Luận Văn Chế tạo và vận hành thực nghiệm mô hình UASB xử lý nước thải chế biến thủy sản

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Chế tạo và vận hành thực nghiệm mô hình UASB xử lý nước thải chế biến thủy sản


MụcLục
LỜI NÓI ĐẦU . . . . . . . . . . . . . 1
CHƯƠNG1 . . . . . . . . . . . . 2
NHỮNG NÉTCƠBẢNVỀNƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦYSẢN. . . 2
1.1. Nguồngốc vàlưulượngnước th ải ởmộts ố xí nghiệptại Nha Trang . . 3
1.1.1. Nguồngốc. . . . . . . . . . . . . 3
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
59
1.1.2. Lưulượngnước thải ởmộtsố xí nghiệptại NhaTrang . . . . 3
1.2. Thành phần tính chất và đặc tínhcủanước th ải . . . . . 3
1.2.1. Thành phần tí nh chấtcủanước thải. . . . . . . . 3
1.2.2 Đặc tínhcủanước th ải . . . . . . . . . . . 5
1.3. Ảnhhưởngcủa các chất có trongnước th ải chế biến thuỷ sản đốivới môi
trường . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.3.1. Ảnhhưởngcủa các chấthữucơ . . . . . . . . 8
1.3.2. Ảnhhưởngcủa các chất vôcơ . . . . . . . . 9
CHƯƠNG 2 . . . . . . . . . . . . . 11
TÌM HIỂU CÁC QUÁ TRÌNHXỬ LÝKỴ KHÍ. . . . . . . 11
2.1.Cơsở lý thuyếtcủa quá trình. . . . . . . . . . . 11
2.2. Quá trình sinhhọc trong điều kiệnkị khí. . . . . . . 12
2.3.Sơlượchệ vi sinhvật trongnước th ải. . . . . . . . . 13
2.3.1. Vi khuẩn. . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.2. Siêu vi khuẩn và thực khuẩn thể (virut và bacteriophage). . . . . 15
2.3.3. Nấm (fungi). . . . . . . . . . . . . 15
2.3.4. Hoạt độngsốngcủa vi sinhvật trongnước th ải. . . . . . 16
2.3.5. Sinh trưởngcủa vi sinhvật trongnước thải . . . . . . 17
2.4. Các phương phápkị khí . . . . . . . . . . 19
2.4.1. Các quá trình phânhủ y kỵ khí. . . . . . . . . . 19
2.4.2. Các thiếtbịkỵ khí và quá trìnhxử lýkỵ khí ứngvớimỗibể . . . 21
2.4.2.2. Bểy ếm khí dòng chảy ngược (Bể UASB). . . . . . . 23
2.4.2.3. Bể methan (bể khí sinhhọc). . . . . . . . . . 24
2.4.2.4. Bể phân huỷkỵ khí xáo trộn hoàn toàn . . . . . . 25
2.4.2.5. Bểkỵ khí tiếp xúc. . . . . . . . . . . 26
2.4.2.6. Bểlọckỵ khí bám dính xuôi dòng. . . . . . . . . 26
2.4.2.7. Bểkỵ khítầng giá thểlơlửng . . . . . . . . 26
2.5.Cơ chếcủa quá trình lên menkị khí . . . . . . . . 27
2.6.Hệ vi sinhvật tham gia vào quá trình lên menkị khí. . . . . 31
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
60
2.7. Sinh trưởnglơlửng – bùn hoạt tính . . . . . . . . 33
2.7.1. Quá trìnhtạo bùn hoạt tính . . . . . . . . . 34
2 7.2. Cácdạng vàcấu trúccủa các loại vi sinhvật tham giaxử lýnước th ải. . 35
CHƯƠNG 3 . . . . . . . . . . . . . 37
THỰC NGHIỆM CHẾTẠO MÔ HÌNH UASB VÀVẬN HÀNH THỬ
NGHIỆM . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.Cơsở thiếtkế mô hình. . . . . . . . . . . . 37
3.1.1.Mục đích. . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.2. Bài toán thiếtkế mô hình . . . . . . . . . 38
3.2. Cấutạo và ngu y ên lý hoạt độngcủabể UASB. . . . . . . 40
3.2.1. Cấutạo . . . . . . . . . . . . 40
