MỞ ĐẦU 1.1 Tính cần thiết của đề tài Thủy sản là loại thực phẩm đƣợc ngƣời tiêu dùng trên thế giới ƣa thích sử dụng. Khác với nhiều mặt hàng thực phẩm khác, thủy sản là mặt hàng mang tính thƣơng mại quốc tế cao. Từ nhiều năm qua, các sản phẩm xuất khẩu thủy sản của Việt Nam không ngừng đƣợc phát triển cả về số lƣợng, chủng loại, sản phẩm và giá trị kim ngạch xuất khẩu, trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam và chiếm giữ vị thế quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển đa dạng của ngành thủy sản, Việt Nam đang phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trƣờng rất nghiêm trọng, chủ yếu là nguồn nƣớc thải cực kì ô nhiễm phát sinh từ các cơ sở, lƣu trữ, chế biến của các công ty, xí nghiệp hoạt động liên quan đến thủy sản (tôm, cá các loại, …) Ô nhiễm môi trƣờng đang là mối quan tâm hàng đầu đối với các nƣớc đã phát triển cũng nhƣ các nƣớc đang phát triển nhƣ Việt Nam.
Đặc biệt trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhƣ hiện nay, sự phát triển của các ngành công nghiệp chính là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trƣờng đất, không khí và nƣớc. Ngành công nghiệp chế biến thủy sản bên cạnh mang lại lợi ích phát triển kinh tế cũng đồng thời là ngành gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, đặc biệt là nƣớc thải từ các công ty, xí nghiệp chế biến thủy sản. Việc áp dụng các kỹ thuật, công nghệ phù hợp để kiểm soát, ngăn ngừa và hạn chế ô nhiễm môi trƣờng do nƣớc thải thủy sản gây ra là thích đáng và phù hợp với xu hƣớng chung là phát triển bền vững và bảo vệ môi trƣờng. Trƣớc đây, các quá trình sinh học kị khí dùng để xử lý chất rắn sinh học: phân ngƣời, phân súc vật, bùn và chất thải nông nghiệp.
Những ứng dụng quá trình sinh học kị khí sớm nhất: 12 + Bể tự hoại (Septic tank): Donald Cameron, 1895 (England) + Bể Imhoff: Karl Imhoff, 1905 (Germany) Khủng hoảng năng lƣợng những năm 1970s và 1980s phát minh ra quá trình kị khí và các hệ thống xử lý kị khí tải trọng cao: + Lọc sinh học kị khí: Anaerobic Filter (AF) + UASB: Upflown Anaerobic Slugde Blanket + Expanded/Fluidized Bed Anaerobic Reactor: E/FBAR. Các hệ thống xử lý kị khí có khả năng xử lý nƣớc thải đô thị, nƣớc thải công nghiệp và sinh ra khí nhiên liệu methane CH4. Đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng mô hình kị khí kết hợp với giá thể PEG gel beads” đƣợc nghiên cứu trong đề tài này nhằm khắc phục một vài nhƣợc điểm và nâng cao hiệu quả xử lý của các công trình trƣớc đó. Trên cơ sở những lợi ích thu đƣợc từ mô hình, triển khai vào thực tế với quy mô rộng hơn.
Các thông số COD, BOD5, TSS, tổng N, amonia, độ kiềm, pH, VFAs đƣợc giám sát để kiểm tra hiệu quả hoạt động cũng nhƣ là khả năng xử lý nƣớc thải của mô hình nghiên cứu.2 Mục tiêu nghiên cứu - Xác định tải trọng tối ƣu để đạt cao nhất trong nƣớc thải thủy sản của mô hình nghiên cứu. - - Đánh giá hiệu quả xử lý mô hình kị khí kết hợp với vật liệu mang PEG gel beads - Xác định thông số thiết kế và vận hành công trình thực tế.3 ng - : ô nhiễm (COD, BOD5) cao giàu. - Đối tƣợng nghiên cứu : Nƣớc thải thủy sản lấy tại chợ Bà Hạt, Quận 10, Thành Phố Hồ Chí Minh.4 Nội dung nghiên cứu: Đề tài thực hiện 02 nghiên cứu liên tiếp nhau: + Nghiên cứu 1: Chạy mô hình với bùn vi sinh tự do + Nghiên cứu 2: Chạy mô hình với bùn vi sinh tự do và 0.5 lít hạt PEG gel beads - Nghiên cứu khả năng xử lý COD, BOD5 qua các tải trọng 0.5 (tải thích nghi); 1; 2; 3; 4; 6; 8 kg COD/m3/ngày tƣơng ứng với các thời gian lƣu nƣớc 48h; 24h; 12h; 8h; 6h; 4h. Với nồng độ COD đầu vào trung bình là 1000 mg/L.
