Tiến Sĩ Nghiên cứu biến động các thành phần hữu cơ trong nước thải công nghiệp chế biến thủy sản và mô hình

Luận án tiến sĩ

Đề tài: Nghiên cứu biến động các thành phần hữu cơ trong nước thải công nghiệp chế biến thủy sản và mô hình xử lý

MỞ ĐẦU
“Nước là loạikhoáng sản quý giá nhất nhưng nước không đơn thuần là
nguyên liệu khoáng, đó không chỉ là phương tiện để phát triển Nông nghiệp và
Công nghiệp mà nước thực sự là người dẫn đường của nền văn minh nhân loại, đó
là thứ máu sống để tạo nênsự sống ở những nơi chưa có sự sống” (Cacpinxki A.P.).
Nước được xem như “Dòng máu nuôi cơ thể con người dưới một danh từ là máu
sinh học của trái đất chúng ta. Do vậy, nước quý hơn vàng” (Pierre Fruhling) [40].
3/4 Trái đất được bao phủ bởi nước. Với một dung lượng khổng lồ gần 1,4 tỷ
Km
3
. Tuy nhiên,lượng nước mà con người sử dụng được lại quá bé nhỏ. Vì rằng,
98 % nước trên trái đất là nước mặn. Khoảng 1,7 % nước ngọt tập trung chủ yếu ở
các điểm đóngbăng; 0,3 % còn lại tồn tại trong các ao, hồ, sông suối, đồng ruộng,
nước ngầm và được sử dụng là quá ít so với nhu cầu của con người [6]. Hơn 40%
dân số thế giới và 80 quốc gia thiếu nước. Hàng năm,25 triệu người bị chết do thiếu
nước sạch. Nguy cơ bùng nổ chiến tranh cục bộ giữacác quốc gia vào đầu thế kỷ 21
là chiến tranh về nguồn nước sạch hơn là chiến tranh về dầu lửa (Ismail Seregaldin,
2000). Năm 2030,thế giới khoảng 8 tỷ 300 triệu người-mức sử dụng nước tăng 2-4 lần so với sự tăng dân số. Thế giới sẽ thiếu nước sạch [15].
Việt nam trong công cuộc xây dựng-kiến thiết theo hướng công nghiệp hoá,
hiện đại hoá với sự phát triển dân số và tốc độ đô thị hoá cao,với sự phát triển các
ngành kinh tế ngày càng gia tăng sẽ làm tăng mạnh nhu cầu sử dụng nước và sự ô
nhiễm nguồn nước. Miền đông Nam bộ, Miền nam Trung bộ và Tây nguyên sẽ
thiếu nước vào năm 2010 và châu thổ sông Hồng sẽ thiếu nước vào năm 2040 [15].
Đó là chưa nói đến nước sạch.
Thực tế này đã đặt ra một yêu cầu khẩn cấp là phải bảo vệ nguồn nước ngay
tự bây giờ,nhờ việc thực hiện các biệnpháp phòng ngừa và hạn chế ô nhiễm qua
việc áp dụng công nghệ “Sản xuất sạch hơn” (Cleaner Production) trong các ngành
nghề công nông ngư nghiệp, giao thông,dịch vụ và du lịch cũng như việc tiến hành
đồng thời và rộng khắp công nghệ “Xử lý cuối đường ống” (End of pipe) trong tất
cả các lĩnh vực kinh tế, xã hội của đất nước.
