Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung và hoạt động giết mổ gia súc nói riêng đóng vai trò thiết yếu trong việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ thực phẩm trong nước và xuất khẩu. Tuy nhiên, đặc thù công nghệ của ngành giết mổ đòi hỏi việc tiêu thụ một lượng nước rất lớn tại các công đoạn như tắm sạch gia súc, chọc tiết, nhúng nước sôi, cạo lông, làm lòng và vệ sinh nhà xưởng. Lượng nước thải phát sinh chứa tải lượng chất ô nhiễm hữu cơ đậm đặc, chất béo, dầu mỡ, huyết động vật, lông, phân và phủ tạng thừa. Nếu xả thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước chung hoặc nguồn tiếp nhận tự nhiên mà không qua xử lý đạt chuẩn, nguồn nước mặt và nước ngầm sẽ bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây suy giảm oxy hòa tan, phát sinh mùi hôi tanh nồng nặc và lây lan các tác nhân vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm cho con người và động vật.

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, theo số liệu thống kê được đề tài trích dẫn, tính đến cuối năm 2015 toàn thành phố có 21 cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm (20 cơ sở phân tán tại 11 quận, huyện và 1 cơ sở tập trung tại Gò Vấp) với sản lượng bình quân hàng đêm đạt khoảng 82.555 con heo và 25 con trâu. Tính đến ngày 25 tháng 4 năm 2017, trong số 21 cơ sở giết mổ chỉ còn 13 cơ sở duy trì hoạt động (như Vissan, Tân Phú Trung, Bình Tân, Hòa Phú, Thái Tuấn...), 8 cơ sở đã ngưng hoạt động theo định hướng quy hoạch tập trung công nghiệp hóa của thành phố. Phần lớn các điểm giết mổ quy mô nhỏ lẻ trên cả nước nằm ngoài tầm kiểm soát của cơ quan thú y (chỉ có khoảng 35% được kiểm soát). Trước thực trạng đó, việc xây dựng các trạm xử lý nước thải giết mổ tập trung đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật môi trường là yêu cầu cấp bách.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

  1. Tổng quan cơ sở lý luận, khảo sát quy trình giết mổ gia súc, nhận diện nguồn phát sinh và đánh giá các đặc trưng thành phần, tính chất lý - hóa - sinh của dòng thải từ lò mổ gia súc.
  2. Phân tích, so sánh các công nghệ xử lý cơ học, hóa lý và sinh học hiện hành; nghiên cứu thực tế hai trạm xử lý tại cơ sở Tân Phú Trung (Củ Chi, TP.HCM) và cơ sở Đặng Thị Hùng (Long An) để lựa chọn sơ đồ công nghệ tối ưu.
  3. Tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải giết mổ gia súc đạt công suất thiết kế 900 m³/ngày.đêm (văn bản có đoạn nêu mốc mục tiêu 600 m³/ngày), đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột B trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
  4. Lựa chọn danh mục máy móc, thiết bị kỹ thuật thương mại phù hợp và khái quát các chỉ tiêu kinh tế gồm chi phí đầu tư xây dựng, chi phí lắp đặt thiết bị, nhân công và chi phí điện năng vận hành trên 1 m³ nước thải.

Đối tượng nghiên cứu là dòng nước thải phát sinh từ các khâu trong quy trình giết mổ gia súc (đặc biệt là công đoạn tháo phân, làm lòng và rửa thịt). Phạm vi không gian của đề tài hướng tới trạm xử lý nước thải giết mổ tập trung quy mô công nghiệp tại khu vực đô thị và bán đô thị; phạm vi thời gian thu thập dữ liệu thứ cấp kéo dài từ giai đoạn 2012 đến 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài dựa trên các nguyên lý kỹ thuật môi trường về chuyển hóa vật chất và động học xử lý nước thải thông qua các tổ hợp quá trình:

