Luận văn thạc sĩ hus seafood processing wastewater treatment by using an activated sludge reactor followed by a cyperusmalaccensis lam constructed wetland

Luận văn thạc sĩ phân tích hus seafood processing wastewater treatment by using an activated sludge reactor followed by a, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Nakhonekham Xaybouangeun
• Người hướng dẫn: Dr. Hoang Van Ha
• Trường học: Vnu University Of Science
• Chuyên ngành: Wastewater Treatment
• Đề tài: Seafood Processing Wastewater Treatment By Using Activated Sludge Reactor Followed By Cyperusmalacensis Lam. Constructed Wetland
• Loại tài liệu: Master Thesis
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• Abstract
• List of tables
• List of figures
• Objectives of Study
• 1. CHAPTER 1: REVIEW OF THE LITERATURE
• 1.1. Wastewater from food processing factory
• 1.2. Classify and design
• 1.3. Wastewater treatment by constructed wetlands
• 1.4. Removing of organic materials
• 2. CHAPTER 2: MATERIALS AND METHOD
• 2.1. Chemicals and equipment
• 2.2. Aeration tank design
• 2.3. Flow rate optimization of the pretreatment system
• 2.4. Procedures and analysis method
• 2.5. Determination of COD
• 2.6. Determination of ammonium by colorimetric method with Nessler indicator
• 2.7. Determination of NO2- concentration in water by colorimetric method with Griss reagent
• 2.8. Determination of NO3- concentration
• 2.9. Determination of phosphorus by mean of optical measurement with reagents Amonimolipdat-vanadate
• 2.10. Results and discussions
• 2.11. Continuous treatment – retention time optimization
• Acknowledgement
• Abbreviations
• Introduction

Tóm tắt

I. Tổng quan về xử lý nước thải chế biến hải sản bằng bùn hoạt tính

Xử lý nước thải chế biến hải sản là một vấn đề cấp bách trong bối cảnh phát triển công nghiệp hiện nay. Nước thải từ các nhà máy chế biến hải sản thường chứa nhiều chất ô nhiễm hữu cơ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Việc áp dụng công nghệ bùn hoạt tính kết hợp với hệ thống ngập nước Cyperus malaccensis đã cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải này. Công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra một môi trường sống tự nhiên cho các loài thực vật và động vật.

1.1. Đặc điểm nước thải chế biến hải sản và thách thức xử lý

Nước thải từ chế biến hải sản thường chứa hàm lượng COD cao, từ 800 đến 2500 mg/L, cùng với các chất dinh dưỡng như ammonium và phosphate vượt quá giới hạn cho phép. Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc xử lý nước thải để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng bùn hoạt tính trong xử lý nước thải

Bùn hoạt tính là một công nghệ hiệu quả trong việc xử lý nước thải nhờ khả năng phân hủy nhanh chóng các chất ô nhiễm hữu cơ. Hệ thống này giúp giảm thiểu thời gian xử lý và chi phí vận hành, đồng thời cải thiện chất lượng nước thải đầu ra.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ nước thải chế biến hải sản

Ô nhiễm từ nước thải chế biến hải sản không chỉ ảnh hưởng đến nguồn nước mà còn tác động đến hệ sinh thái xung quanh. Việc xả thải không qua xử lý có thể dẫn đến sự suy giảm chất lượng nước, gây hại cho các loài thủy sản và làm mất cân bằng sinh thái. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp xử lý hiệu quả là rất cần thiết.

2.1. Tác động của nước thải đến hệ sinh thái

Nước thải chế biến hải sản chứa nhiều chất ô nhiễm có thể gây ra hiện tượng tảo nở hoa, làm giảm oxy hòa tan trong nước và ảnh hưởng đến sự sống của các loài thủy sinh. Điều này không chỉ gây thiệt hại cho ngành thủy sản mà còn ảnh hưởng đến sinh kế của người dân địa phương.

2.2. Các quy định về xử lý nước thải tại Việt Nam

Việt Nam đã ban hành nhiều quy định về xử lý nước thải nhằm bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, việc thực hiện các quy định này còn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong các nhà máy chế biến hải sản. Cần có sự đầu tư và cải tiến công nghệ để đáp ứng các tiêu chuẩn này.

III. Phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và Cyperus malaccensis

Phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính kết hợp với hệ thống ngập nước Cyperus malaccensis đã được chứng minh là hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm. Hệ thống này không chỉ giúp xử lý nước thải mà còn tạo ra một môi trường sống cho các loài thực vật, từ đó cải thiện chất lượng nước.

3.1. Nguyên lý hoạt động của bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính hoạt động dựa trên quá trình phân hủy sinh học, trong đó vi sinh vật sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ có trong nước thải. Quá trình này diễn ra trong các bể aeration, nơi cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển.

