Thiết kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Giết Mổ Heo | Xử lý nước thải đô thị | Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh
Trong thời gian qua, cùng với sự tăng trưởng nhanh của nền kinh tế đất nước, nhu cầu thực phẩm của người tiêu dùng, trong đó có sản phẩm thịt gia súc gia cầm, cũng tăng theo mức sống và thu nhập. Theo Agroinfo, trong năm 2014, sản lượng thịt heo hơi xuất chuồng đạt 3,4 triệu tấn, tăng 3,1% so với năm 2013 [1]. Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Xử lý nước thải đô thị (XLNTDT) 10 tài liệu
Trường: Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh 187 tài liệu
Tác giả:
Preview text:
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Danh mục các ký hiệu Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt BOD5 Biochemical Oxygen Nhu cầu oxy sinh hóa demand COD Chemical Oxygen Nhu cầu oxy hóa học Demand MLSS Mixed liquor suspended
Hàm lượng chất rắn lở solids lửng MLVSS Mixed liquor volatile Hàm lượng bùn hoạt suspended solids tính NH + 4 -N Hàm lượng nitơ tính theo amoni SS Suspended solids Chất rắn lơ lửng TSS Total suspended solids Tổng chất rắn lơ lửng TN Total nitrogen Tổng nitơ TP Total phosphorus Tổng photpho Đường nước Đường khí Đường bùn
Danh mục các từ viết tắt Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CSGM Cơ sở giết mổ ĐTM Đánh giá tác động môi trường QCVN Quy chuẩn Việt Nam SCR Song chắn rác UASB
Upflow Anaerobic Sludge Bể phản ứng dòng chảy Blanket ngược qua lớp bùn kỵ khí XLNT Xử lý nước thải i
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Quy trình giết mổ heo kèm dòng thải [7]......................3
Hình 2.1 Hệ thống tiền xử lý nước thải [7], [10]...........................7
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ AAO [19] [20]....................................7
Hình 2.3 Các giai đoạn trong quá trình kỵ khí [15]......................8
Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ AAOAO [25].....................................11
Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ UASB-AO [20]...................................12
Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ XLNT nhà máy giết mổ heo..............15 DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Đặc trưng nước thải giết mổ gia súc gia cầm [3], [4]. . .5
Bảng 1.2 Đặc trưng nước thải của một số cơ sở giết mổ heo tại
Việt Nam......................................................................................5
Bảng 2.1 Ưu, nhược điểm của công nghệ AAO..........................10
Bảng 2.2 Ưu, nhược điểm của công nghệ AAOAO......................11
Bảng 2.3 Ưu, nhược điểm của công nghệ UASB-AO...................12
Bảng 2.4 Bảng thành phần nước thải của CSGM heo.................13
Bảng 3.1 Các thông số thủy lực của mương dẫn........................16
Bảng 3.2 Thông số thiết kế của song chắn rác..........................17
Bảng 3.3 Thông số thiết kế bể thu gom.....................................18
Bảng 3.4 Thông số thiết kế của bể điều hòa..............................20
Bảng 3.5 Thông số thiết kế bể UASB..........................................26
Bảng 3.6 Thông số thiết kế của cụm bể AO...............................32
Bảng 3.7 Thông số thiết kế bể lắng II........................................34
Bảng 3.8 Thông số máng lượn...................................................36
Bảng 3.9 Thông số thiết kế bể khử trùng...................................36
Bảng 3.10 Bảng thông số thiết kế bể nén bùn...........................37
Bảng 4.1 Chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải.................38
Bảng 4.2 Chi phí đầu tư thiết bị.................................................38
Bảng 4.3 Chi phí điện năng........................................................41 ii Mục Lục
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT......................................i
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ.........................................................ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.................................................................ii
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................1
Chương 1: Khái quát chung..........................................................2
1.1 Giới thiệu chung về ngành giết mổ tại Việt Nam.................2
1.2 Công nghệ giết mổ heo và vấn đề môi trường....................2
1.2.1 Công nghệ giết mổ heo.................................................2
1.2.2 Nguồn phát sinh và đặc trưng của nước thải.................4
1.2.3 Một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm...........................5
Chương 2: Một số công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc......6
2.1 Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc
..................................................................................................6
2.1.1 Tiền xử lý nước thải.......................................................6
2.1.2 Công nghệ AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic)......................7
2.1.3 Công nghệ AAOAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic-Anoxic-Oxic)
..............................................................................................11
2.1.4 Công nghệ UASB – AO (UASB – Anoxic – Oxic).............12
2.2 Lựa chọn dây chuyền xử lý cho nhà máy..........................13
2.2.1 Tính toán lưu lượng nước thải......................................13
2.2.2 Xác định thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải
..............................................................................................13
2.2.3 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giết mổ
lợn.........................................................................................14
Chương 3: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ heo.........15
3.1 Song chắn rác và lưới chắn rác.........................................15
3.2 Bể thu gom........................................................................17
3.3 Bể điều hòa.......................................................................18
3.4 Bể UASB............................................................................21
3.5 Cụm bể AO........................................................................27
3.6 Bể lắng II...........................................................................33
3.7 Bể khử trùng......................................................................35 iii
3.8 Bể nén bùn........................................................................36
Chương 4: Tính toán chi phí.......................................................38
4.1 Chi phí xây dựng................................................................38
4.2 Chi phí thiết bị...................................................................39
4.3 Chi phí vận hành...............................................................41
KẾT LUẬN....................................................................................43
Tài liệu tham khảo......................................................................44 iv ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời gian qua, cùng với sự tăng trưởng nhanh của
nền kinh tế đất nước, nhu cầu thực phẩm của người tiêu dùng,
trong đó có sản phẩm thịt gia súc gia cầm, cũng tăng theo mức
sống và thu nhập. Theo Agroinfo, trong năm 2014, sản lượng thịt
heo hơi xuất chuồng đạt 3,4 triệu tấn, tăng 3,1% so với năm
2013 [1]. Năm 2022 tại quý I, sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng
đạt 1041,1 nghìn tấn, tăng 4,3% so với quý I năm 2021 [2]. Để
đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao về thực phẩm, hiện nay đã
xuất hiện nhiều nhà máy chuyên về giết mổ gia súc, đặc biệt là
các nhà máy giết mổ quy mô lớn. Việc hình thành các nhà máy
giết mổ đã tạo điều kiện công ăn việc làm cho địa phương cũng
như tăng thu nhập cho các hộ gia đình và địa phương.