  • Cơ học: Tách rác bằng song chắn rác thô và tinh; tách cát sỏi và cặn thô tỷ trọng lớn bằng bể lắng cát; lắng trọng lực để loại bỏ 90 - 95% cặn không tan; điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm; tách dầu mỡ nổi.
  • Hóa học và hóa lý: Trung hòa pH (về khoảng 6,5 - 8,5); khử trùng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh bằng hợp chất clo (Clorua vôi CaOCl₂); keo tụ - tạo bông bằng muối kim loại (phèn nhôm Al₂(SO₄)₃, phèn sắt FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃ hoặc PAC) kết hợp vôi Ca(OH)₂ và chất trợ keo tụ anion/cation nhằm phá vỡ độ bền hạt keo kỵ nước; tuyển nổi áp lực khí hòa tan (DAF) để tách các hạt chất rắn lơ lửng, dầu mỡ và huyết có tỷ trọng nhỏ hơn nước lên bề mặt.
  • Sinh học: Sử dụng quần thể vi sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng phân hủy chất hữu cơ qua 3 cơ chế:
    • Kỵ khí (bể UASB): Trải qua 4 pha nối tiếp (thủy phân polysaccharides, protein, lipid -> acid hóa tạo acid béo bay hơi, rượu -> acetic hóa tạo acetate, H₂, CO₂ -> methane hóa tạo CH₄ và CO₂ chiếm 70 - 80% CH₄), áp dụng hiệu quả khi BOD > 500 mg/L và COD cao, sinh khối phát triển dạng bùn hạt.
    • Thiếu khí (bể Anoxic): Sử dụng vi khuẩn khử nitrat (Pseudomonas, Alkaligenes, Flavobacterium, Nitrococcus denitrificans, Thiobacillus denitrificans) khử nitrat và nitrit thành khí N₂ tự do bay lên, kết hợp khử photpho sinh học nhờ vi khuẩn Acinetobacter tích lũy polyphosphate.
    • Hiếu khí: Quá trình oxy hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính lơ lửng (Aerotank, SBR) hoặc sinh trưởng dính bám trên giá thể màng vi sinh (MBBR, bể lọc sinh học). Phản ứng nitrat hóa diễn ra qua 2 bước bởi vi khuẩn Nitrosomonas (chuyển NH₄⁺ thành NO₂⁻) và Nitrobacter (chuyển NO₂⁻ thành NO₃⁻).

Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong đồ án:

  • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (Cột B, hệ số Cmax).
  • Các tiêu chuẩn xây dựng và thiết kế cấp thoát nước hiện hành của Bộ Xây dựng và Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp số liệu thứ cấp: Kế thừa dữ liệu điều tra của Viện Môi Trường và Tài Nguyên (2014), Công ty Xử lí nước Việt (2020), Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh (2016) và Chi cục Chăn nuôi và Thú y TP.HCM (2012).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật môi trường: Vận dụng các công thức giải tích chuyên ngành kỹ thuật xử lý nước thải để xác định thể tích hữu dụng, kích thước hình học, thời gian lưu nước (HRT), tải trọng bề mặt, tải trọng thể tích, nhu cầu cấp khí oxy, tỷ lệ tuần hoàn bùn, lượng bùn dư phát sinh cho từng công trình đơn vị.
  • Phương pháp đồ họa kỹ thuật: Sử dụng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (AutoCAD) để thể hiện bản vẽ mặt bằng tổng thể, sơ đồ dây chuyền công nghệ và chi tiết cấu tạo kiến trúc các bể xử lý.
  • Phương pháp toán kinh tế: Thống kê chi phí xây dựng, dự toán danh mục thiết bị, công suất động cơ, điện năng tiêu thụ và chi phí hóa chất để xác định suất đầu tư xử lý trên 1 m³ nước thải.

Dữ liệu đặc trưng ô nhiễm nước thải giết mổ gia súc từ các nguồn nghiên cứu được tổng hợp trong bảng đối chiếu sau:

Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị đo Viện MT & TN (2014) Công ty Xử lí nước Việt (2020) Công ty Hòa Bình Xanh (2016) QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) Giá trị Cmax cho phép
pH - 5,3 - 8,9 6,3 6,8 5,5 - 9,0 5,5 - 9,0
BOD₅ (ở 20°C) mg/L 1.500 - 7.400 600 - 1.300 1.510 50 45
COD mg/L 2.000 - 9.600 700 - 1.500 2.550 150 135
TSS (chất rắn lơ lửng) mg/L 160 - 580 500 - 1.500 (SS) 290 100 90
Tổng Nitơ (TN) mg/L 61 - 350 70 - 150 (Amoni) 110 40 36
Tổng Photpho (TP) mg/L 5 - 53 30 - 70 (Photphat) 7 6 5,4
Dầu mỡ động thực vật mg/L 80 - 300 - 100 10 9
Độ mặn mg/L 200 - 500 - - - -
H₂S mg/L 0 - 20 - - - -
Tổng Coliforms MPN/100mL 10⁴ - 10⁵ 4×10⁵ - 2×10⁶ 10⁵ 5.000 5.000