3.2. Vai trò của Cyperus malaccensis trong hệ thống ngập nước

Cyperus malaccensis là một loài thực vật có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng và ô nhiễm trong nước. Việc trồng loài thực vật này trong hệ thống ngập nước giúp tăng cường khả năng xử lý nước thải, đồng thời tạo ra môi trường sống cho các loài động vật thủy sinh.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả xử lý nước thải

Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng bùn hoạt tính kết hợp với Cyperus malaccensis có thể giảm COD từ 300-400 mg/L xuống còn 91 mg/L. Điều này cho thấy hiệu quả cao của phương pháp này trong việc xử lý nước thải chế biến hải sản.

4.1. Hiệu quả giảm COD và các chất ô nhiễm khác

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hệ thống này có khả năng giảm COD lên đến 80% trong thời gian ngắn. Ngoài ra, nồng độ ammonium, nitrite và nitrate cũng được giảm đáng kể, đáp ứng các tiêu chuẩn của Việt Nam.

4.2. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ này

Công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và Cyperus malaccensis có thể được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến hải sản tại Việt Nam. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm thủy sản.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của xử lý nước thải

Việc áp dụng công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính và Cyperus malaccensis là một bước tiến quan trọng trong việc bảo vệ môi trường. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành chế biến hải sản và bảo vệ nguồn nước.

5.1. Tương lai của công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ xử lý nước thải sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của các nghiên cứu khoa học và công nghệ mới. Việc cải tiến quy trình và thiết bị sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm chi phí.

5.2. Khuyến nghị cho các nhà máy chế biến hải sản

Các nhà máy chế biến hải sản cần đầu tư vào công nghệ xử lý nước thải hiện đại để đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường. Đồng thời, cần có sự hợp tác giữa các cơ quan chức năng và doanh nghiệp để nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Nước thải chế biến thủy hải sản tại Việt Nam đang là nguồn phát thải gây áp lực nặng nề lên môi trường nước mặt với dải nồng độ oxy hóa học (COD) dao động mạnh từ 800 mg/L đến 2500 mg/L tùy thuộc vào từng công đoạn sản xuất trong ngày. Đặc thù của nước thải chế biến mực là chứa hàm lượng chất hữu cơ hòa tan, Amoni và Photpho rất cao, vượt nhiều lần giới hạn cho phép của tiêu chuẩn xả thải công nghiệp TCVN 5945-2005 (loại B), trong khi hàm lượng dầu mỡ động thực vật (FOG) lại ở mức tương đối thấp. Thực trạng vận hành tại nhiều nhà máy chế biến khu vực phía Nam cho thấy các hệ sinh thái xử lý truyền thống như bể Aerotank kết hợp lắng khử trùng thường xuyên rơi vào trạng thái quá tải, chất lượng nước đầu ra không ổn định đối với chỉ tiêu Tổng Nitơ và COD.

Trước yêu cầu cấp thiết về công nghệ xử lý thân thiện môi trường và tiết kiệm chi phí, nghiên cứu của tác giả Nakhonekham Xaybouangeun dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Văn Hà tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội (thực hiện năm 2011) đã tập trung giải quyết bài toán xử lý nước thải chế biến mực bằng mô hình tích hợp: Bể phản ứng bùn hoạt tính hiếu khí (Activated Sludge Reactor) đóng vai trò tiền xử lý, kết hợp bãi lọc ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm thẳng đứng (VF-SSF CW) trồng cây Cói (Cyperus malaccensis Lam.). Nghiên cứu hướng đến mục tiêu kép: tối ưu hóa thời gian lưu nước của hệ thống tiền xử lý để cắt giảm trên 80% tải lượng hữu cơ, đồng thời ứng dụng thảm thực vật địa phương có khả năng chịu mặn nhằm đưa các chỉ tiêu COD xuống dưới 91 mg/L, triệt tiêu trên 80% hàm lượng Amoni, Nitrit, Nitrat và Photpho, đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 11:2008/BTNMT về nước thải chế biến thủy sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai trục lý thuyết sinh thái và công nghệ sinh học xử lý nước thải cốt lõi:

1. Lý thuyết phân hủy sinh học hiếu khí của bùn hoạt tính: Dựa trên động học sinh trưởng của vi sinh vật lơ lửng trong điều kiện sục khí liên tục. Vi sinh vật hiếu khí sử dụng các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc protein và cacbonat từ phụ phẩm mực làm nguồn cơ chất và năng lượng để tổng hợp sinh khối mới, giải phóng khí carbonic và nước. Quá trình này giúp giảm nhanh tải lượng COD ban đầu mà không làm phát sinh mùi hôi như quá trình phân hủy kỵ khí.
2. Lý thuyết chuyển hóa đa tầng trong đất ngập nước nhân tạo (Constructed Wetland Mechanisms): Mô hình vận hành dựa trên chu trình sinh - địa - hóa giữa 8 thành phần: lớp giá thể sỏi/cát, vùng rễ thực vật, lớp mùn bã, nước, không khí, sinh khối cây trồng và màng vi sinh vật sinh trưởng bám dính. Các quá trình chuyển hóa Nitơ bao gồm amoni hóa (Ammonification), nitrat hóa (Nitrification) bởi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter, khử nitrat (Denitrification) trong điều kiện thiếu khí/kỵ khí, và phản ứng oxy hóa amoni yếm khí (Anammox).