Tuy nhiên, một trong những thách thức đang đặt ra đối với
các cơ sở giết mổ gia súc là vấn đề ô nhiễm môi trường và sức
khỏe của người lao động. Tại các cơ sở giết mổ gia súc hiện nay,
các cơ sở làm nghề đều đã giết mổ bằng công nghệ máy móc
hiện đại. Điều này làm tăng công suất làm việc dẫn đến làm
tăng sản lượng sản phẩm nhưng đồng thời cũng kéo theo lượng
chất thải tăng theo cùng với sản lượng. Nước thải giết mổ heo có
BOD5 khoảng từ 1000 – 7400 mg/l, COD có thể lên tới 1000 –
9600 [3], [4]; đặc biệt là chỉ số ô nhiễm nitơ như thông số NH + 4 -N
khoảng 230-1120 mg/l [4], phốt pho cao cùng với một số lượng
vi khuẩn gây bệnh [3]. Theo số liệu điều tra của Cục Thú y vào
năm 2009, có khoảng 50 đến 78% các cơ sở giết mổ có hệ thống
xử lý nước thải nhưng rất đơn giản, hiệu quả xử lý thấp (trong
thực tế, nên gọi đây là các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi
trường có lẽ chính xác hơn) [3]. Phần lớn nước thải vẫn chưa
được xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT đã được xả trực tiếp ra các
mương, hồ, sông… gây rất nhiều tác động xấu đến môi trường
tiếp nhận, đến cảnh quan, hệ sinh thái, đặc biệt là sức khỏe của
con người. Thực trạng hoạt động giết mổ gia súc gia cầm ở Việt
Nam hiện nay đang diễn ra ở mức báo động về ô nhiễm môi
trường, vệ sinh thú y và an toàn thực phẩm.
Vì vậy, đồ án “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà
máy giết mổ heo quy mô 2000 con/ngày.đêm” được lựa
chọn để góp phần giải bài toán môi trường của ngành giết mổ
gia súc, gia cầm của Việt Nam. 1 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG
1.1 Giới thiệu chung về ngành giết mổ tại Việt Nam
Theo Cục chăn nuôi, năm 2017 nước ta sản xuất được
5204,1 triệu tấn thịt. Năm 2016 và năm 2017, Việt Nam đứng
thứ 6 thế giới về sản lượng thịt heo và thứ 7 toàn cầu về số heo
giết mổ. Năm 2018, FAO dự đoán Việt Nam tiếp tục chiếm vị trí
thứ 6 toàn cầu về sản lượng thịt heo. Việt Nam đứng thứ bảy thế
giới về tiêu thụ thịt heo (sau Trung Quốc, EU, Mỹ, Nga, Brazin,
Nhật Bản). Cùng với đó, nhu cầu nhập khẩu thịt heo vẫn cao,
chủ yếu từ các nước châu Á, năm’ 2018 các nước Trung Quốc,
Nhật Bản, Hàn Quốc, Hồng’ Kong, Philippines, Đài Loan và Liên
bang Nga…dự kiến nhập khẩu trên 4 triệu tấn thịt heo đông lạnh
chiếm 50% số lượng thịt heo thương mại toàn cầu ước tính cho năm 2018 [5].
Đây là cơ hội để Việt Nam tăng xuất khẩu. Cùng với đó, thịt
heo cũng là mặt hàng có lợi thế để xuất khẩu về lâu dài: Việt
Nam đang ở TOP 10 các nước xuất khẩu nhiều thịt heo của thế
giới. Theo nhiều chuyên gia nhận định, giết mổ và chế biến đang
là công đoạn đem lại lợi nhuận nhiều nhất trong chuỗi giá trị ngành chăn nuôi [5].