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc công suất 900 m³/ngày.đêm được đề xuất triển khai theo chuỗi công trình đơn vị khép kín:

Dòng nước thải: Nước thải phát sinh từ xưởng giết mổ -> Song chắn rác thô -> Hố thu gom -> Song chắn rác tinh -> Bể điều hòa (sục khí xáo trộn) -> Bể tuyển nổi siêu nông DAF -> Bể kỵ khí dòng hướng lên UASB -> Bể thiếu khí Anoxic -> Bể hiếu khí màng sinh học MBBR -> Bể lắng đứng sinh học -> Bể khử trùng (tiếp xúc CaOCl₂) -> Xả ra nguồn tiếp nhận đạt quy chuẩn Cột B.

Dòng xử lý bùn cặn: Bùn nổi từ bể DAF, bùn dư xả định kỳ từ bể UASB và bùn lắng sinh học dư từ bể lắng đứng -> Bể chứa bùn tập trung -> Bể nén bùn trọng lực -> Máy ép bùn băng tải -> Bánh bùn khô thu gom vận chuyển xử lý. Bùn hoạt tính từ đáy bể lắng đứng được phân dòng: một phần tuần hoàn về bể Anoxic/MBBR để duy trì nồng độ MLSS, phần còn lại thải bỏ về hệ thống xử lý bùn.

Danh mục máy móc, thiết bị cơ điện và giá thể kỹ thuật được lựa chọn trong thiết kế hệ thống gồm:

Tên công trình đơn vị Hạng mục thiết bị / vật tư kỹ thuật Thông số kỹ thuật / Nhãn hiệu chọn
Mương dẫn đầu vào Song chắn rác thô cơ học TSURUMI KS-200L
Hố thu gom Bơm chìm nước thải lên bể điều hòa EBARA 150DML55,5
Trạm bơm thu gom Song chắn rác tinh tự động STS - SERIAL
Bể điều hòa lưu lượng Hệ thống đĩa phân phối khí bọt thô/tinh EDI Medium 3/8" Orifice
Bể điều hòa lưu lượng Máy thổi khí cấp oxy xáo trộn Longtech LT-100, tốc độ 1.600 vòng/phút
Bể tuyển nổi DAF Máy nén khí nén bồn khí tan FUSHENG Piston CA-51
Bể tuyển nổi DAF Bơm chìm cấp nước áp lực EBARA 80DML52,2
Bể kỵ khí UASB Hệ thống tách 3 pha (khí - rắn - lỏng) Cấu tạo tấm hướng dòng, bẫy khí
Bể UASB & Trạm bơm bùn Bơm bùn kỵ khí và bùn tuần hoàn PENTAX CS 75/2
Bể thiếu khí Anoxic Thiết bị khuấy chìm tạo dòng Mixer TSURUMI MR-0,75-4D (0,75 kW)
Bể hiếu khí dính bám MBBR Giá thể vi sinh di động Đệm nhựa MBBR K3
Bể hiếu khí dính bám MBBR Máy thổi khí cấp oxy hiếu khí Longtech LT-150, tốc độ 1.200 vòng/phút
Bể lắng đứng sinh học Bơm bùn tuần hoàn / bùn dư PENTAX CS 75/2
Bể khử trùng Bơm định lượng hóa chất khử trùng Bơm màng Cheonsei KM-102
Trạm ép bùn cơ học Máy ép bùn băng tải CHISUN NBD-M100

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ áp lực ô nhiễm môi trường do các hoạt động giết mổ gia súc không qua xử lý gây suy thoái hệ sinh thái thủy sinh và đe dọa sức khỏe cộng đồng. Xác định rõ mục đích tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải Cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT, nêu ý nghĩa thực tiễn của giải pháp công nghệ và xác định phương pháp nghiên cứu dựa trên tính toán giải tích kết hợp đồ họa máy tính AutoCAD.