3.2.2. Nguy ên lý hoạt động. . . . . . . . . . . . 41
3.2.3. Khởi động mô hình UASB. . . . . . . . . . 42
3.2.3.1. Bùn nuôicấy ban đầu . . . . . . . . . . . 42
3.2.3.2. Nước th ải. . . . . . . . . . . . 43
3.2.3.3. Hàmlượng chấthữucơ . . . . . . . . . 43
3.2.3.4. Nước th ải chứa các chất ngu y hại. . . . . . . . 44
3.3. Nghiêncứu th ực nghiệm trên mô hình UASB đã chếtạo . . . . . 44
3.3.1. Phương pháp nghiêncứu. . . . . . . . . . 44
3.3.1.1. Mẫu và phương pháplấymẫu. . . . . . . . . 44
3.3.1.2. Phương phápxử lýsố liệu th ực nghiệm. . . . . . . 49
3.3.2.Kết quả nghiêncứu. . . . . . . . . . . . 50
3.3.2.1. Chuẩnbị bùn hoạt tínhkỵ khí . . . . . . . . 50
3.3.2.2. Xác địnhhằngsốtốc độ phân hu ỷ COD theotải trọng. . . . 50
3.3.2.3. Xác địnhtải trongtối ưutương ứngKmax và hiệu suất max. . . . 52
3.3.2.4. Xác địnhmối quanhệ giữa hiệu suất phân huỷ COD vàtốc độ phân huỷ
COD. . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3.4.Kết lu ận và kiến nghị. . . . . . . . . . . 54
3.4.1. Kết luận. . . . . . . . . . . . . . 54
3.4.2. Kiến nghị . . . . . . . . . . . . 54
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO. . . . . . . . . . . 55
Phụlục: Cáckết quả nghiêncứu. . . . . . . . . . 56


LỜI NÓI ĐẦU
Trong nhữngnămgần đây khi mà khoahọc ngày càng phát triển thìsức
khỏecủa con ngườicũng đangbị đedọabởi nhữngcănbệnh hiểm nghèo. Điều
này có thể được giải thíchbởisự ô nhiễm môi trường ngày càngtăng. Trong đó
ngành ThủySảncũng làmột trong những nguyên nhân gây ra sự ô nhiễmcủa
môi trường, ảnhhưởng đến đờisốngcủa động, thựcvật và con người. Do đóvấn
đề người ta quan tâm là làm saoxử lý được nguồnnước thải làm giảm độ ô
nhiễm cho môi trường. Y thức được phần trách nhiệmcủa mình, ngành Thủy
Sản Việt Nam đã có những giải pháp chovấn đề này. Tuy nhiên hiện nay dosự
phát triểnmạnhcủamặt hàng thủysản do đóxử lýnước thảivẫn chưa được
quan tâm và đầutư đúngmức.
Nhằm góp phần cho quá trình nghiêncứuxử lýnước th ải chế biến thuỷ
sảnbằng phương pháp sinh hoá. Tôi được khoa Chế Biến trường ĐạiHọc Thủy
Sản giao cho đề tài: Chếtạo vàvận hành thực nghiệm mô hình UASBxử lý
nước thải chế biến thủysản.
Mục đích là làm quenvới công việc nghiêncứuxử lýnước thải trên mô
hìnhtại phòng thí nghiệm, sau đó ápdụng vào thựctếsản xuất. Mặt khác giúp
sinh viênvậndụng những kiến th ức đãhọc để giải quyếtvấn đề th ựctế.


HƯƠNG1
NHỮNG NÉTCƠBẢNVỀNƯỚC
THẢI CHẾ BIẾN THỦYSẢN
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
3
1. 1. N gu ồngốc v àl ưul ượngnước th ải ởmột số xí nghiệ pt ạiNha Tr ang.
1.1.1. Nguồngốc.
Nước thải có nguồngốctừnướccấp, ở các xí nghiệp chế biến th ủy sản
trung bìnhsửdụng 70 ư150m
3
/tấnsản phẩm đểsửdụng trong quá trìnhsản xuất
chế biến thủy sản. Sau quá trìnhsản xuấtlượngnước th ải được th ải ravớisố
lượngrấtlớn cùngvới các chất thảirắn và các chấthữucơrấtdễbị phânhủy
thành cácsản phẩmcấp thấp gây ra ô nhiễm môi trường trầm trọng ảnhhưởng
tớisức khỏe con người.