2
Cũng như các ngành nghề kinh tế khác, nghề CBTS đông lạnh luôn tạo ra
một lượng lớn chất thải với dòng thải chính xuất phát từ giai đoạn xử lý và bảo quản
nguyên liệu, giai đoạn vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm, giai đoạn làm tan đá và
băng bảo quản, giai đoạn làm vệ sinh công nghiệp các thiết bị sản xuất cũng như
khu vực nhà xưởng. Đối với sản phẩm đồ hộp-dòng thải phát sinh từ giai đoạn xử
lý nguyên liệu,khâu để ráo hộp sau khi nấu sơ bộ, khâu rót nước sốt nước muối và
dầu. Đối với sản phẩm dầu cá, bột cá- nguồn thải chính là máu từ khâu bốc dỡ,bảo
quản cá và dòng thải đậm đặc từ khâu li tâm cũng như nước ngưng tụ từ các thiết bị
cô đặc. Nhìn chung,dòng thải của nghề CBTS chứa một lượng lớn các chất ô nhiễm
với tải trọng chất bẩn hữu cơ rất cao và một lượng đáng kểPhotphat, Nitrat ở trạng
thái hoà tan hoặc rắn lơ lửng khó tan và không tan từ nội tạng, mang, vây, đầu, dè
từ các loại nguyên liệu thuỷ sản khác nhau có đặc điểm dễthối rữa, dễ tạo ra mùi
hôi thối khó chịu cũng như các phế liệu bao bì bằng polime, kim loại, dầu mỡ các
chất khử trùng tẩy rửa và nhiều tác nhân làm sạch khác được thêm vào trongquá
trình chế biến và vệ sinh. Trung bình khi chế biến 1 tấn cá nguyên liệu,tiêu tốn
khoảng 70-100 m
3
nước sạch và sau sản xuất hoàn toàn trở thành nước thải,có hàm
lượng COD với sản xuất cá phi lê gầy là 50 Kg;cá phi lê béo là 85 Kg;với sản xuất
cá hộp là 116 Kg và 40 Kg khi sản xuất dầu cá và bột cá [112]. Như vậy, đây là một
đối tượng thải có đặc tính ô nhiễm nặng và góp phần không nhỏ làm biến đổi môi
trường sinh thái thuỷ vực vùng tiếp nhận nguồn thải.
Một vài năm trở lại đây, từ những bức xúc của xã hội về vấn đề ô nhiễm do
nước thải CBTS,nhiều nhà khoa học-công nghệ đã đề nghị một số quy trình làm
sạch nước thải CBTS và các công trình xử lý đã được xây dựng. Tuy nhiên, hầu hết
các công trình này đều sử dụng các thông số thiết kế tối ưu với đối tượng xử lý là
nước thải công nghiệp và sinh hoạt để tiến hành tính toán, thiết kế các khối xử lý
cho các đối tượng nước thải CBTS. Vì vậy, các công trình này thường kém ổn định
về đặc tính dòng thải đầu ra. Mặt khác, xu hướng nhập ngoại hệ thống thiết bị và
quy trình công nghệ xử lý phần nhiều tỏ ra kém hiệu quả về mặt kinh tế, không
tương thích giữa lợi nhuận sản xuất thu được với chi phí sản xuất và chi phí đầu tư
3
phát triển bền vững. Ngoài ra,cũng cần phải xem xét đến những ảnh hưởng của khí
hậu, trình độ vận hành thiết bị của công nhân và chi phí vận hành dài hạn trong
điều kiện Việt nam với hiệu quả nhiều mặt của các công nghệ xử lý nhập ngoại.
Hiện nay, các công trình nghiên cứu xử lý với đối tượng là nước thải CBTS trong
nước và ngoài nước hiện còn rất khiêm tốn. Đây là một khoảng trống rất lớn trong
lĩnh vực công nghệ "Xử lý cuối đường ống", cần được gấp rút nghiên cứu bổ sung
về mặt lý luận cũng như thực tiễn.
Do vậy, việc tiến hành đề tài “Nghiên cứu biến động các thành phần hữu
cơ trong nước thải công nghiệp CBTS và mô hình xử lý”nhằm nghiên cứu xử lý
nướcthải CBTS bằng phương pháp sinh hóa,đồng thời đề xuất quy trình xử lý thích
hợp có tốc độ và hiệu quả xử lý cao, chất lượng dòng thải sau xử lý đạt TCVN
5945, 1995-2005 là hướng nghiên cứu vô cùng cần thiết và cấp bách.
