lý nƣớc thải của các vi sinh vật. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 42
  59. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3.2.3. Ảnh hƣởng của nồng độ muối đến hiệu suất khử COD Tiến hành sục khí 6h với 4 mẫu nƣớc thải có CODvào = 566,67 mg/l và có nồng độ muối khác nhau nhƣ bảng 3.6: Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ muối của nước thải dòng vào Độ mặn nƣớc thải (g/l) CODra (mg/l) Hiệu suất (%) 21 155,55 72,55 25 177,78 68,63 30 266,67 52,94 35 333,33 41,18 80 70 60 50 40 30 20 Hiệu suất khử(%) COD suất Hiệu 10 0 Nồng độ muối 21 25 30 35 của nƣớc thải (g/l) Hình 3.5: Ảnh hưởng của độ mặn của nước thải đến hiệu quả xử lý COD Nhận xét: Từ số liệu của bảng 3.6 và hình 3.5 ta có thế thấy độ mặn của nƣớc thải có ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải. Cụ thể là độ mặn của nƣớc thải sản xuất mắm là 21 g/l thì hiệu xuất đạt 72,55%, khi độ mặn tăng lên 25 g/l thì hiệu suất giảm nhƣng không nhiều. Đến khi độ muối tăng từ 30 g/l trở lên hiệu suất khử COD giảm rõ rệt. Nguyên nhân do khi nồng độ muối cao hơn 30 g/l gây ức chế hoạt động của vi sinh vật dẫn đến giảm hiệu quả xử lý nƣớc thải. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 43
  60. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3.2.4. Ảnh hƣởng của nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc thải đến hiệu suất khử COD Tiến hành sục khí liên tục 4 mẫu nƣớc thải với nồng độ COD ban đầu khác nhau trong 6h kết quả thu đƣợc nhƣ trên bảng 3.7 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ COD Thời gian sục COD Hiệu suất Mẫu vào COD (mg/l) (h) (mg/l) ra (%) 1 932,69 580,97 37,71 2 633,33 188,89 70,18 6 3 522,22 100 80,85 4 436,51 75,37 82,73 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 Hiệusuấtkhử COD(%) 64 62 932.69 633.33 522.22 436.51 COD (mg/l) vào Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ COD ban đầu của nước thải đến hiệu quả xử lý Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.7 và hình 3.6 ta thấy khi nồng độ COD ban đầu cao thì hiệu suất xử lý thấp cụ thể là khi CODvào = 932,69 mg/l thì hiệu suất chỉ đạt 37,71%. Nhƣng khi giá trị COD đầu vào giảm dần thì hiệu suất khử COD tăng dần, khi CODvào = 436,51 mg/l thì hiệu suất tăng lên rõ rệt và đạt 82,73%. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 44
  61. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nhƣ vậy trong giai đoạn hiếu khí khi nồng độ chất hữu cơ đầu vào càng thấp thì hiệu suất khử COD càng cao. 3.3. Kết quả khảo sát điều kiện tối ƣu PAC và A101 3.3.1. Đối với chất keo tụ PAC Thí nghiệm đƣợc tiến hành với 5 cốc khác nhau, cho vào mỗi cốc 250 ml + nƣớc thải có COD = 300 mg/l, NH4 = 83,64 mg/l. Sau đó cho vào mỗi cốc các thể tích PAC 5% khác nhau lần lƣợt theo thứ tự 3, 5, 10, 15 ml, ứng với nồng độ 0,75, 1,25, 2,5, 3,75 g/l khuấy đều rồi để lắng 30 phút gạn lấy phần nƣớc trong đem phân tích COD. Kết quả đƣợc thể hiện trên bảng 3.8 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ PAC đến hiệu quả xử lý COD nước thải Nồng độ PAC COD (mg/l) Hiệu suất (%) (g/l) ra 0,75 200 33,33 1,25 144,44 51,85 2,5 88,89 70,37 3,75 166,67 44,44 80 70 60 50 40 COD 30 20 Hiệu suất khử(%) COD suất Hiệu 10 0 0 1 2 3 4 Nồng độ PAC (g/l) Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ PAC đến hiệu quả xử lý nước thải Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 45