Hiện nay, cả nước có 456 CSGM động vật tập trung và gần
23.000 cơ sở giết mổ nhỏ lẻ (trong đó gần 35% số cơ sở có Giấy
chứng nhận đăng ký kinh doanh, chỉ có hơn 15% số cơ sở đáp
ứng điều kiện vệ sinh thú y theo quy định). So với năm 2015, số
lượng CSGM nhỏ lẻ trên cả nước đã giảm khoảng ’6.300 cơ sở
(năm 2015: cả nước có trên 29.000 cơ sở giết mổ nhỏ lẻ) [6].
1.2 Công nghệ giết mổ heo và vấn đề môi trường
1.2.1 Công nghệ giết mổ heo
Sơ đồ quy trình giết mổ heo được thể hiện qua hình 1.1.
a) Kiểm tra lâm sàng ban đầu: Heo trước khi nhập vào cơ sở sẽ
qua công đoạn kiểm tra lâm sàng ban đầu, bao gồm kiểm tra
giấy chứng nhận kiểm dịch của cơ quan thú y có thẩm quyền và
tình trạng sức khỏe của con vật, nếu khỏe mạnh sẽ chuyển vào
khu chuồng nhốt chờ giết mổ, nếu có biểu hiện bệnh lý sẽ được
chuyển qua khu chuồng cách ly.
b) Nhốt chờ giết mổ, kiểm dịch, tắm rửa tẩy bẩn: Heo vận
chuyển về cơ sở được nhốt ít nhất 6 giờ trước khi đưa vào giết 2
mổ để ổn định sức khỏe, giảm căng thẳng, đồng thời cho nhịn ăn
và cung cấp đủ nước uống. Trước khi đưa vào chuồng nhốt gia
súc chờ giết mổ, cán bộ thú y sẽ kiểm tra tình trạng sức khỏe
từng con heo bằng cách cho gia súc di chuyển qua đường dẫn
để kiểm tra, những con nghi ngờ có bệnh được tách riêng, đánh
dấu và áp dụng các biện pháp xử lý như giết mổ sau cùng, hoặc
nuôi cách ly để theo dõi tiếp, hoặc giết hủy tùy theo loại bệnh.
Sau khi được kiểm dịch và đã nghỉ ngơi, heo được dẫn qua khu
giết mổ. Trước khi đưa vào dây chuyền giết mổ, heo được tắm rửa tẩy bẩn sạch sẽ.
Hình 1.1 Quy trình giết mổ heo kèm dòng thải [7] 3
c) Gây mê: Trước khi vào dây chuyền giết mổ, heo được gây mê
bằng kẹp điện để đảm bảo heo không cử động được, thời gian
chích điện không quá 15 giây.
d) Chọc tiết: Tại đây, công nhân dùng dao chuyên dụng cắt đứt
động mạch và tĩnh mạch tại vùng cổ để huyết chảy ra hết.
Huyết được thu hồi vào khay inox sau này giao trả lại cho khách hàng.
e) Nhúng nước nóng, cạo lông: Sau khi huyết đã chảy hết, heo
được nhúng vào bồn nước nóng khoảng 60 – 80oC trong vòng 4 –
5 phút để làm mềm chân lông, sau đó công nhân tiến hành cạo
lông bằng tay. Nước được đun nóng bằng lò hơi.
f) Mổ, rút lòng, tháo bỏ phân, rửa sạch: Sau khi đã cạo sạch
lông, tiến hành mổ bụng và tách toàn bộ phủ tạng ra khỏi thân.
Thân heo được móc lên dàn treo, rửa sạch rồi đưa qua khâu
kiểm dịch. Phủ tạng được chuyển sang khu vực tháo bỏ phân, tại
đây phân và các chất chứa trong dạ dày, ruột được tháo vào các
thùng chứa bằng inox và được chuyển ra khu xử lý, bên cạnh đó
các bộ phận nội tạng không ăn được cũng được loại bỏ tại đây,
sau đó rửa sạch bằng nước và đưa đi kiểm dịch.
g) Kiểm tra, đóng dấu kiểm dịch, đóng gói, đưa đi tiêu thụ: Sau
khi thân thịt và phủ tạng được rửa sạch, cán bộ thú y tiến hành
ngay việc kiểm tra đầu (bao gồm: kiểm tra niêm mạc miệng, cơ
nhai, cơ lưỡi, hạch), phủ tạng (bao gồm: kiểm tra phổi, tim, gan,
lách, dạ dày, ruột) và thân thịt (bao gồm: kiểm tra các dấu hiệu
bệnh lý trên toàn bộ mặt da như xuất huyết, hoạt tử, loét, kiểm
tra thân thịt có nhiễm lông và các tạp chất khác không, kiểm tra
màu sắc của các tổ chức cơ, mỡ và kiểm tra xoang ngực, xoang
bụng). Nếu không có dấu hiệu bất thường, cán bộ thú y sẽ đóng
dấu kiểm soát giết mổ và cấp giấy chứng nhận kiểm dịch vận
chuyển sản phẩm động vật. Trường hợp phát hiện dấu hiệu nghi
ngờ có bệnh sẽ được tách qua khu vực riêng để kiểm tra lần
cuối, sau đó mới đưa ra quyết định xử lý, nếu không đảm bảo an
toàn cho người sử dụng sẽ đóng dấu hủy và chuyển qua kho
chứa chất thải nguy hại.