Chương 1. Tổng quan về ngành giết mổ gia súc

  • Thực trạng ngành: Thống kê số lượng lò mổ trên địa bàn TP.HCM (21 cơ sở, chỉ có 13 cơ sở hoạt động tính đến 25/04/2017) và tình hình kiểm soát thú y trên cả nước (khoảng 35% điểm giết mổ nhỏ lẻ được kiểm soát).
  • Quy trình công nghệ giết mổ heo và gia súc lớn qua các bước: Tiếp nhận thú sống (ngừng cho ăn trước giết mổ: trâu bò 24 giờ, heo 12 - 18 giờ) -> Tắm sạch áp lực mạnh -> Gây choáng (sử dụng dòng xoay chiều trung tính an toàn) -> Giết, lấy tiết (trong vòng 1 phút sau gây choáng, kéo dài 4 - 6 phút) -> Nhúng nước sôi (duy trì 60 - 70°C trong 1 - 3 phút) -> Cạo lông -> Lấy nội tạng (rửa sạch máu đọng khoang bụng) -> Xẻ thịt -> Kiểm tra thú y đóng dấu thành phẩm.
  • Nguồn phát sinh và tính chất chất thải: Khẳng định phân chiếm 50% tổng lượng chất ô nhiễm trong lò mổ; chất thải hữu cơ chiếm 70 - 80% thành phần chất rắn; 70% lượng Nitơ vật nuôi hấp thụ bị bài tiết ra ngoài. Trích dẫn nguy cơ lây truyền mầm bệnh nguy hiểm qua các nghiên cứu dịch tễ: vi khuẩn đóng dấu Erisipelothrix insidiosa (tồn tại 92 ngày), Brucella (74 - 108 ngày), Salmonella (6 - 7 tháng), Leptospira (5 - 6 tháng), giun sán Ascaris suum, Fasciola hepatica lây nhiễm sau 6 - 28 ngày và 5 - 6 tháng.

Chương 2. Các phương pháp xử lý nước thải

  • Phân tích bản chất kỹ thuật của các công trình cơ học: Song chắn rác thô (khe hở 20 - 200 mm), song chắn rác tinh (khe hở 5 - 25 mm), bể lắng cát (loại cặn hạt > 0,2 mm), bể lắng đợt 1 và đợt 2, bể điều hòa (điều hòa lưu lượng và nồng độ, kiểm soát pH bằng NaOH và H₂SO₄ 98%, chống phân hủy yếm khí bằng sục khí), bể tách dầu mỡ.
  • Các quá trình hóa lý và hóa học: Trung hòa; oxy hóa khử bằng Clo/CaOCl₂ hoặc Ozon (khử khuẩn > 99%); keo tụ - tạo bông với phèn nhôm Al₂(SO₄)₃, phèn sắt FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃ kết hợp vôi; hấp phụ bằng than hoạt tính; tuyển nổi khí hòa tan DAF (cấp khí hòa tan áp suất cao và xả áp đột ngột để tạo bọt khí mịn kéo chất béo lên bề mặt); trao đổi ion.
  • Các quá trình sinh học và vi sinh học: Đặc tính sinh trưởng vi sinh vật qua 4 pha (Tiềm phát -> Logarit -> Cân bằng -> Suy vong). Trình bày cơ chế phân hủy kỵ khí qua 4 giai đoạn trong bể UASB (vận tốc dâng 0,6 - 0,9 m/h, hiệu suất khử COD đạt tới 80%, khí sinh học thu hồi chứa 70 - 80% CH₄, 20 - 30% CO₂). Cơ chế khử nitrat thiếu khí trong bể Anoxic và tích lũy polyphosphate của vi khuẩn Acinetobacter. Xử lý hiếu khí với bùn lơ lửng (Aerotank, SBR 5 pha: làm đầy - sục khí - lắng - rút nước - chờ) và sinh trưởng dính bám (bể lọc sinh học, MBBR). Khảo sát sơ đồ công nghệ trạm xử lý tại cơ sở Tân Phú Trung và Đặng Thị Hùng (Long An).

Chương 3. Đề xuất và lựa chọn phương án xử lý

  • Thiết lập thông số tính toán đầu vào dựa trên công suất thiết kế 900 m³/ngày.đêm và các chỉ tiêu nồng độ ô nhiễm thô.
  • Đề xuất và phân tích ưu nhược điểm của 2 phương án dây chuyền công nghệ xử lý sinh học bậc cao kết hợp hóa lý.
  • Lựa chọn sơ đồ công nghệ: Song chắn rác -> Hố thu gom -> Song chắn rác tinh -> Bể điều hòa -> Bể tuyển nổi DAF -> Bể UASB -> Bể Anoxic -> Bể MBBR -> Bể lắng đứng -> Bể khử trùng (CaOCl₂) nhằm xử lý triệt để đồng thời tải lượng COD cao, hàm lượng dầu mỡ lớn và nồng độ nitơ đậm đặc.