1.1.2. Lưulượngnước thải ởmộtsố xí nghiệptại Nha Trang.
TT Cơsởsản xuất Địa chỉ Mặt hàng chính
Lưulượng
(m
3
/Ng. đêm)
1
Nha TrangSeafood
F17
Nha Trang Tôm, cá,mực, ghẹ 400
2 Doanh nghiệp Việt Thắng Nha Trang Tôm, cá,mực, ghẹ
70
3
Công ty thực phẩm Anh Đào Nha Trang
Tôm, cá,mực, sò
100
4
XNDịchvụ khai thác Thuỷ
Sản
Nha Trang Tôm, cá,mực, ghẹ
40
5
Công tySao Đại Hùng
Khu công
nghiệp Suối
Dầu- Nha
Trang
Đồhộp cá, gà, hoa quả
1000
6
Công ty TNHH Long Shin
Khu công
nghiệp
SuốiDầu – Nha
Trang
Tôm, cá,mực
500
7 Công ty Vân Như Nha Trang Tôm, cá,mực 80
8
Công tyHảiVương
Khu công
nghiệp
SuốiDầu – Nha
Trang
Cá ngừ đạidương
500
9
Công ty Trúc An
Khu công
nghiệp Suối
Dầu – Nha
Trang
Tôm, cá,mực
400
10
Công tyHải Long
Khu công
nghiệp Suối
Dầu – Nha
Trang
Cá ngừ đạidương
200
1.2. Thành phần tính chất và đặc tínhcủanước thải
1.2.1. Thành phần tính chấtcủanước thải.
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
4
Nước thải làhỗnhợp phứctạp trong đó chấtbẩn thuộc nguồngốchữucơ
thườngtồntạidướidạng không hoà tan,dạng keo vàdạng hoà tan. Thành phần
và tính chấtcủanước thải chế biến thuỷ sản phụ thuộc nhiềuy ếutố nhưlĩnhvực
sản xuất nguy ên liệu tiêu th ụ, quy trình công nghệ,lưulượng đơnvị tính trênsản
phẩm
1.2.1.1. Đặc điểmvật lý.
Nước thải được chia thành.
- Chất không hoà tan ởdạnglơlửng kích thướclớnhơn 10
-4
mm. Có
thể ởdạng huy ền phù, nhũtương hoặcdạngsợi
- Cáctạp chấtbẩndạng keovới kích thướchạt 10
-4
ư 10
-6
mm.
- Cáctạp chấtbẩndạng tan có kích th ước nhỏhơn 10
-6
mm, có thể ở
dạng phântử hoặc phân ly thành ion.
Nước thải chế biến thuỷ sản có mùi hôi thối do xuất hiện khíH2S
1.2.1.2. Đặc điểm hoáhọc.
Nước th ải chứa cáchợp chất hóahọcdạng vôcơ như: Fe, Mg, Ca, Si
Nhiều chấthữucơ sinh hoạt như phân, nước tiểu và các chất thải khác như : cát,
sét,dầu,mỡ. Các chấthữucơ có thể chia thành các chất chứa nitơ và các chất
chứa cacbon. Cáchợp chất chứa nitơ chủy ếu là: ure, protein, amin, axit amin.
Cáchợp chất chứa cacbon nhưmỡ, xà phòng, hy đrocacbon.
1.2.1.3. Đặc điểm sinhvật, vi sinh.
Vi sinh trongnước th ải chế biến thuỷ sản được chia theo hìnhdạng, vi
sinhxử lýnước thải có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn,nấm và nguy ên sinh
độngvật.
- Vi khuẩndạngnấm ( Fungi Bacteria ) có kích thướclớnhơn vi
khuẩn và không có vai trò trong quá trình phân huỷ ban đầucủa chấthữucơ
trong quá trìnhxử lý.
- Vi khuẩndạngnấm phát triển th ườngkết thànhlướinối trênmặt
nước gây cản trở dòng chảy và quá trình thuỷ độnghọc.
- Nguy ên sinh độngvật đặc trưngbằngmột vài hoạt động trong quá
trìnhsốngcủa nó thức ăn chínhcủa nguy ên sinh độngvật là vi khuẩn cho nên
chúng là chất chỉ thị quá trình thể hiện hiệu quảxử lýcủa các quá trìnhxử lý sinh
họcnước thải.
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
5
1.2.2 Đặc tínhcủanước thải.
