ĐẶT VẤN ĐỀ Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) là vùng đất giàu tiềm năng về nông nghiệp, khai thác và nuôi trồng thủy sản. Nằm ở hạ lưu châu thổ sông Mekong, ĐBSCL vừa chịu tác động trực tiếp của chế độ dòng chảy thượng lưu qua 2 con sông Tiền và sông Hậu, lại vừa chịu tác động của chế độ thuỷ triều biển Tây cũng như của biển Đông. ĐBSCL là nơi cung cấp 70% sản lượng thuỷ sản của cả nước. Trong nhiều thập niên qua ngành nuôi trồng, chế biến, xuất khẩu thủy sản trên cả nước đã phát triển mạnh mẽ đặc biệt ở khu vực ĐBSCL, biến nơi đây thành một vùng trọng điểm về nuôi trồng thủy sản cho tiêu dùng và xuất khẩu của cả nước.
Diện tích mặt nước nuôi trồng thủy sản ở khu vực ĐBSCL tăng nhanh trong những năm gần đây. Để đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành, hiện khu vực ĐBSCL có khoảng 189 nhà máy chế biến thủy sản, tổng công suất chế biến 1,2 triệu tấn/ năm. Thêm vào đó hàng chục cảng cá, bến cá và hàng trăm cơ sở chế biến nước mắm, hàng khô, bột cá, tái chế phế liệu, hàng năm thải ra môi trường khối lượng chất thải rất lớn gồm cả chất thải rắn (khoảng 1 triệu tấn), lỏng (khoảng 10 triệu m3 ) và khí đe doạ môi trường của vùng ĐBSCL đồng thời gây ra tình trạng mất cân bằng cung cầu nguyên liệu vì năng lực chế biến thực tế chỉ đạt 58% công suất thiết kế. Kết quả phân tích cho thấy nhiều mẫu chất thải rắn, lỏng, khí đã vượt quá giới hạn cho phép theo Tiêu chuẩn Việt Nam nhiều lần như màu, dẫu mỡ, coliform, BOD5, COD, phospho tổng, nitơ tổng, mùi hôi.
đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người trực tiếp lao động và dân. Đối với ngành chế biến thủy hải sản, các công nghệ chính được áp dụng là xử lý sinh học: hiếu khí hoặc kỵ khí hoặc kết hợp cả 2 trong cùng một hệ thống. Tuy nhiên theo các công nghệ truyền thống đang được sử dụng phải tốn nhiều diện tích xây dựng, chi phí vận hành bảo dưỡng cao, lượng bùn dư sinh ra lớn, khả năng chịu sốc tải và nước thải sau xử lý của các nhà máy vẫn chưa đạt được hiệu quả cao. -2- Ngày nay, việc phát triển kinh tế cần phải quan tâm sâu sắc đến khía cạnh môi trường để đảm bảo sự phát triển bền vững trong tương lai và tăng tính cạnh tranh của sản phẩm.
Do đó, tìm cách tiếp cận mới trong việc xử lý nước thải từ các nhà máy chế biến thủy sản đang được quan tâm. Công nghệ Swim-Bed là một trong những công nghệ mới phát minh được ứng dụng trong xử lý nước thải với ưu điểm thời gian lưu nước ngắn, hiệu quả xử lý cao, lượng bùn sinh ra ít và có khả năng chịu được sốc tải. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ Swim-Bed để xử lý nước thải đang được triển khai. Tuy nhiên, hiện tại giá thể bio-fringe làm từ sợi acrylic đang được sử dụng liệu mới hoặc tương đương thay thế sợi acrylic là cần thiết.