Cơ sở chủ yếu cung cấp dịch vụ giết mổ thuê nên sau khi
giết mổ và đóng dấu kiểm dịch, toàn bộ thân thịt, nội tạng dùng
được và huyết được giao trả lại cho khách hàng. Trong giai đoạn
2, nếu có khách hàng thuê cấp đông sẽ tiếp tục đưa qua khâu
đóng gói và cấp đông (nhiệt độ cấp đông khoảng -400C đến -
500C, bảo quản ở nhiệt độ -180C đến -200C) trước khi giao trả cho khách hàng. 4
1.2.2 Nguồn phát sinh và đặc trưng của nước thải
Nước thải từ hoạt động giết mổ heo đến từ 3 nguồn là nước
thải từ quá trình giết mổ, nước thải từ quá trình sơ chế nội tạng,
nước thải từ các hoạt động khác như rửa chuồng nhốt, dụng cụ…
[7], [8]. Lượng nước thải ra chiếm hơn 80% lượng nước sử dụng [3].
Nước thải của các cơ sở giết mổ gia súc thường bị ô nhiễm
do các thành phần hữu cơ như máu, mỡ, protein, nitơ, photpho,
các chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm. Nồng độ cao các
chất ô nhiễm chứa trong nước thải thường có nguồn gốc từ chất
thải là máu trong khâu cắt tiết, phanh bụng, rửa sàn và từ khâu
làm lòng. Máu là nguyên nhân chính dẫn đến hàm lượng nitơ
trong nước thải tăng cao và cũng là thành phần hữu cơ ô nhiễm
chính trong nước thải giết mổ [3]. Ngoài ra còn có thể có xương,
thịt vụn, mỡ thừa, lông, móng, vi sinh vật,... Các hợp chất hữu cơ
này làm tăng độ phì của nước đồng thời dễ bị phân hủy bởi các
vi sinh vật, gây mùi hôi thối và làm ô nhiễm nguồn nước [8].
Bảng 1.1 Đặc trưng nước thải giết mổ gia súc gia cầm [3], [4] Thông số Đơn vị Giá trị QCVN 40/2011 BTNMT (Cột B) pH - 5,3 - 8,9 5,5-9 BOD5 mg/L 1000 - 7400 50 COD mg/L 1000 - 9600 150 SS mg/L 160 - 580 100 TN mg/L 61 - 350 40 TP mg/L 16 - 100 6 Dầu mỡ mg/L 20 - 300 10
Bảng 1.2 Đặc trưng nước thải của một số cơ sở giết mổ heo tại Việt Nam Thông Đơn CSGM Mễ CSGM Thịnh QCVN số vị Trì [8] An [3] 40/2011 BTNMT 5 (Cột B) pH - 6,9 6,4 5,5-9 BOD5 mg/L 920 1765 50 COD mg/L 1520 2206 150 SS mg/L 190 520 100 TN mg/L 212 196 40 TP mg/L 23 12,6 6 Dầu mỡ mg/L - 100 10
Từ bảng 1.1 và bảng 1.2, nước thải giết mổ có sự biến
thiên lớn về các thông số ô nhiễm. Nguyên nhân là từ quy mô
giết mổ, sản lượng giết mổ; đặc biệt là sự khác biệt đến từ định
mức sử dụng nước sử dụng trong quá trình giết mổ. Lượng nước
dùng trong giết mổ heo ở Việt Nam là 370 – 750 l/con [3], theo
[9] và [10], lượng nước tiêu tốn là khoảng 500 l/con. Do có sự
thay đổi về lượng nước sử dụng vì vậy nồng độ các chất trong
nước thải cũng thay đổi theo.
Nước thải tại một số CSGM ở Việt Nam như CSGM Mễ Trì và
CSGM Thịnh An đều có giá trị chất ô nhiễm lớn hơn rất nhiều so
với các giá trị cột B của QCVN 40/2011 BTNMT như BOD5 từ 920
– 1765, cao hơn 18,4 – 35,3 lần; COD từ 1520 – 2206, cao hơn
10,13 – 14,71 lần; đồng thời, tỷ lệ BOD/N = 4,3 - 9 < 20, BOD/P
= 35,4 < 100. Do đó, có thể coi, nước thải giết mổ có đặc trưng
là thông số BOD, COD và đặc biệt là có hàm lượng dinh dưỡng
cao. Nitơ ở đây tồn tại chủ yếu ở dạng nitơ hữu cơ như protein,
axit amin… và dạng amoni còn phốt pho tồn tại chủ yếu là dạng phốt pho hữu cơ.
1.2.3 Một số biện pháp giảm thiểu ô nhiễm
Dựa trên việc phân tích nguồn phát sinh chất thải và đặc
tính của nó, có thể nêu ra một vài biện pháp giảm thiểu ô nhiễm
bằng việc áp dụng sản xuất sạch hơn cho ngành giết mổ [9], [11]:
- Tận dụng nước mổ heo, lắp đặt thùng chứa nước phân để
tiết kiệm nước và thu gom chất thải, phụ phẩm để chăn nuôi và làm phân bón.