  62. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Nhận xét: Theo kết quả nghiên cứu trên thì tại nồng độ PAC là 2,5 g/l cho hiệu xuất xử lý COD là cao nhất, khi tăng nồng độ PAC lên 3,75 g/l thì hiệu suất giảm xuống. Nhƣ vậy hàm lƣợng PAC tối ƣu là 2,5 g/l. Khi sử dụng PAC với nồng độ thấp thì hiệu quả khử COD thấp, còn nếu sử dụng nồng độ cao thì gây hiện tƣợng tái ổn định hệ keo, các hạt keo sẽ tan ra làm giảm hiệu quả xử lý nƣớc thải. 3.3.2. Đối với chất trợ keo tụ A101 Tiến hành thí nghiệm với 3 cốc, mỗi cốc chứa 250ml nƣớc thải có COD = 422,22 mg/l. Sau đó bổ sung thêm 10ml PAC 5%, và cho vào mỗi cốc các nồng độ chất trợ keo A101 lần lƣợt theo thứ tự 2 mg/l, 3 mg/l, 5 mg/l. Sau đó khuấy đều, để lắng 10 phút rồi gạn phần nƣớc trong đem phân tích COD. Kết quả đƣợc thể hiện trên bảng 3.9 nhƣ sau: Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ chất trợ keo A101 đến hiệu quả xử lý nước thải Nồng độ A101 COD (mg/l) Hiệu suất (%) (mg/l) ra 2 244,44 42,11 3 166,66 60,53 4 200 52,63 5 233,33 44,47 Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 46
  63. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 70 60 50 40 30 COD 20 10 Hiệu suất khử(%) COD suất Hiệu 0 0 1 2 3 4 5 6 Nồng độ A101 (mg/l) Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ chất trợ keo A101 đến hiệu quả xử lý COD trong nước thải Nhận xét: Từ kết quả bảng 3.9 và hình 3.8 ta có thế thấy A101 ở nồng độ là 3 mg/l thì hiệu quả xử lý tốt nhất, khi nồng độ A101 tăng lên 4 mg/l, 5 mg/l thì hiệu suất xử lý giảm. Do vậy nồng độ tối ƣu của chất trợ keo A101 là 3 mg/l. Điều này có thể giải thích tƣơng tự nhƣ đối với sử dụng chất keo tụ PAC. 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng nƣớc rửa chai Tiến hành lấy mẫu phân tích đánh giá chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý + ( COD, NH4 ) của nƣớc thải nhà máy sản xuất mắm Cát Hải ở hai điều kiện: - Chạy hệ thống xử lý nƣớc thải mà không tách dòng nƣớc rửa chai - Tiến hành chạy hệ thống xử lý nƣớc thải đã tách riêng dòng nƣớc rửa chai. Kết quả phân tích mẫu nƣớc rửa chai thu đƣợc trên bảng 3.10: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 47
  64. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 3.10: Kết quả phân tích mẫu nước rửa chai Mẫu COD ( mg/l ) Cl hoạt động ( mg/l ) 1 222.22 10 2 300 6 3 288.89 8 3.4.1. Kết quả hiệu quả xử lý của hệ thống khi không tách dòng nƣớc rửa chai Kết quả hiệu quả xử lý của hệ thống khi không tách dòng nƣớc rửa chai thể hiện ở bảng 3.11 + Bảng 3.11: Hiệu quả xử lý COD và NH4 khi không tách dòng nước rửa chai Đầu vào (mg/l) Đầu ra (mg/l) Hiệu suất (%) Mẫu Ngày + + + COD NH4 COD NH4 COD NH4 1 12/4 644,44 45,74 266,67 19,05 58,62 58,35 2 20/4 877,78 51,82 533,33 33,18 39,24 35,97 3 26/4 588,89 93,48 300 67,1 49,06 28,22 4 6/5 477,78 72,96 200 54,12 58,14 25,82 3.4.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hệ thống khi tách riêng nƣớc rửa chai Sau khi tách riêng nƣớc rửa chai không cho chảy vào hệ thống xử lý nƣớc + thải chung của nhà máy. Hiệu quả xử lý COD và NH4 thể hiện trên bảng 3.12: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 48