Đây là công trình đầu tiên,nghiên cứu có hệ thống quá trình xử lý sinh hóa
nước thải CBTS trên 4 mô hình kỵ khí (Bể tự hoại, bể tiếp xúc, bể bông bùn lỏng và
bể UASB) và trên 1 mô hình hiếu khí-Aerotank bằng bùn hoạt tính dạng bông hay
dạng hạt,khi không hoặc có sử dụng chế phẩm EM- một chế phẩm có nguồn gốc từ
Nhật bản với phổ ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nông lâm ngư nghiệp,
y tế và môi trường. Kết quả của đề tài đã góp phần tích cực trong việc xáclập cơ sở
khoa học về động học phản ứng lên men tĩnh, lên men động nướcthải CBTS bằng
VSV. Các số liệu thực nghiệm cũng có ý nghĩa to lớn và góp phần đáng kể vào hệ
thống dự liệu khoa học chung về hiệu suất phân huỷ cơchất hữu cơ vàchấtdinh
dưỡngN, P; về sự biến động các đặc tính ô nhiễm nước thải CBTS (ĐộpH;nhiệt
độ; COD;BOD5
; tỷlệBOD5
/ COD; các dạng N-NH3
;N-NO2
-;N-NO3
-; N tổng
số; P tổng số). Giá trị các thông số thiết kế tối ưu về sinh khối (Bùn hoạt tính hoặc
chế phẩm EM);tảitrọng chất bẩn hữu cơ;tỷ lệ F/ M (COD vào/ sinh khối bùnhoặc
thểtíchchếphẩmEM sửdụng), tỷ lệM/ L (Sinh khốichếphẩmEM/ tải trọng chất
bẩn hữu cơ) tương ứngvớihằngsốtốc độvàhiệusuấtphân huỷchấtbẩnhữucơtối
đa mà đề tài xác định được,có thể sử dụng để tính toán khi thiết kế hệ thống xử lý
nước thải CBTS cùng loạitrong cảnước.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Nguyễn Tác An (1996), Phương pháp quản lý chất lượng nước phục vụ nuôi
trồng thuỷ hải sản,Viện hải dương học Nha trang, Đại học thuỷ sản.
2. APNAN (1995), Hướng dẫn sử dụng EM,Mạng lưới nông nghiệp thiên nhiên
châu Á-Thái bình dương, Trung tâm phát triển Việt-Nhật, Hà nội.
3. APNAN (2001), Hướng dẫn sử dụng EM cho việc nuôi tôm,Mạng lưới nông
nghiệp thiên nhiên châu Á-Thái bình dương, Trung tâm phát triển Việt-Nhật,
Sở khoa học công nghệ và môi trường Khánh hoà.
4. Lê Huy Bá (1997), Môi trường,Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà nội.
5. Lê Huy Bá (2002), Độc học môi trường, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành
phố Hồ Chí Minh.
6. Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết (2000), Sinh thái môi trường học cơ bản, Nhà
xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
7. Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết (2000),Sinh thái môi trường ứng dụng,Nhà xuất
bản Đại học Quốc gia Hồ Chí Minh.
8. Bezborodov A.M, Moxolov V.V, Riabinovic M.L, Nguyễn Văn Uyển, Ngô Kế
Sương, Trần Hạnh Phúc, Võ Hồng Nhân, Nguyễn Tiến Thắng (1994), Công
nghệ sinh học và một số ứng dụng tại Việt nam,Tập 1, Nhà xuất bản nông
nghiệp, Hà nội.
9. Bezborodov A.M, Moxolov V.V, Riabinovic M.L, Nguyễn Văn Uyển, Ngô Kế
Sương, Trần Hạnh Phúc, Võ Hồng Nhân, Nguyễn Tiến Thắng (1994), Công
nghệ sinh học và một số ứng dụng tại Việt nam,Tập 2, Nhà xuất bản nông
nghiệp, Hà nội.