Giống nhưhầuhết các loạinước thải khác, nước thải trong chế biến thuỷ
sản chứahỗnhợp các chất gây ô nhiễm, phầnlớn là các chấthữucơ.Mức độ gây
ô nhiễm phụ thuộc vàosự cómătcủamộtsốy ếutố quan trọng, nhất là phương
pháp chế biến và loại thuỷ sản đươc chế biến. Việc phân tích chi tiết đốivớimẫu
thành phẩm không có ý nghĩa ( hoặcgần như không thực hiện được) đốivới quá
trìnhxử lýnước thải. Người ta có thể thực hiện các phương pháp địnhlượng các
chấthữucơcũng như các thôngsố hoá lýcơbản, vì đây làmột thôngsố chínhvề
ô nhiễm nước.
Các thôngsố hoá lýcơbảncủanước thải chế biến thuỷsản.
+ PH: độ pHtự nó không thể gây ô nhiễm nhưng đóng vai trò làmột
thôngsố đặc trưngrất quan trọng, cho biếtmức độ nhiễmbẩn và xác địnhsựcần
thiết phải điều chỉnh trước khixử lýnước th ảibằng phương pháp sinhhọc.Nước
thảitừ các xí nghiệp chế biến thuỷ sản ít khi có tính axít, pH thườngbằng 7học
có tính kiềm do quá trình phân huỷ đạm và thải amoniac.
+ Hàmlượng chấtrắn:tổng chấtrắn là thành phầnvật lý đặc trưng
quan trọngcủanước thải. Nó baogồm các chấtrắnlơlửngdạng keo và tan.
Dạnglơlửng đáng quan tâm nhất vìnếu có nósẽlắng đọng trong ốngdẫnnước
thải, hiệu quả th ảisẽ kém,nếu nhưlắng tronghồ chứanước thảisẽ ảnhhưởngtới
hệ thựcvật đáy và chuỗi thức ăn, n ếunổicường đô ánh sáng quabềmặtsẽ giảm
đếnhệ sinh thái.
+Nhiệt độ: Trừnước th ảicủa quá trìnhnấu và khử trùng ở các xí nghiệp
đồhộp.
+ Mùi:Nước th ảitừ các xí nghiệp chế biến thuỷ sản cómùi do các chất
hữucơ phân huỷ tạo ra các loại khí như amin, diamin, NH3. Nước thaỉtự hoại
cómùiH2
S, CH4 Dấu hiệucủamùirất quan trọng trong việc đánh giá và chấp
nhậnhệ th ốngnước th ảicủa xí nghiệp .Mùi có thể gây khó chịu và buồn nôn và
khi hàmlượnglớnsẽ ảnhhưởngtớisức khoẻcủa con người
+ Hàmlượng chấthữucơ trongnước thải chế biến thuỷsản.
Có nhiều cách đánh giá hàmlượng chấthữucơ ô nhiễm. Thôngdụng nhất
là các phương pháp xác định nhucầu oxy sinh hoá (BOD5) hoặc nhucầu oxy
hoáhọc (COD) nhưngcũng có thể dùng phương pháp đo cacbonhữucơ. Số liệu
ước tính đầu tiên làlượng oxy cần thiết để ổn định hàmlượng chấthữucơ trong
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
6
chất th ải. Hai phương pháp phổ biến nhất là xác định nhucầu oxy sinh hoá và
oxy hoáhọc.
+Nhucầu oxy sinh hoá ( BOD ):
Là chỉ tiêu thôngdụng nhất để xác địnhmức độ ô nhiễmcủanước th ải
công nghiệp. BOD được định nghĩa làlượng oxy mà vi sinh sinhvật đãsửdụng
trong quá trình oxy hoá chấthữucơ trong điều kiện hiếu khí.
Phương trìnhtổng quát:
Chấthữucơ+O
2 ® CO2
+H2
O + Tế bàomới+sản phẩm cố định.
Trong môi trườngnước, khi quá trình oxy hoá sinhhọcxảy ra thì các vi
sinhvậtsửdụng oxy hoà tan. Vìvậy việc xác địnhtổnglượng oxy hoà tancần
thiết cho quá trình phân huỷ sinhhọc là công việc quan trọng để đánh giá ảnh
hưởngcủamột dòng th ải đốivới nguồnnước. BOD biểu th ịlượng các chấthữu
cơ trongnước có thểbị phân huỷ bằng các vi sinhvật.