- Tái sử dụng nước sau quá trình xử lý để giảm nhu cầu về nước cấp.
- Thiết kế xe thu huyết tại nơi chọc tiết và nơi treo heo sau
khi mổ để giảm tải lượng ô nhiễm cho nước thải và giảm
lượng nước vệ sinh khu vực chọc tiết. 6
- Làm lông tại khu vực chảo trụng để tách nguồn chất thải
rắn ra khỏi nguồn nước thải, giảm lượng nước vệ sinh sàn nhà.
- Xây dựng bồn chứa nước cấp nhằm tăng cường áp lực
nước, lượng nước sử dụng sẽ tiết kiệm hơn do áp lực nước mạnh.
- Sử dụng các phế phẩm để tạo khí sinh học để phục vụ cho các hoạt động khác.
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC
2.1 Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc
Nước thải giết mổ với các đặc trưng đã được nói ở phần
1.2.2 là thông số BOD, COD, N, P vượt quá quy chuẩn, do vậy,
nước thải giết mổ cần được xử lý các thông số trên để đạt được
các yêu cầu trong quy chuẩn. Với COD và BOD cao hơn 1000
mg/l [12], [13], cần xử lý sinh học điều kiện yếm khí để giảm
một phần các thông số này trước khi đi vào các công trình phía
sau. Với N có thể được xử lý trong bể sinh học thiếu khí và P
được loại bỏ trong quá trình thải bỏ sinh khối [14].
2.1.1 Tiền xử lý nước thải
Trước khi nước thải đi vào hệ thống xử lý sinh học, nước
thải được xử lý sơ bộ nước thải để đảm bảo hiệu quả xử lý, tính
ổn định của hệ thống sinh học mà còn bảo vệ các thiết bị làm
việc, tránh các hiện tượng như tắc ống, vỡ ống… Để xử lý sơ bộ,
người ta sử dụng phương pháp cơ học, phương pháp hóa lý. Hình
2.1 thể hiện quá trình xử lý sơ bộ nước thải trước khi đi vào hệ thống xử lý chính. 7
Hình 2.1 Hệ thống tiền xử lý nước thải [7], [10]
Theo [7], [10], [15], nước thải giết mổ sẽ được xử lý sơ bộ
bằng các công trình như song chắn rác và lưới lọc rác tinh để
giảm SS trước khi đi vào hệ thống sinh học với hiệu suất khoảng
20% [16]. Ngoài ra, dầu mỡ có trong nước thải sẽ được loại bỏ
trong bể tách dầu mỡ với hiệu suất khoảng 90 – 97% [17]. Bể
thu gom có tác dụng tập trung nước thải từ các đường ống về
đây để chuyển nước về bể điều hòa. Bể điều hòa có tác dụng
điều chỉnh các biến động về lưu lượng và chất lượng của dòng
thải để bảo vệ công trình sinh học phía sau.
2.1.2 Công nghệ AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic)
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ AAO [18] [19] 8
Công nghệ này có 3 quá trình xử lý là xử lý BOD, COD tại
bể yếm khí; khử BOD, NH +
4 tại bể hiếu khí; xử lý nitơ tại bể thiếu
khí [10] , [20]. Tại bể anoxic (thiếu oxy), vi sinh vật lấy oxi từ nitrat (NO - -
3 ) và nitrit (NO2 ) để oxy hóa các chất hữu cơ để lấy
năng lượng và tạo sinh khối. Ngoài lượng nitrat và nitrit có sẵn
trong nước thải thì còn lượng nitrat và nitrit trong hỗn hợp nước
tuần hoàn từ bể aerobic. Ngoài quá trình xử lý N trong nước thải,
công nghệ AAO còn xử lý được PO 3-
4 trong bể thiếu khí và bể
hiếu khí. Một số trạm xử lý nước thải đã sử dụng công nghệ là Cơ
sở giết mổ gia súc, gia cầm tập trung và chế biến thực phẩm
đông lạnh An Nhơn [10]. Với hiệu quả xử lý COD, BOD5, TN lần
lượt là 95%, 97%, 75% [10].
a) Quá trình xử lý yếm khí
Quá trình kỵ khí (Anaerobic) là quá trình phân hủy sinh học
chất thải trong đó không có oxy hòa tan và oxy liên kết. Quá
trình gồm 4 giai đoạn gồm: (1) giai đoạn thủy phân, (2) giai đoạn
axit hóa, (3) giai đoạn acetat hóa và (4) giai đoạn metan hóa.