10. Nguyễn Quốc Bình (1996), Các phương pháp cơ bản xử lý ô nhiễm môi trường,
Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh.
11. Hoàng Văn Bính (2002), Độc chất học công nghiệp và dự phòng nhiễm độc,
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà nội.
129
12. Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt, Lê Viết Phùng, Phạm Văn Thường (1999), Hoá
học công nghệ và môi trường,Nhà xuất bản giáo dục, Hà nội.
13. Bu Cat R.B-Hoàng Minh Châu dịch từ bản tiếng Anh (1998), Cơ sở hoá học,
Nhà xuất bản giáo dục, Hà nội.
14. Bộ khoa học công nghệ và môi trường (1991-1995), Chương trình cấp nhà
nước về bảo vệ môi trường. Mã số KT 02, Hà nội.
15. Bộ khoa học, công nghệ và môi trường, Cục môi trường (1999),Tuyển tập các
báo cáo khoa học tại hội nghị môi trường toàn quốc 1998, Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật, Hà nội.
16. Bộ thuỷ sản (12/1995), Báo cáo tổng kết thực hiện kế hoạch 5 năm 1991-1995,
định hướng phát triển 5 năm 1996-2000 của ngành thuỷ sản,Hà nội
17. Bộ thuỷ sản (1/1997), Báo cáo tổng kết năm 1996, phương hướng nhiệm vụ và
biện pháp thực hiện kế hoạch năm 1997, Hà nội.
18. Bộ thuỷ sản (1/1998), Báo cáo thực hiện nhiệm vụ năm 1997 và biện pháp thực
hiện kế hoạch năm 1998, Hà nội.
19. Bộ thuỷ sản (2/1999), Báo cáo tình hình thực hiện kế hoạch năm 1998, chủ
trương và biện pháp triển khai kế hoạch năm 1999, Hà nội.
20. Bộ thuỷ sản (1/2000), Báo cáo tình hình thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 1999
và biện pháp thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã hội năm 2000 của
ngành Thuỷ sản, Hà nội.
21. Bộ thuỷ sản (1/2001),Báo cáo tình hình thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 2000
và phương hướng, biện pháp thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã hội năm
2001 của ngành Thuỷ sản, Hà nội.
22. Bộ thuỷ sản (1/2002), Báo cáo tình hình thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 2001
và chỉ tiêu, biện pháp thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã hội năm 2002
của ngành Thuỷ sản, Hà nội.
23. Bộ thuỷ sản (1/2003),Báo cáo tình hình thực hiện nhiệm vụ kế hoạch năm 2002
và các chỉ tiêu, biện pháp thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã hộinăm
2003 của ngành Thuỷ sản, Hà nội.
130
24. Bộ thuỷ sản (1/2004), Báo cáo tổng kết tình hình thực hiện nhiệm vụ kế hoạch
năm 2003 và các chỉ tiêu, giải pháp thực hiện kế hoạch phát triển kinh tế xã
hội năm 2004 của ngành Thuỷ sản, Hà nội.
25. Bộ thuỷ sản (1/2005), Báo cáo tổng kết tình hình thực hiện kế hoạch nhà nước
năm 2004, phương hướng, nhiệm vụ phát triển kinh tế xã hội năm 2005 của
ngành Thuỷ sản, Hà nội.
26. Các tiêu chuẩn nhà nước Việt nam về môi trường (1995-2005), Tiêu chuẩn
nước thải công nghiệp (TCVN 5945-2005)-Chất lượng nước,Tập 1,Hà nội.
27. Lê Văn Cát (1999),Cơ sở hoá học và kỹ thuật xử lý nước,Nhà xuất bản thanh
niên, Hà nội.
28. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1990), Công nghệ chế biến thực phẩm
thuỷ sản-Nguyên liệu chế biến thuỷ sản,Tập 1, Nhà xuất bản nông nghiệp,
Hà nội.