Chương 4. Tính toán các công trình đơn vị

  • Song chắn rác thô: Lựa chọn nhãn hiệu TSURUMI KS-200L.
  • Hố thu gom và trạm bơm: Lắp đặt bơm chìm EBARA 150DML55,5.
  • Song chắn rác tinh: Lựa chọn nhãn hiệu STS - SERIAL.
  • Bể điều hòa: Tính toán thể tích bể, hệ thống phân phối khí đĩa EDI Medium 3/8" Orifice và máy thổi khí Longtech LT-100 RPM 1600.
  • Bể tuyển nổi DAF: Tính toán diện tích bề mặt, bồn khí tan, máy nén khí FUSHENG Piston CA-51, bơm chìm EBARA 80DML52,2 và bơm bùn PENTAX CS 75/2.
  • Bể kỵ khí UASB: Xác định thể tích phản ứng, cấu tạo bộ tách 3 pha, tấm hướng dòng, vận tốc nước dâng và bơm bùn PENTAX CS 75/2.
  • Bể thiếu khí Anoxic: Xác định thể tích hữu dụng, tốc độ khử nitrat riêng (SDNR), bố trí máy khuấy chìm TSURUMI MR-0,75-4D (0,75 kW) và bơm bùn PENTAX CS 75/2.
  • Bể màng sinh học di động MBBR: Tính toán thể tích bể, lượng giá thể đệm MBBR K3 và máy thổi khí Longtech LT-150 RPM 1200.
  • Bể lắng đứng: Tính toán đường kính, chiều cao lắng, máng thu nước răng cưa và bơm bùn PENTAX CS 75/2.
  • Bể khử trùng: Tính toán liều lượng Clorua vôi CaOCl₂, thể tích bể tiếp xúc và bố trí bơm định lượng Cheonsei KM-102.
  • Khu xử lý bùn: Tính toán bể chứa bùn, bể nén bùn trọng lực và chọn máy ép bùn băng tải CHISUN NBD-M100.

Chương 5. Khái quát tính kinh tế

  • Thống kê chi phí xây dựng các khối bể bê tông cốt thép.
  • Tổng hợp chi phí máy móc, thiết bị công nghệ (bơm chìm, máy thổi khí, máy nén khí, máy ép bùn, máy khuấy, song chắn rác).
  • Tính toán chi phí hệ thống đường ống công nghệ, van khóa và phụ kiện kết nối.
  • Dự toán chi phí nhân công vận hành hệ thống.
  • Bảng tổng kết lượng điện năng tiêu thụ và đơn giá chi phí xử lý trên 1 m³ nước thải hoàn chỉnh.

Kết luận và kiến nghị

Đánh giá mức độ khả thi của dây chuyền công nghệ đã thiết kế; kiến nghị các biện pháp quản lý vận hành trạm xử lý, kiểm soát lưu lượng và thu gom tái sử dụng bùn thải.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của đồ án thể hiện qua hệ thống số liệu tính toán chi tiết và việc thiết lập hoàn chỉnh hồ sơ kỹ thuật cho trạm xử lý nước thải giết mổ gia súc công suất 900 m³/ngày.đêm:

  • Lựa chọn giải pháp công nghệ nhiều bậc kết hợp liên hoàn giữa cơ học, hóa lý (DAF), kỵ khí (UASB), thiếu khí (Anoxic), hiếu khí màng sinh học (MBBR), lắng trọng lực và khử trùng bằng Clorua vôi (CaOCl₂).
  • Thiết lập đầy đủ kích thước hình học, thời gian lưu và tải trọng tính toán cho từng công trình đơn vị: từ song chắn rác thô, hố thu gom, song chắn rác tinh, bể điều hòa, bể DAF, UASB, Anoxic, MBBR, lắng đứng đến bể khử trùng, bể nén bùn và máy ép bùn.
  • Lựa chọn chính xác danh mục thiết bị cơ điện từ các hãng chế tạo chuyên dụng đáp ứng các thông số cột áp và lưu lượng tính toán: máy thổi khí Longtech (LT-100 và LT-150), máy bơm chìm và bơm bùn Ebara, Pentax CS 75/2, máy nén khí Fusheng Piston CA-51, máy khuấy chìm Tsurumi, bơm định lượng Cheonsei KM-102 và máy ép bùn Chisun NBD-M100.
  • Xây dựng bảng khái toán kinh tế tổng thể, bao gồm tổng chi phí xây dựng các bể, chi phí mua sắm thiết bị công nghệ, chi phí đường ống, chi phí nhân công và tính toán lượng điện năng tiêu thụ hàng ngày để xác định giá thành xử lý trên 1 m³ nước thải.