Hình 2.3 Các giai đoạn trong quá trình kỵ khí [15]. (1) Giai đoạn thủy phân
Các chất hữu cơ có phân tử lượng lớn và phức tạp như
protein, lipit… sẽ được chuyển hóa thành các chất hữu cơ có
phân tử lượng bé hơn như axit amin, axit béo… dưới tác dụng
của của emzym thủy phân do các vi sinh vật tạo ra. Sau khi
chuyển thành các chất hữu cơ có phân tử lượng bé, vi sinh vật
mới sử dụng được các chất hữu cơ này. Tốc độ thủy phân phụ
thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, bản chất của chất nền, khả 9
năng phân hủy sinh học của vi sinh vật. Do đó, quá trình thủy
phân quyết định tốc độ của toàn bộ quá trình kỵ khí. (2) Giai đoạn axit hóa
Các vi khuẩn sinh axit sẽ sử dụng các sản phẩm của quá
trình (1) để tạo thành một loạt các hợp chất hữu cơ có kích
thước nhỏ, chủ yếu là các axit dễ bay hơi (VFA) và một phần nhỏ
các sản phẩm khác như H2, CO2, axit lactic, etanol, amonia [13], [19]. (3) Giai đoạn acetat hóa
Các VFA được tạo ra sẽ bị phân hủy chủ yếu thành acetat,
H2 và CO2 dưới tác dụng của các vi khuẩn accetat. Hai sản phẩm
trung gian quan trọng là axit proionat và butyrat được biến đổi
thành acetat và hydro bởi vi khuẩn accetat. Oxy hóa kỵ khí các
axit béo mạch dài cũng cho ra sản phẩm là acetat [13]. CH - - - +
3-CH2-COO + 3H2O → CH3COO + HCO3 + 2H + 2H2 (II.1) CH - +
3-CH2-CH2-COO + 2H2O → CH3COO- + 2H + 2H2 (II.2) (4) Giai đoạn metan hóa
Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí
các chất hữu cơ, nhóm vi khuẩn sinh metan khử CO2 bằng H2 và
khử acetat để tạo thành metan. Vi sinh sinh metan sử dụng chất
nền hữu cơ hoặc nguồn cacbon riêng biệt như là acetat. Khoảng
70-80% metan được tạo thành từ các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc từ acetat [13], [19].
b) Quá trình thiếu khí (Anoxic)
Trong thành phần nước thải chứa hàm lượng hợp chất hữu
cơ cao thì chủ yếu phải kể đến hàm lượng nitơ và photpho –
những thành phần chính cần được loại bỏ khỏi nước thải trước
khi vào nguồn tiếp nhận. Tại bể anoxic, trong điều kiện thiếu khí
hệ vi sinh vật thiếu khí xử lý nitơ và photpho thông qua quá trình
nitrat hóa và phosphoryl hóa [21].
- Quá trình khử nitrat hóa:
Khử nitrat sinh học là quá trình chuyển hóa nitrat thành khí
nitơ và biến thành tế bào mới bởi nhóm vi khuẩn hiếu khí tùy
tiện dị dưỡng và một số loại nấm. Trong quá trình khử nitrat, các
vi sinh vật cũng sử dụng cơ chất nên đồng thời cũng làm giảm
được COD và BOD. Nitrat đầu tiên sẽ được chuyển thành nitrit
sau đó chuyển nitrit thành khí nitơ [13], [14]. 10 - Quá trình phosphoryl hóa:
Chủng vi khuẩn tham gia vào quá trình này là
Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi
khuẩn Acinebacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không
chứa photpho hoặc các hợp chất có chứa photpho dễ phân hủy
bởi các loại vi khuẩn hiếu khí [21].
Để quá trình nitrat hóa và phosphoryl hóa diễn ra thuận lợi,
tại bể anoxic có bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp
tạo điều kiện để các vi sinh vật tiếp xúc với cơ chất, đồng thời
còn tách khí N2 ra khỏi bùn để tránh thất thoát bùn.
c) Quá trình hiếu khí (Oxic) - Quá trình nitrat hóa
Quá trình nitrat hóa là quá trình chuyển NH + 4 có mặt trong
nước thải thành NO -3 trong điều kiện hiếu khí. Quá trình nitrat
hóa gồm hai giai đoạn. Giai đoạn 1, amoni sẽ được chuyển thành
nitrit bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó nitrit sẽ được chuyển
thành nitrat bởi vi khuẩn Nitrobacter [13], [22]. 2NH + - +
4 +3O2 → 2NO2 + 4H + 2H2O (II.4) NO - - 2 + 0,5O2 → NO3 (II.5)
Quá trình hiếu khí diễn ra mạnh mẽ nếu có những tác động
như: sục khí, tăng lượng hoạt động của vi sinh vật bằng cách bổ
sung bùn hoạt tính, điều chỉnh hàm lượng chất dinh dưỡng, loại
bỏ hoặc ức chế các chất độc làm ảnh hưởng đến quá trình hoạt
động của vi sinh vật. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình là 20-
40oC, tối ưu là 25-30oC [21].
- Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí [23], [24].
+ Giai đoạn 1: Oxi hóa chất hữu cơ có nitơ
CxHyOzN +(x + y/4 – z/3 – 3/4)O2 → xCO2 + (y –3)/2H2O + NH3 (II.6)
+ Tổng hợp xây dựng tế bào
CxHyOzN + O2 → C5H7NO2 + CO + H 2 2O (II.7)
+ Giai đoạn 3: Hô hấp nội bào:
C5H7NO2 + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 (II.8) 11
* Ưu nhược điểm của công nghệ AAO
Bảng 2.1 Ưu, nhược điểm của công nghệ AAO Công nghệ AAO Phạm vi ứng dụng
Thích hợp với nước thải có BOD, COD
cao hơn 1000 mg/l, và N, P cao. Ưu điểm
- Khả năng xử lý N, P khá cao khoảng 90% và 89,5% [19].