ããNhữnghạn chếcủa phép phân tích BOD:
- Yêucầumật độ vi sinhvật trongmẫu phân tích phải đủlớn và các vi
sinhvậtbổ sung vàocần được thich nghivới môi trường.
- Khi chất th ải có chứa các chất độchạicầnxử lýsơbộ trước khi phân
tích, đồng thờicần chú ý giảm ảnhhưởngcủa các vi sinhvật Nitrat hoá
- Phép phân tích BOD không có giá trị cânbằng sau khi các chấthữucơ
hoà tan trong dungdịch đãbịsửdụng.
- Chỉ đo được hàmlượng các chấthữucơ có th ểbị phân huỷ bằng con
đường sinhhọc.
- Thời gian phân tích quá dài, saunăm ngày mới cókết quả.
+ Nhucầu oxy hoáhọc (COD): chỉsố này được dùngrộng rãi để biểu thị
hàmlượng chấthữucơ trongnước thảibị oxy hoábởi chất oxy hoá vàmức độ ô
nhiễmnướctự nhiên.
COD được định nghĩa làlượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá các
chấthữucơ trongmẫunước thành CO2 vànước.Lượng oxy này tượng đương
với hàm lượng chấthữucơ trongmẫunước có thểbị oxy hoá, đượcsửdụng khi
VSV
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
7
sửdụng tác nhân oxy hoámạnh trong môi trường axit. Phương pháp phổ biến
nhất để xác định COD là phương pháp bicromat.
-Cơ chếcủa nó theo phương trình sau:
Các chấthữucơ + Cr2O7
2-+ H
+
CO2 + H2O + 2Cr
3+
Lượng Cr2O7
2-
dư được chuẩn độbằng dungdịch FAS (Fe(NH4
)
2
(SO
4
)
2)
vàsửdụng dungdịch Feroin làm chất chỉ thị. Điểmkết thúc chuẩn độ là điểm khi
dungdịch chuy ểntửmàu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt theo phản ứng sau:
6Fe
2+
+ Cr2O7
2-+ 14H
+
® 6Fe
3+
+2Cr
3+
+ 7H
2O
- Các chất dinhdưỡng trongnước th ải chế biến thuỷ sản:


TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. PGS-TS. HoàngVăn Huệ (2004).
Công nghệ môi trường (tập1-xử lýnước)
Nhà xuấtbản Xây dựng, HàNội.
2. TS. Trịnh Xuân Lai (2000)
Tính toán thiếtkế các công trìnhxử lýnước th ải.
Nhà xuấtbảnXây dựng.
3. TrầnVănNhân vàNgô ThịNga (1999).
Công nghệxử lýnước thải.
Nhà xuấtbản Khoahọc vàkỹ thuật, HàNội.
4. Nguy ễn ĐứcLượng vàNguy ễn Thị ThuỳDương.
Công nghệ sinhhọcmôi trường (tập 1- công nghệxử lýnước thải).
Nhà xuấtbản ĐạihọcQuốc gia thành phốHồ Chí Minh.
5. Nguy ễn Phước Hoà (2005).
Chuyên đềxử lýnước thải chế biến thuỷsảnbằng phương phápkỵ khí.
Trường Đạihọc Thuỷ sản.
6.Lương Đức Phẩm (2002).
Công nghệxử lýnước thảibằng phương pháp sinhhọc.
Nhà xuấtbản giáodục.
7. Lâm Minh Triết, Nguy ễn ThanhHùng vàNguy ễn Phước Dân.
Xử lýnước thải đô thị và công nghiệp.
Tính toán thiếtkế công trình.
Nhà xuấtbản ĐạihọcQuốc gia thành phốHồ Chí Minh.
PDF created with pdfFactory Protrial version www.pdffactory.com
56
8. Hoàng Huệ (1996).
Xử lýnước th ải.
Nhà xuấtbản xây dựng, Hànội.
9. TrầnHiếuNhuệ (1992).
Thoátnước vàxử lýnước th ải công nghiệp. Tập1.
Nhà xuấtbản Khoahọc vàkỹ thuật, HàNội.
10. TrầnHiếu Nhuệ (1992).
Thoátnước vàxử lýnước th ải công nghiệp. Tập2.
Nhà xuấtbản Khoahọc vàkỹ thuật, HàNội.