- Nghiên cứu khả năng bám dính của bùn vi sinh lên bề mặt hạt PEG gel beads và khả năng lắng của bùn hạt PEG gel beads so với bùn vi sinh tự do - Nghiên cứu hàm lƣợng TSS đầu ra của mô hình thí nghiệm qua các tải trọng hữu cơ khác nhau. - So sánh kết quả đạt đƣợc của hai nghiên cứu.5 thủy sản thủy sản chất hữu cơ thủy sản 1. Phƣơn lấy mẫu và Mẫu đƣợc lấy theo tiêu chuẩn quốc gia Việt nam TCVN 5999:1995 Chất lƣợng nƣớc – lấy mẫu – Hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc thải. 14 lý phân tích pH, COD, BOD5, Độ kiềm, TSS, VFAs, Cl-, SO42-, N, P, NH3,… 1.
ê nhựa trong suốt đầu vào và đầu ra của. COD, BOD5, tính độ lệch chuẩn, biễu diễn hiệu quả xử lý, tải trọng tối ƣu dựa trên phần mềm excel,.6 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính mới của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Khảo sát, đánh giá khả năng xử lý các thành phần hữu cơ đối với nƣớc thải thủy sản trong trƣờng hợp không có giá thể và trƣờng hợp có giá thể PEG gel beads. Đánh giá khả năng thu hồi khí nhiên liệu methane CH4.
Đánh giá khả năng tạo sinh khối trên giá thể PEG gel beads cũng nhƣ là thành phần, chủng loại vi sinh vật có mặt trong sinh khối. Tìm hiểu và khắc phục các sự cố có thể xảy ra khi vận hành hệ thống. Ý nghĩa thực tiễn Giải quyết nhu cầu cấp thiết về nâng cao chất lƣợng nƣớc sau xử lý, áp dụng và mở rộng mô hình kị khí kết hợp với giá thể PEG gel beads trong các công trình xử lý nƣớc thải công nghiệp có hàm lƣợng hữu cơ cao. Tính mới của đề tài Các mô hình kị khí kết hợp với giá thể để xử lý nƣớc thải giàu chất hữu cơ đã đƣợc nghiên cứu và triển khai rộng rãi ở Việt Nam.
Tuy nhiên mô hình kị khí kết hợp với giá thể PEG gel beads đang còn là vấn đề rất mới. 16 CHƢƠNG II TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN VÀ QUÁ TRÌNH SINH HỌC KỊ KHÍ XỬ LÝ NƢỚC THẢI 2.1 Tổng quan về công nghệ chế biến thủy sản 2.1 Quy trình sản xuất Tiếp nhận nguyên liệu Cắt hầu – ngâm rửa 1 Fillet Rửa 2 Lạng da Chỉnh hình Kiểm sơ bộ Soi ký sinh trùng Rửa 3 Pha – xử lý phụ gia Phân màu – phân cỡ Xếp khuôn Cân Chờ đông Chờ đông Cấp đông – mạ băng – tái đông Cấp đông Dò kim loại Cân Tách khuôn Bao gói Bao sản phẩm Hình 2.1 Quy trình sản xuất cá tra, cá basa fillet đông lạnh 17 2.2 Thuyết minh quy trình sản xuất cá tra, basa fillet đông lạnh Tiếp nhận nguyên liệu (TNNL): Trọng lƣợng từ 0.5 kg Nguyên liệu trƣớc khi thu mua đã đƣợc bộ phận thu mua kiểm soát các chỉ tiêu kháng sinh, dƣ lƣợng các chất độc hại, giấy cam kết về việc kiểm soát chất lƣợng cá trong quá trình nuôi không sử dụng kháng sinh cấm, kháng sinh hạn chế/ thức ăn đƣợc kiểm soát, nguyên liệu đƣợc thu mua và vận chuyển về nhà máy bằng ghe đục. Tại khâu TNNL, QC công đoạn TNNL kiểm tra một lần nữa các yêu cầu nhƣ: cá sống, giấy kiểm tra các chỉ tiêu kháng sinh (KS) cấm (CAP, AOZ, MG/LMG,), đối với thị trƣờng Mỹ phải kiểm đạt chỉ tiêu ENRO/CIPRO, Flumequine đối với lô nguyên liệu đang tiếp nhận, tờ khai xuất xứ nguyên liệu của nhà cung cấp, kháng sinh hạn chế (ENRO, CIPRO, Tetracylin, Oxiytetracylin, Clotetracylin), thức ăn đƣợc kiểm soát và đã ngƣng sử dụng kháng sinh ít nhất 30 ngày trƣớc khi thu hoạch. Thông báo của Nafiqad về dƣ lƣợng thuốc trừ sâu và kim loại nặng ở vùng khai thác nguyên liệu trƣớc khi đƣa vào sản xuất.