Từ đó đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ swim-bed trong xử lý nước thải chế biến thủy sản với trong nghiên cứu chủ yếu được du nhập từ Nhật gây bất lợi cho quá trình nghiên cứu cũng như triển khai áp dụng tại Việt Nam. Do đó, việc nghiên cứu các loại vật giá thể bio-fringe được nội địa hóa” được hình thành. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Đánh giá khả năng và hiệu quả xử lý chất hữu cơ, dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản bằng công nghệ Swim-bed sử dụng giá thể sinh học bio- fringe làm từ sợi đay và sợi acrylic ở các tải trọng hữu cơ khác nhau, làm cơ sở nội địa hóa giá thể bio-fringe và công nghệ swim-bed. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Thiết kế mô hình xử lý sinh học hiếu khí theo kiểu Swim-bed với giá thể nhúng chìm bio-fringe được làm từ sợi acrylic và giá thể nhúng chìm bio- fringe được làm từ sợi đay.
Vận hành mô hình với các tải trọng khác nhau: 0,5 kg COD/m3/ngày; 1,0 kg COD/m3/ngày; 1,5 kg COD/m3/ngày; 2,0 kg COD/m3/ngày; 2,5 kg COD/m3/ngày; 3,0 kg COD/m3/ngày. -3- Đánh giá và so sánh hiệu quả xử lý của hai mô hình qua các chỉ tiêu pH, COD, TN, TKN, TP. Đánh giá và so sánh sinh khối tạo thành và quan sát vi sinh vật dưới kính hiểu vi. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu Trên cơ sở định hướng nghiên cứu của đề tài, tiến hành thu thập và tổng hợp các tài liệu liên quan đến đề tài, bao gồm: - Hiện trạng ngành chế biến thủy sản, công nghệ chế biến các loại thủy sản và các công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản; - Tổng quan tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ xử lý nước thải bằng công nghệ swim-bed; - Tổng quan tài liệu về sợi đay.
Phương pháp thực nghiệm - Thiết kế và nghiên cứu mô hình swim-bed ở quy mô phòng thí nghiệm. - Vận hành mô hình với hai loại giá thể song song, thay đổi tải trọng đầu vào. Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình được thu thập và phân tích ngay các chỉ tiêu môi trường được quan tâm. Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu phân tích được thống kê và xử lý trên phần mềm Excel.
Phương pháp hồi cứu Từ kết quả đạt được của mô hình nghiên cứu, tiến hành so sánh với những nghiên cứu khác đã thực hiện và đưa ra nhận xét liên quan. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU V.1 Đối tượng nghiên cứu • Loại nước thải: nước thải chế biến thủy sản lấy từ chợ Tân Định • Mô hình sinh học hiếu khí kiểu Swim-Bed với giá thể nhúng chìm biofringe • Giá thể bio-fringe được làm từ sợi đay Việt Nam và làm từ sợi acrylic nhập từ Nhật. • Bùn lấy từ bể hiếu khí của nhà máy xử lý nước thải VISSAN.2 Phạm vi nghiên cứu • Nghiên cứu thực hiện với quy mô phòng thí nghiệm. • Thông số kiểm soát: pH, độ kiềm, COD, NO2-, NO3-, NH4-N, TKN, TN, PO43-, TP.
• Thời gian thực hiện đề tài: 12 tháng. Ý NGHĨA KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI VI. Ý nghĩa khoa học của đề tài Công nghệ Swim-bed là công nghệ mới được du nhập từ Nhật nó cho phép nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinh khối nhờ vào khả năng kết hợp của cả hai quá trình sinh học bám dính và lơ lửng. Từ đó, tăng tốc độ phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật và khả năng thích nghi của chúng trong quá trình xử lý.
Ngoài ra, đề tài còn nội địa hóa giá thể bio-fringe (sợi đay) thông qua sự khảo sát đánh giá khả năng xử lý của sợi đay so với sợi acrylic. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Với công nghệ Swim-bed các chất ô nhiễm được xử lý triệt để và đảm bảo về mặt môi trường do lượng bùn dư thải ra rất ít. Thể tích công trình nhỏ, tiết kiệm diện tích và chi phí xây dựng do nâng cao được tải trọng hữu cơ xử lý. -5- Giá thể được nội địa hóa với những tính năng tương tự giá thể được nhập từ Nhật về giúp giảm chi phí xử lý.3 Tính mới của đề tài Hiện nay ở nước ta các công nghệ xử lý nước thải được áp dụng mới chỉ dừng lại ở việc ứng dụng quá trình phân hủy sinh học truyền thống.