Đóng góp kỹ thuật của đề tài thể hiện ở việc giải quyết đồng thời hai bài toán hóc búa của nước thải giết mổ gia súc: hàm lượng dầu mỡ, huyết động vật rất cao (được xử lý hiệu quả ở bể tuyển nổi DAF trước khi vào công trình sinh học nhằm tránh làm nghẹt đệm bùn kỵ khí) và hàm lượng amoni, nitơ hữu cơ đậm đặc (được xử lý triệt để qua chu trình nitrat hóa - khử nitrat nối tiếp giữa MBBR và Anoxic với dòng nước tuần hoàn).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

  • Toàn bộ tính toán công nghệ dựa trên dữ liệu khảo sát thứ cấp và nồng độ ô nhiễm giả định từ các nguồn tài liệu công bố, chưa thực hiện phân tích mẫu nước thải thực nghiệm tại nguồn thải cụ thể để phản ánh dao động nồng độ thực tế.
  • Chưa có mô hình pilot thực nghiệm chạy liên tục để xác định chính xác tải trọng thể tích tối ưu và động học suy giảm chất ô nhiễm của chủng vi sinh trên giá thể MBBR K3 và đệm bùn UASB trong điều kiện khí hậu cụ thể.
  • Đồ án chưa tính toán hệ thống thu hồi, làm sạch và tận dụng nguồn khí sinh học biogas (CH₄) sinh ra từ bể UASB để làm nhiên liệu cấp nhiệt cho công đoạn nhúng nước sôi của lò mổ.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tiến hành thực nghiệm trên mô hình pilot bán công nghiệp để đánh giá độ bền của giá thể vi sinh MBBR K3 và kiểm chứng khả năng chịu sốc tải hữu cơ của hệ thống trong các đợt giết mổ cao điểm.
  • Bổ sung thiết kế hệ sinh thái tuần hoàn tài nguyên: thu hồi khí sinh học biogas từ bể UASB phát điện hoặc đun nước nóng; nghiên cứu tận dụng bùn hữu cơ sau máy ép bùn băng tải ủ làm phân bón vi sinh cho nông nghiệp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Công nghệ Hóa học và Công nghệ Thực phẩm khi thực hiện đồ án môn học kỹ thuật xử lý nước thải, đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu các công nghệ xử lý nước thải chế biến thịt, thực phẩm.
  • Kỹ sư thiết kế, cán bộ kỹ thuật vận hành trạm xử lý nước thải tại các doanh nghiệp chế biến thực phẩm, lò giết mổ gia súc, gia cầm công nghiệp.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm: chuỗi công thức tính toán thiết kế chi tiết cho bể tuyển nổi DAF, bể UASB, bể Anoxic kết hợp bể hiếu khí màng dính bám MBBR; phương pháp xác định cột áp, lưu lượng để chọn lựa thiết bị cơ điện (bơm, máy thổi khí, máy ép bùn); và bảng tổng hợp nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải giết mổ gia súc từ các viện nghiên cứu và đơn vị dịch vụ môi trường uy tín.

Câu hỏi thường gặp

  1. Đặc trưng ô nhiễm điển hình nhất của nước thải giết mổ gia súc được văn bản chỉ ra là gì? Trả lời: Nước thải giết mổ gia súc có nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng rất cao (BOD₅ từ 600 đến 7.400 mg/L; COD từ 700 đến 9.600 mg/L; TSS lên đến 1.500 mg/L), tỷ lệ chất hữu cơ chiếm 70 - 80% tổng chất rắn. Nước thải chứa nhiều dầu mỡ (80 - 300 mg/L), huyết động vật, hàm lượng Nitơ tổng (61 - 350 mg/L) và Photpho tổng (5 - 70 mg/L) đậm đặc, đồng thời mang mật độ Coliforms và các mầm bệnh truyền nhiễm cao (Salmonella, Brucella, trứng giun sán Ascaris suum).