Sau đó đƣợc tiến hành kiểm tra cảm quan trƣớc khi nguyên liệu đƣợc tiếp nhận đƣa vào sản xuất tại nhà máy. Cắt hầu: Cá sau khi đƣợc tiếp nhận, chuyển đến công đoạn cắt hầu qua máng nạp liệu. Sau đó công nhân khâu cắt hầu sẽ dùng dao chuyên dụng cắt vào phần yết hầu cá, mục đích làm cho cá chết, loại hết máu trong cơ thể cá và làm cho thịt cá sau fillet đƣợc trắng có giá trị cảm quan cao. Rửa 1: Nhiệt độ (T0) nƣớc rửa từ 20-25 oC, thời gian ngâm 7-10 phút Sau khi cắt hầu, cá đƣợc chuyển sang công đoạn rửa 1 để rửa sạch máu, nhớt và các tạp chất bám trên bề mặt cá.
Cá đƣợc rửa bằng máy rửa tự động. Thời gian ngâm cá từ 7-10 phút. Fillet: Cá sau khi qua máy rửa 1 sẽ đƣợc băng tải chuyển đến khâu fillet, công đoạn fillet với mục đích tách phần thịt cá ra khỏi phần đầu, xƣơng cá và nội tạng. 18 Rửa 2: nhiệt độ (T0) nƣớc rửa: ≤ 100C, thời gian (T) rửa: < 1 phút Cá sau khi qua khâu fillet đƣợc chuyển đến công đọan rửa 2.
Bán thành phẩm đƣợc rửa bằng thiết bị rửa tự động. Công đoạn rửa 2 nhằm làm sạch máu và nhớt đồng thời làm giảm bớt lƣợng vi sinh vật bám trên bề mặt miếng fillet. Lạng da: Sau khi rửa 2, bán thành phẩm (BTP) đƣợc đƣa qua máy lạng da nhằm để loại hết da, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn sửa cá. Chỉnh hình (sửa cá): T0 BTP ≤ 150C Sau công đoạn lạng da tiến hành chỉnh hình nhằm cắt bỏ thịt đỏ, mỡ, xƣơng, da làm tăng giá trị cảm quan, đồng thời làm giảm bớt vi sinh vật trên miếng cá, giúp miếng cá có hình dạng nhất định.
Tuy nhiên việc loại bỏ đƣợc mỡ eo, mỡ lƣng, xƣơng dè, da đầu, đốm hồng, đuôi đỏ ra khỏi miếng fillet và tránh không đƣợc rách đuôi, rách đầu, phạm thịt quá nhiều. Kiểm sơ bộ: T0 BTP ≤ 150C Mỗi rổ cá sau khi chỉnh hình xong sẽ đƣợc chuyển lên công đoạn kiểm sơ bộ. Tại đây ngƣời công nhân kiểm sơ bộ kiểm tra lại từng miếng cá fillet xem đã sạch hết mỡ lƣng, mỡ eo, da đầu trắng, da đầu đen, miếng cá có bị sần hay không. Nếu đạt yêu cầu thì rổ cá đƣợc cân để xác định năng suất cho từng công nhân chỉnh hình.
Sau đó BTP đƣợc chuyển qua công đoạn soi ký sinh trùng. Soi kí sinh trùng: T0 BTP ≤ 150C Sau khi kiểm sơ bộ xong, BTP đƣợc chuyển sang công đoạn soi kí sinh trùng (KST). Công nhân công đoạn soi KST sẽ đặt từng miếng cá fillet lên bàn soi, quan sát bằng mắt và loại bỏ những miếng fillet có KST, đốm đen, đốm đỏ. Rửa 3: T0BTP ≤ 150C, T0 nƣớc rửa ≤ 100C 19 Bán thành phẩm sau khi soi ký sinh trùng đƣợc chuyển sang công đoạn rửa 3.