29. Nguyễn Trọng Cẩn, Đỗ Minh Phụng (1990), Công nghệ chế biến thực phẩm
thuỷ sản-Ướp muối, chế biến nước mắm, chế biến khô, thức ăn chín,Tập 2
Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà nội.
30. Nguyễn Trọng Cẩn, Nguyễn Thị Hiền, Đỗ Thị Giang, Trần Thị Luyến (1998),
Công nghệ enzyme, Nhà xuất bản nông nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh.
31. Đặng Kim Chi (1999), Hoá học môi trường,,Nhà xuất bản khoa học và kỹ
thuật, Hà nội.
32. Trần Minh Chí (2000), Xử lý nước thải cho ngành chế biến thuỷ hải sản bằng
công nghệ sinh học kết hợp Biotor,Viện kỹ thuật nhiệt đới và bảo vệ môi
trường, thành phố Hồ Chí Minh, Hội thảo về công nghệ thích hợp xử lý chất
thải CBTS, Uỷ ban nhân dân tỉnh Cà mau.
33. Cục môi trường, Viện môi trường và tài nguyên (1998), Công nghệ môi trường,
Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà nội.
34. Nguyễn Duy Cường (1997), Ứng dụng công nghệ kỵ khí UASB trong xử lý nước
thải CBTS,Liên hiệp khoa học địa chất nam bộ-Envitech, Sở khoa học công
nghệ và môi trường tỉnh Khánh hoà.
131
35. Trần Thị Ngọc Diệu, Lê Thị Kim Oanh, Nguyễn Minh Hiển, Nguyễn Trung
Việt (12-13/ 11/ 1997), Sử dụng phương pháp kỵ khí UASB để xử lý nước thải
công nghiệp ở Việt nam, Hội thảo chuyên đề Đào tạo và nghiên cứu khoa học
bảo vệ môi trường ở các trường Đại học Việt nam, Đại học quốc gia thành
phố Hồ chí Minh.
36. Nguyễn Lân Dũng (1995), “Chế phẩm tôn giáo hay khoa học”,Tạp chí kiến
thức ngày nay Xuân, trang 12-13-129.
37. Nguyễn Lân Dũng (1995), “Một phát minh không dễ lý giải”,Tài hoa trẻ, trang
6- 8.
38. Nguyễn Lân Dũng (1995), “Phát minh về EM và ướcvọng cứu cả hành tinh”,
Tài hoa trẻ, trang 45-47.
39. Nguyễn Như Dũng (08/ 1998), Một số vấn đề liên quan đến công tác bảo vệ môi
trường của ngành chế biến Hải sản (khu vực phía Nam),Tóm tắt báo cáo
khoa học hội nghị môi trường toàn quốc, Hà nội.
40. Dương Văn Đảm (1979), Nước và công nghệ hoá học,Nhà xuất bản khoa học
và kỹ thuật, Hà nội.
41. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ (2001), Kỹ thuật môi trường, Nhà xuất bản giáo
dục, Hà nội.
42. Lương Hữu Đồng (1981),Một số sản phẩm chế biến từ cá và hải sản khác,Nhà
xuất bản nông nghiệp, Hà nội.
43. Trương Thanh Giản (1998), “EM chế phẩm sinh học kỳ diệu”, Tạp chí khoa học
kỹ thuật kinh tế (số 15), trang 15.
44. Hiệp hội chế biến và xuất khẩu Thuỷ sản Việt nam (1999), HACCP-Phân tích
mối nguy và kiểm soát điểm tới hạn,Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà nội.
45. Hiệp hội chế biến và xuất khẩu Thuỷ sản Việt nam (1999), Hướng dẫn kiểm
soát các mối nguy trong CBTS,Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà nội.
46. Hiệp hội chế biến và xuất khẩu Thuỷ sản Việt nam (2000), Nhập môn HACCP
cho các nhà CBTS,Nhà xuất bảnnông nghiệp, Hà nội.
47. Hoàng Huệ (2004), Xử lý nước thải, Tập1, Nhà xuất bản xây dựng, Hà nội.