  2. Tại sao dây chuyền công nghệ của đồ án lại bố trí bể tuyển nổi DAF trước bể kỵ khí UASB? Trả lời: Nước thải lò mổ chứa hàm lượng lớn chất béo, màng nhầy và dầu mỡ khó tan trong nước. Bể tuyển nổi khí hòa tan DAF giúp loại bỏ triệt để các hạt mỡ nhẹ và cặn lơ lửng khó lắng bằng bọt khí mịn trước khi vào bể kỵ khí. Nếu không có bể DAF, dầu mỡ sẽ bám dính vào hạt bùn kỵ khí trong bể UASB, phá vỡ cấu trúc bùn hạt, gây ức chế hoạt tính của vi sinh vật sinh methane và làm trôi lớp đệm bùn ra khỏi bể.

  3. Những thiết bị cơ học và cơ điện chính nào được lựa chọn cụ thể cho các công trình trong đồ án? Trả lời: Đồ án đã tính toán và lựa chọn cụ thể các model thiết bị thương mại: song chắn rác thô Tsurumi KS-200L, song chắn rác tinh STS-Serial, bơm chìm nước thải Ebara 150DML55,5 và Ebara 80DML52,2, máy thổi khí Longtech (LT-100 và LT-150), máy nén khí Fusheng Piston CA-51, máy khuấy chìm Tsurumi MR-0,75-4D, bơm bùn Pentax CS 75/2, bơm định lượng hóa chất Cheonsei KM-102 và máy ép bùn băng tải Chisun NBD-M100.

  4. Quá trình khử Nitơ trong hệ thống được thực hiện qua những công trình và cơ chế sinh học nào? Trả lời: Quá trình khử Nitơ diễn ra thông qua chu trình kết hợp giữa bể hiếu khí MBBR và bể thiếu khí Anoxic: Tại bể MBBR, vi khuẩn tự dưỡng (Nitrosomonas và Nitrobacter) oxy hóa amoni thành nitrit và nitrat. Dòng nước giàu nitrat được bơm tuần hoàn ngược về bể Anoxic. Tại đây, trong điều kiện thiếu oxy phân tử, các vi khuẩn khử nitrat dị dưỡng (Pseudomonas, Alkaligenes, Nitrococcus denitrificans...) sử dụng cơ chất hữu cơ trong nước thải làm chất cho electron để khử nitrat thành khí N₂ tự do bay vào khí quyển.

  5. Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn nào trước khi xả ra môi trường? Trả lời: Nước thải sau hệ thống xử lý được thiết kế để đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B, với các chỉ tiêu giới hạn cho phép nghiêm ngặt như: pH từ 5,5 đến 9,0; BOD₅ ≤ 45 mg/L (Cmax); COD ≤ 135 mg/L (Cmax); TSS ≤ 90 mg/L (Cmax); Tổng Nitơ ≤ 36 mg/L (Cmax); Tổng Photpho ≤ 5,4 mg/L (Cmax); Dầu mỡ khoáng/động thực vật ≤ 9 mg/L (Cmax) và Tổng Coliforms ≤ 5.000 MPN/100mL.

Kết luận

Đồ án môn học "Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý nước thải giết mổ gia súc công suất 900m³/ngày.đêm" do sinh viên Phan Minh Anh và Nguyễn Huỳnh Trang Thanh thực hiện dưới sự hướng dẫn của Th.S Phan Quang Huy Hoàng đã hoàn thành đầy đủ các nội dung chuyên môn về công nghệ xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm. Nghiên cứu đã phân tích xác thực đặc thù ô nhiễm cao của ngành giết mổ, xây dựng thành công dây chuyền công nghệ xử lý tích hợp hóa lý và sinh học nhiều bậc (DAF - UASB - Anoxic - MBBR - Lắng đứng - Khử trùng) bảo đảm chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT Cột B. Toàn bộ hồ sơ tính toán công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị cơ khí chuyên dụng và khái quát kinh tế được thể hiện logic, có tính thực tiễn kỹ thuật rõ ràng và là tài liệu tham khảo học thuật giá trị cho lĩnh vực bảo vệ môi trường.