- Hiệu quả loại bỏ COD, BOD khoảng 95%.
- Phù hợp với nơi ít diện tích mặt bằng.
- Bùn thải có thể tái sử dụng làm phân bón Nhược điểm
- Khó vận hành khi gặp thời tiết lạnh.
- Lượng bùn thải ra nhiều.
2.1.3 Công nghệ AAOAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic-Anoxic- Oxic)
Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ AAOAO [25]
Trong công nghệ AAOAO có 2 hệ thống AO (Anoxic – Oxic)
và bổ sung thêm một bể yếm khí. Ở hệ thống AO đầu tiên, các quá trình xử lý BOD, NH + -
4 , NO3 đều xảy ra giống với công nghệ
AAO ở trên. Bể hiếu khí thứ hai có thời gian lưu thủy lực nhỏ hơn
bể Oxic 1 nhằm đẩy khí nitơ hình thành ra khỏi khối phản ứng
trước khi lắng và oxy hóa nốt phần BOD, amoni dư. Công nghệ
có thêm giai đoạn yếm khí để tách loại photpho. Bể Anoxic 2 có
tác dụng tăng cường khử nitrat sau bể Oxic 1 với nguồn chất
hữu cơ từ quá trình hô hấp nội bào từ bể Oxic 1. Bể aerobic cuối
cùng giảm hàm lượng photpho xuống tối đa. Hiện nay, công 12
nghệ được nhà máy giết mổ C.P Việt Nam tại Bình Định sử dụng [25].
Bảng 2.2 Ưu, nhược điểm của công nghệ AAOAO Công nghệ AAOAO Phạm vi ứng dụng
Thích hợp với nước thải có BOD, COD
cao hơn 1000mg/l, đặc biệt, tỷ lệ BOD/TN < 3, BOD/TP > 20. Ưu điểm
- Bùn thải có giá trị làm phân bón.
- Khả năng xử lý N gần như triệt để,
hiệu quả xử lý P trên 95% [14]
- Hiệu quả loại bỏ COD, BOD khoảng 95%. - Lượng bùn tạo ra ít. Nhược điểm
- Khó vận hành khi gặp thời tiết lạnh.
- Tuần hoàn nội vi lớn nên tốn nhiều
năng lượng cung cấp và duy trì.
- Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn.
- Yêu cầu tỷ số BOD/P cao.
2.1.4 Công nghệ UASB – AO (UASB – Anoxic – Oxic)
Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ UASB-AO [20] a) Bể UASB
Đây là công trình xử lý sinh học kị khí ngược dòng. Nước
thải được đưa từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kị khí lơ lửng ở
dạng các bông bùn hạt. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ diễn
ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùn này. Một phần khí sinh
ra trong quá trình phân huỷ kị khí (CH4, CO2 và một số khí khác) 13
sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên phía trên,
tạo sự đảo trộn đều giữa bùn và nước. Khi lên đến đỉnh bể, các
bọt khí sẽ va chạm vào các tấm chắn hình nón, các bọt khí được
giải phóng cùng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống. Để tăng tiếp
xúc giữa nước thải với các bông bùn [20], [23].
Bể UASB có thể chịu được tải trọng COD cao hơn các bể
phản ứng kỵ khí khác như bể lọc kỵ khí, bể ASBR… Điều này là
do sự phát triển dày đặc của bùn hạt kỵ khí. Với tải trọng COD từ
12 đến 20 kgCOD/m3 thì hiệu quả loại bỏ COD là 90-95% ở nhiệt
độ khoảng từ 30 đến 35oC [12].
b) Quá trình thiếu khí và hiếu khí
Các quá trình ở đây diễn ra giống với các quá trình, các
phản ứng sinh hóa trong điều kiện thiếu và hiếu khí giống công
nghệ AAO. Tuy nhiên điểm khác biệt ở đây là bùn sau quá trình
lắng tại bể lắng II không tuần lại về bể yếm khí mà tuần hoàn lại
về bể thiếu khí. Điều này giúp cho quá trình xử lý yếm khí xảy ra
tốt hơn do không có sự tác động của các ion NO - - 2 , NO3 có trong dòng bùn tuần hoàn.
Bảng 2.3 Ưu, nhược điểm của công nghệ UASB-AO Công nghệ UASB - AO Phạm vi ứng dụng
Thích hợp với nước thải có tải trọng
chất hữu cơ lớn (trên 2000 mg/l), và N, P cao. Ưu điểm - Hiệu quả xử lý NH + - 4 , NO3 , TP lần lượt
là khoảng 80%, 95%, 90% [20].
- Hiệu quả loại bỏ COD, BOD khoảng 95 - 97% [12], [20].