  65. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP + Bảng 3.12: Hiệu quả xử lý COD và NH4 khi tách riêng dòng nước rửa chai Đầu vào (mg/l) Đầu ra (mg/l) Hiệu suất (%) Mẫu Ngày + + + COD NH4 COD NH4 COD NH4 1 11/5 711,11 51,45 97,22 11,01 86,32 78,60 2 18/5 566,67 27,63 71,78 5,97 87,33 78,39 3 25/5 633,33 25,23 81,11 5,02 87,19 80,10 4 2/6 777,78 63,27 111,11 15,05 85,71 76,21 Nhận xét: Từ kết quả trên bảng 3.11 và 3.12, ta có thể nhận thấy sự khác biệt rõ rệt hiệu quả xử lý khi tách riêng dòng nƣớc rửa chai với hiệu quả xử lý không tách dòng. Khi không tách dòng nƣớc rửa chai thì hiệu quả xử lý tƣơng đối thấp hiệu + suất khử COD dao động từ 39,24% – 58,62%, còn hiệu suất khử NH4 dao động từ 25,82% – 58,35%. Nguyên nhân do thành phần nƣớc rửa chai chứa các chất tấy rửa cụ thể là nƣớc javen có khả năng ức chế thậm chí tiêu diệt các vi khuẩn có ích làm giảm hiệu quả xử lý nƣớc thải. Khi tách nƣớc rửa chai ra xử lý riêng thì hiệu suất xử lý của hệ thống tƣơng đối cao và khá ổn định. Nhƣ vậy các chất tấy rửa là một trong những yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải. 3.5. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm 3.5.1. Cơ sở để lựa chọn công nghệ sản xuất Sau quá trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất mắm, ta thấy nƣớc thải sản xuất nƣớc mắm có hàm lƣợng chất hữu cơ và độ mặn cao, vì vậy hệ thống xử lý nƣớc thải đƣợc thiết kế theo nguyên tắc xử lý sinh học kết hợp hoá lý. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 49
  66. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3.5.2. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải sản xuất mắm Pha loãng bằng nƣớc biển Bãi lọc trồng Nƣ ớc cây rửa chai sục khí Nƣớc thải sản Bể điều xuất BC Bể yếm khí Bể xử lý sinh hoà học hiếu khí sản BB1 BC:xu Bơấmt cấp Bể chứa Bể xử lý hoá BB1, 2: Bơm bùn bùn lý (khuấy) BB2 Ga cuối Bể khử Bể lắng tuyến trùng Hình 4.1: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải sản suất nước mắm 3.5.2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ Nƣớc rửa chai trong thành phần chứa javen là chất sát khuẩn, mặt khác nồng độ chất ô nhiễm (COD) không cao dao động từ 200 ÷ 300 mg/l do đó đƣợc tách dòng xử lý riêng. Bằng cách bơm nƣớc biển vào pha loãng nƣớc rửa chai, sau đó tiếp tục đƣợc dẫn ra bãi lọc trồng cây ví dụ nhƣ cây cói và cây dừa là những cây có khả năng chịu mặn tốt. Còn nƣớc thải từ các công đoạn sản xuất: rửa nguyên liệu, ủ, nấu, đƣợc thu gom đi qua hệ thống xử lý nƣớc thải chung của công ty. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 50
  67. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP a. Song chắn rác: Nƣớc thải từ các khu vực sản xuất theo mạng lƣới thoát nƣớc riêng chảy vào hố thu của trạm xử lý. Tại đây, để bảo vệ thiết bị và hệ thống đƣờng ống công nghệ phía sau, song chắn rác thô đƣợc lắp đặt trong hố để loại bỏ các tạp chất có kích thƣớc lớn, các chất vật thô nhƣ giẻ, rác, bao nilon, và các vật thải khác b. Bể điều hòa Qua song chắn rác nƣớc thải tới bể điều hòa đƣợc dùng để duy trì lƣu lƣợng dòng thải vào gần nhƣ không đổi, quan trọng là điều chỉnh độ pH đến giá trị thích hợp cho quá trình xử lý sinh học. Trong bể có hệ thống thiết bị khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và đồng đều nồng độ các chất bẩn trong toàn thể tích bể và không cho cặn lắng trong bể, pha loãng nồng độ các chất độc hại nếu có. c. Bể yếm khí Nƣớc thải từ bể điều hòa đƣợc bơm sang bể yếm khí. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ, vô cơ có trong nƣớc thải khi không có oxy. Quá trình chuyển hóa các chất bẩn trong nƣớc thải bằng vi sinh yếm khí xảy ra theo ba bƣớc: – Giai đoạn 1: một nhóm các vi sinh vật tự nhiên có trong nƣớc thải thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp và lipit thành các chất hữu cơ đơn giản có trọng lƣợng nhẹ nhƣ monosacarit, axit amin để tạo ra nguồn thức ăn và năng lƣợng cho vi sinh hoạt động. – Giai đoạn 2: nhóm vi khuẩn tạo men axit biến đổi các hợp chất hữu cơ đơn giản thành các axit hữu cơ thƣờng là axit axetic, axit butyric, axit propionic. Ở giai đoạn này pH của dung dịch giảm xuống. – Giai đoạn 3: các vi khuẩn tạo metan chuyển hóa hiđrô và axit axetic thành khí metan và cacbonic làm pH của môi trƣờng tăng lên. d. Bể hiếu khí Nƣớc thải sau khi ra khỏi bể yếm khí đƣợc dẫn sang bể xử lý sinh học hiếu khí theo nguyên lý chảy tràn. Tiến hành sục khí tại bể xử lý sinh học hiếu Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 51
  68. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP khí. Phƣơng pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Các vi sinh vật hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nƣớc thải và thu năng lƣợng để chuyển hóa thành tế bào mới, chỉ một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, - 2- H2O, NO3 , SO4 , Vi sinh vật tồn tại trong bùn hoạt tính của bể sinh học bao gồm Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flacobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium, và hai loại vi khuẩn nitrate hóa Nitrosomonas và Nitrobacter. Thêm vào đó, nhiều loại vi khuẩn dạng sợi nhƣ Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix, và Geotrichum cũng tồn tại. Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ hòa tan, chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nƣớc thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo ba giai đoạn chính nhƣ sau: – Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật – Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào – Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lƣợng và tổng hợp tế bào mới. Các phản ứng sinh hóa cơ bản của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nƣớc thải gồm có: · Oxy hóa các chất hữu cơ: · Tổng hợp tế bào mới: · · Phân hủy nội bào: Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 52
  69. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP e. Bể xử lý hóa lý Nƣớc thải từ bể hiếu khí đƣợc chảy tràn sang bể xử lý hóa lý. Tiến hành bổ sung 2,5 g/l chất keo tụ PAC và 3 mg/l chất trợ keo tụ A101, để hấp thụ màu và chất hữu cơ còn lại. f. Bể lắng Tiếp theo nƣớc thải từ để hóa lý đƣợc dẫn sang bể lắng để lắng toàn bộ huyền phù. g. Bể khử trùng Dịch trong từ bể lắng đƣợc chảy vào bể khử trùng. Tiến hành bổ sung từ từ hóa chất là clorua vôi đồng thời khuấy trộn đều. Nƣớc sau xử lý đạt tiêu chuẩn nƣớc thải công nghiệp cột B: QCVN 11:2008/BTNMT và QCVN 24:2009/BTNMT đƣợc thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. Cặn lắng từ bể lắng và bùn từ bể sinh học hiếu khí đƣợc hút định kỳ sang bể chứa bùn thải. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 53