Công nghệ Swim-bed với giá thể biofringe cho phép tập trung nồng độ sinh khối cao thích hợp cho việc xử lý nước thải có nồng độ hữu cơ và dinh dưỡng cao như nước thải chế biến thuỷ sản. Ngoài ra, đề tài còn tìm loại vật liệu mới thay thế với những tính năng tương tự giá thể bio-fringe làm từ sợi acrylic. Vì thế, việc nội địa hóa giá thế bio-fringe và ứng dụng công nghệ sinh học hiếu khí giá thể nhúng chìm kiểu Swim- bed để xử lý nước thải chế biến thuỷ sản ở nước ta sẽ mở ra hướng ứng dụng mới mới và rất cần thiết, góp phần hoạt động bảo vệ môi trường hướng đến sự phát triển bền vững. TỔNG QUAN - LÝ THUYẾT 1.
NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THUỶ SẢN 1. Hiện trạng ngành chế biến thuỷ sản Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp chế biến thủy sản ở Việt Nam đã phát triển rất mạnh về số lượng và quy mô của các đơn vị chế biến. Những đơn vị chế biến mang tính công nghiệp đã tăng từ 102 vào năm 1990, tới 168 trong năm 1998, và 264 vào năm 2001. Vào năm 2005, có hơn 280 xí nghiệp với 394 đơn vị.
Vào ngày 9 tháng 8, 2005, và ngày 11 tháng 1, 2006, Thủ tướng chính phủ đã ký Quyết định số 10/2006/QĐ-TTg, phê chuẩn kế hoạch phát triển chung của ngành công nghiệp chế biến thủy sản và định hướng tới năm 2010. Đây là tiền đề và nền tảng cho ngành công nghiệp thủy sản để phát triển mạnh mẽ trong những năm tới, như là: xây dựng ngành công nghiệp thủy sản trở thành 1 ngành sản xuất hàng hóa mạnh có khả năng cạnh tranh và đạt doanh thu xuất khẩu cao, khả năng tự đầu tư và phát triển, và đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt tại những vùng duyên hải và hải đảo. Chế biến thủy sản đã phát triển mạnh trong những tỉnh ở miền Nam trong những năm gần đây, với các cơ sở sản xuất trung bình và lớn (1,200 – 6,500 tấn/ 1 năm) chiếm số lượng lớn. Những nguyên liệu chính cho khu vực này cũng là tôm sú, mực ống, bạch tuộc, cá da trơn, v.v… Hiện trạng ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản ở một số tỉnh miền Nam được thể hiện trong bảng 1.
Hiện trạng của ngành Công nghiệp chế biến thủy sản tại miền Nam Tỉnh Sản phẩm chính Sản lượng và giá trị xuất khẩu Sản phẩm thủy sản đông lạnh 2010, đạt 7.677,3 ti VND, Cà Mau Sản phẩm thủy sản khô sản lượng đạt 380.110 tấn (*) Nước mắm Sản phẩm thủy sản đông lạnh 2003, đạt 5.462 tỉ VND, Kiên Giang Sản phẩm thủy sản khô sản lượng 459.310 tấn (*) Nước mắm Sản phẩm thủy sản đông lạnh 2003, đạt 2.185,7 tỉ VND, Trà Vinh Sản phẩm thủy sản khô sản lượng 153.053 tấn (*) Nước mắm Sản phẩm thủy sản đông lạnh 2003, đạt 2.810,3 tỉ VND, Đồng Tháp Sản phẩm thủy sản khô sản lượng 345.578 tấn (*) Nước mắm Sản phẩm thủy sản đông lạnh 2003, đạt 3.002,7 tỉ VND, Bến Tre Sản phẩm thủy sản khô sản lượng 285.