- Chịu được tải trọng hữu cơ cao từ 12 đến 20 kgCOD/m3
- Tạo ra và thu khí sinh học
- Không cần nhiều diện tích mặt bằng Nhược điểm
- Khó vận hành khi gặp thời tiết lạnh. - Gây mùi khó chịu
- Lượng bùn tạo ra nhiều 14
2.2 Lựa chọn dây chuyền xử lý cho nhà máy
2.2.1 Tính toán lưu lượng nước thải
Lượng nước sử dụng để giết một con heo tại Việt Nam
khoảng 370 đến 750 l/con với khoảng 80 - 90% lượng nước này
sẽ thành nước thải [3]. Theo [9], [10], lượng nước sử dụng cho
việc giết một con heo là khoảng 500 l/con. Như vậy, lượng nước
trung bình cho việc giết mổ là khoảng 500 l/con với khoảng 90%
sẽ trở thành nước thải. Ước tính lưu lượng nước thải của nhà
máy giết mổ quy mô 2000 con/ngày.đêm là
Q=2000. 500 . 90 %=900000 (l/ngày.đêm )=900 ( m3/ngày.đêm )
Như vậy, lưu lượng nước thải của nhà máy giết mổ heo quy
mô 2000 con/ngày.đêm là 900 m3/ngày.đêm; Q = 900 m3/ngày.đêm.
2.2.2 Xác định thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải
Nước thải của các cơ sở giết mổ gia súc bị ô nhiễm do các
thành phần hữu cơ như máu, mỡ, protein, nitơ, photpho, các
chất tẩy rửa và chất bảo quản thực phẩm. Dẫn đến giá trị của
các thông số BOD, COD, N, P rất cao; ngoài ra trong nước thải
còn chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng như lông, chất thải
trong ruột, thịt vụn… Dầu mỡ từ quá trình làm nội tạng cũng là
một thống số cần xử lý do nó có thể gây ảnh hưởng đến các quá trình xử lý phía sau.
Theo bảng 1.2, các thông số về chất ô nhiễm có trong nước
thải của nhà mấy giết mổ có quy mô là 2000 con/ngày.đêm
được lựa chọn để thiết kế và thể hiện trong bảng 2.4 [3], [7], [26].
Bảng 2.4 Bảng thành phần nước thải của CSGM heo Thông Đơn vị Giá QCVN 40/2011 số trị BTNMT (Cột B) pH 6,4– 5,5 – 9 7,2 BOD5 mg/l 1565 50 COD mg/l 2680 150 SS mg/l 520 100 TN mg/l 196 40 N-NH + 4 mg/l 119 10 15 TP mg/l 17 6 Dầu mỡ mg/l 100 10 động vật Coliform MPN/100 ml 20000 5000 0
2.2.3 Đề xuất hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy giết mổ lợn
Trước khi vào công trình xử lý sinh học, với hàm lượng SS=
520 mg/l và hàm lượng dầu mỡ nhiều có thể gây ảnh hưởng xấu
đến các công trình phía sau. Vì vậy, SS sẽ được tách khoảng
25% [17] ở song chắn rác và lọc rác tinh ; dầu mỡ sẽ được xử lý
một phần ở lọc rác tinh và song chắn rác, sau đó được tách ở bể thu gom có ngăn tách mỡ.
Với lưu lượng nước thải là Q = 900 m3/ngày và thành phần
nước thải được thể hiện trong bảng , tỷ lệ BOD/COD > 0,5 và
trong dòng thải các chất độc đối với vi sinh vật đều nằm trong
ngưỡng cho phép đã thể hiện rằng nước thải giết mổ phù hợp với
các công nghệ xử lý sinh học. Với BOD5 = 1565 mg/l lớn hơn 500
mg/l thì cần phải được xử lý bằng công nghệ sinh học yếm khí
trước [18]. Ở đây, sử dựng bể UASB để xử lý nước thải bằng
công nghệ sinh học trong điều kiện yếm khí. Do không tốn nhiều
diện tích mặt bằng, bể còn có kế cấu đơn giản, dễ xây dựng.
Ngoài ra, bể có hiệu quả xử lý khoảng 95% COD đối với việc xử
lý nước thải giết mổ [20].
Sau khi được xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều
kiện kỵ khí, do nước thải giết mổ có tỷ lệ BOD/N < 20 và BOD/P
< 100 nên cần xử lý nitơ và phốt pho có trong nước thải. Bể
Aerotank sẽ chuyển hóa NH + - -
4 thành NO2 và NO3 sau đó bể Anoxic chuyển hóa NO - - 2 và NO3
thành N2 trong điều kiện thiếu
khí. Quá trình xử lý phốt pho ở dạng PO 3-
4 được diễn ra ở cả hai
bể thiếu khí và hiếu khí do được vi khuẩn PAOs hấp thụ trong quá trình tăng trưởng.
Bùn hoạt tính sau khi được lắng ở bể lắng II sẽ được tuần
hoàn lại một phần vào bể Anoxic. Phần còn lại của nước thải sẽ
được khử trùng và được xả ra nguồn tiếp nhận. Phần bùn còn lại
sẽ được xử lý tại bể nén bùn và máy ép bùn.
Trong nước thải giết mổ có hàm lượng vi sinh vật rất cao,
vượt khoảng 40 lần sao với QCVN 40/2011 BTNMT. Do vậy, việc
khử trùng nước thải đầu ra là điều cần thiết. Nước thải sau xử lý
sinh học sẽ được khử trùng bằng clorua vôi. 16