  70. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý nƣớc thải sản xuất mắm thu đƣợc kết quả nhƣ sau: 1. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý trong giai đoạn yếm khí - Trong giai đoạn ủ yếm khí nƣớc thải, hiệu suất khử COD đạt giá trị lớn nhất là 79,35% ở ngày ủ thứ 15, từ ngày ủ thứ 20 trở đi thì hiệu suất khử COD giảm xuống. - Nghiên cứu hiệu suất khử COD ở nhiệt độ khác nhau cho thấy khi nhiệt độ tăng thì hiệu suất khử COD tăng theo và hiệu suất khử COD đạt cao nhất ở 35oC là 81,18%. 2. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý trong giai đoạn hiếu khí - Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ bùn hoạt tính và thời gian sục khí, thì hiệu + suất khử COD và NH4 đạt giá trị lớn nhất ở nồng độ bùn hoạt tính là 800 mg/l, thời gian sục là 6 giờ. - Khảo sát tốc độ sục khí khác nhau, ở tốc độ sục vừa phải luôn đảm bảo DO = 7 mg/l thời gian sục khí là 6 giờ thì cho hiệu suất khử COD và + NH4 là cao nhất đạt 82,46% và 79,62%. - Nƣớc thải sản xuất nƣớc mắm có nồng muối khá cao, nồng độ muối ảnh hƣởng đến hiệu suất khử COD, cụ thể là khi nồng độ muối càng tăng thì hiệu suất khử COD giảm dần đặc biệt khi ở nồng độ muối lớn hơn 30 g/l thì hiệu suất khử COD giám xuống còn 41,18%. - Trong giai đoạn hiếu khí khi nồng độ COD đầu vào càng cao thì hiệu suất khử COD càng giảm với giá trị CODv = 436,51 mg/l thì hiệu suất khử COD đạt 82,73%, khi CODv = 932,69 mg/l thì hiệu suất khử COD giảm còn 37,71%. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 54
  71. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 3. Kết quả khảo sát điều kiện tối ƣu PAC và A101 - Nghiên cứu nồng độ PAC, A101 khác nhau kết quả cho hiệu suất khử COD cao nhất khi nồng độ PAC = 2,5 g/l, A101 = 3 mg/l. 4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nƣớc rửa chai Nƣớc rửa chai thành phần có chứa javen khi không tách dòng nƣớc rửa + chai thì hiệu suất khử COD và NH4 đều khá thấp, hiệu suất khử COD giao động + từ 39,24% ÷ 58,62%, còn hiệu suất khử NH4 = 20,31% ÷ 42,11%. Khi tách riêng nƣớc rửa chai ra thì hiệu quá xử lý của hệ thống tăng rõ rệt, cụ thể hiệu + suất khử COD: 77,19% ÷ 84,62%, hiệu suất khử NH4 : 72,58% ÷ 79,57%. 5. Dựa trên cơ sở nghiên cứu đặc điểm nƣớc thải sản xuất mắm và các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xuất xử lý. Luận án đã đề xuất quy trình xử lý nƣớc thải sản xuất mắm cho Công ty cổ phẩn chế biến dịch vụ thủy sản Cát Hải. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 55
  72. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [ 1 ] PGS. TS. Trịnh Lê Hùng, ( 2006 ), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục, Hà nội. [ 2 ] Lê Văn Kiên, ( 2010), Nghiên cứu xử lý nước thải sản mắm bằng phương pháp keo tụ kết hợp Aeroten, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Dân Lập Hải Phòng [ 3 ] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, ( 2002 ), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học và kỹ thuật. [ 4 ] PGS. TS. Lƣơng Đức Phẩm, ( 2000 ), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội. [ 5 ] Nguyễn Hồng Thơm, Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Công ty CPCN Masan tái sử dụng cho sản xuất, Công suất 3000 m3/ngày.đêm, ĐH Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Tiếng Anh Adel Al – Kdasl et al, 2004, Treatment of Textile wastewater by advanced oxidation process – a review, Global nest: the Int. J. Vol. 6, No 3, pp 226 -234. Sinh viên: Lê Thị Thúy Vân – MT1202 56