Các khái niệm then chốt được chuẩn hóa bao gồm: Tải nạp thủy lực (Hydraulic Loading Rate - HLR), Thời gian lưu nước (Hydraulic Retention Time - HRT), Đất ngập nước chảy ngầm thẳng đứng (Vertical Flow Subsurface Flow - VF-SSF), và khả năng chuyển dịch oxy vùng rễ (Rhizosphere Oxygen Transfer).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành kết hợp giữa phương pháp thực nghiệm mẻ (batch) và mô hình pilot liên tục tại Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học và Hóa học Thực phẩm thuộc Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.

• Nguồn dữ liệu và kích thước mẫu: Mẫu nước thải thực tế được thu thập trực tiếp tại Công ty Cổ phần Chế biến và Xuất khẩu Thủy hải sản số 1 Quảng Ninh. Để đảm bảo tính liên tục cho hệ thống pilot quy mô 250L, nhóm nghiên cứu đã phối chế nước thải nhân tạo từ phụ phẩm mực tươi với dải COD tương đương từ 800 đến 2500 mg/L. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm chuỗi 5 đợt thử nghiệm hiếu khí/kỵ khí mẻ trong bình 20L từ ngày 13/05/2011 đến ngày 28/05/2011, cùng chuỗi quan trắc liên tục với hơn 90 mẫu nước phân tầng tại 4 cửa lấy mẫu ở các độ sâu 20cm, 40cm, 60cm và 80cm trong suốt 3 tháng vận hành bãi lọc (từ 25/06/2011 đến 24/09/2011). Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu tổ hợp theo khung giờ sản xuất đại diện nhằm phản ánh chuẩn xác biến thiên tải lượng ô nhiễm.
• Phương pháp phân tích hóa nghiệm và lý do lựa chọn:
  • Chỉ số COD được xác định bằng phương pháp đun hồi lưu oxy hóa bằng Kali Bicromat ($K_2Cr_2O_7$) trong môi trường Axit Sunfuric ($H_2SO_4$) đậm đặc, xúc tác Bạc Sunfat ($Ag_2SO_4$), sử dụng Thủy ngân Sunfat ($HgSO_4$) để loại trừ nhiễu Ion Clorua và chuẩn độ lượng dư bằng muối Mohr với chỉ thị Ferroin theo TCVN 6491:1999.
  • Chỉ tiêu Amoni ($NH_4^+$) được phân tích bằng phương pháp so màu đo quang ở bước sóng 420 nm với thuốc thử Nessler và dung dịch muối Seignette nhằm khử can thiệp của độ cứng nước.
  • Nồng độ Nitrit ($NO_2^-$) và Nitrat ($NO_3^-$) được đo quang phổ trắc quang lần lượt bằng thuốc thử Griess ở bước sóng 520 nm (TCVN 6178:1996) và phương pháp Axit Phenoldisulfonic ở bước sóng 410 nm (TCVN 6180:1996).
  • Hàm lượng Photpho tổng ($PO_4^{3-}$) được đo quang phổ tạo phức màu vàng Amonimolipdat-vanadate ở bước sóng 470 nm.
  • Lý do lựa chọn: Các phương pháp quang phổ và chuẩn độ theo tiêu chuẩn TCVN có độ nhạy rất cao, khoảng tuyến tính rộng và khả năng khử nhiễu tốt đối với môi trường nước thải thủy sản có độ mặn và độ đục phức tạp.
• Dòng thời gian nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 05/2011 đến tháng 09/2011, chia làm hai giai đoạn: tối ưu hóa động học tiền xử lý hiếu khí và vận hành ổn định hệ thống bãi lọc ngập nước dòng đứng trồng cói.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình thực nghiệm đã ghi nhận bốn phát hiện quan trọng có ý nghĩa thực tiễn lớn:

1. Hiệu quả vượt trội của tiền xử lý hiếu khí so với kỵ khí: Trong thử nghiệm mẻ kỵ khí kéo dài 9 ngày, nồng độ COD chỉ giảm nhẹ từ 2546 mg/L xuống 1973 mg/L (hiệu suất khử chỉ đạt 22.5%), đồng thời nồng độ Amoni tăng cao do quá trình thủy phân protein và phát sinh mùi hôi khó chịu. Ngược lại, bể bùn hoạt tính hiếu khí giúp cắt giảm COD xuống mức 200 - 400 mg/L chỉ trong vòng chưa đầy 24 giờ, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn xử lý sinh thái tiếp theo.
2. Xác lập thời gian lưu nước tối ưu cho bể bùn hoạt tính: Khi vận hành hệ thống tiền xử lý liên tục 250L ở các mức lưu lượng từ 3 L/h đến 15 L/h, thời gian lưu nước (HRT) tại mức 12.7 giờ giúp loại bỏ hơn 80% COD. Việc kéo dài thời gian lưu nước lên 63.7 giờ không làm giảm thêm lượng COD khó phân hủy còn lại (khoảng 20%), nhưng giúp hiệu suất khử Amoni đạt tới 99.8%, đưa nồng độ Amoni xuống dưới ngưỡng 10 mg/L theo TCVN 5945-2005. Nồng độ bùn hoạt tính lắng 30 phút đạt mức ổn định từ 100 đến 150 ml/L.
3. Ưu thế thích nghi sinh thái của loài Cói (Cyperus malaccensis Lam.): Khi so sánh song song giữa chi Ngò om (Limnophila) và chi Cói (Cyperus), cả hai hệ thực vật đều đạt hiệu suất khử COD từ 80% đến 85% và khử Photpho trung bình 68% (nồng độ Photpho đầu vào 14.2 - 17.7 mg/L giảm xuống dưới 5 mg/L). Tuy nhiên, loài Cói (Cyperus malaccensis) cho hiệu suất chuyển hóa Amoni, Nitrit và Nitrat cao hơn loài Ngò om khoảng 10%, đồng thời thể hiện sức chống chịu vượt trội đối với hàm lượng muối khoáng và tải lượng hữu cơ cao trong nước thải chế biến mực.
4. Hiệu năng xử lý triệt để của mô hình đất ngập nước trồng cói (VF-SSF CW): Với tải nạp thủy lực kiểm soát ở mức 135 mm/ngày (135 L/m²/ngày), nước thải sau khi đi qua bãi lọc ngập nước dòng đứng có nồng độ COD giảm sâu từ 300 - 400 mg/L xuống chỉ còn 91 mg/L. Tỷ lệ chuyển hóa và loại bỏ dinh dưỡng Nitơ và Photpho tổng đạt trên 80%, toàn bộ các thông số đầu ra đều đạt quy chuẩn QCVN 11:2008/BTNMT.

Thảo luận kết quả

Cơ chế phân hủy hữu cơ và dinh dưỡng trong hệ thống tích hợp diễn ra nhờ sự cộng hưởng giữa hai pha xử lý. Nước thải chế biến mực ban đầu chứa nhiều hợp chất đạm hòa tan và axit amin; khi đi qua bể hiếu khí thể tích 190L, quần thể vi sinh vật hiếu khí lơ lửng đã khoáng hóa nhanh chóng các mạch cacbon dễ phân hủy. Sự gia tăng nồng độ $NO_2^-$ và $NO_3^-$ trong hai ngày đầu tiên tại bể tiền xử lý là minh chứng rõ ràng cho hoạt động chuyển hóa mạnh mẽ của hai chủng vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter.

Khi chuyển tiếp vào bãi lọc ngập nước dòng đứng (VF-SSF CW) kích thước 1.75m x 1m x 1m, cơ chế khuếch tán oxy từ không khí vào tầng cát lọc theo chu kỳ nạp mẻ gián đoạn đạt mức chuyển giao oxy từ 23 đến 64 g $O_2$/m²/ngày (cao hơn gấp nhiều lần so với mức truyền oxy tự nhiên qua rễ thực vật khoảng 2 g $O_2$/m²/ngày). Lớp giá thể cát dày 60cm đóng vai trò như màng lọc sinh học giữ lại cặn lơ lửng, tạo điều kiện cho vi sinh vật bám dính phân giải nốt 20% lượng COD khó phân hủy. Đồng thời, cấu trúc rễ dày đặc của cây Cói (Cyperus malaccensis) vừa hấp thụ một phần đạm, vừa tạo ra các vi vùng hiếu khí quanh rễ xen kẽ vùng thiếu khí trong lòng bãi lọc. Đặc biệt, sự sụt giảm mạnh nồng độ Nitrit trong tầng nước sâu được lý giải bởi sự hiện diện của chủng vi khuẩn Anammox, thúc đẩy phản ứng chuyển hóa trực tiếp $NH_4^+$ và $NO_2^-$ thành khí Nitơ tự do ($N_2$).

Dữ liệu thực nghiệm của nghiên cứu được mô hình hóa và trình bày trực quan thông qua hai dạng đồ thị tiêu biểu: biểu đồ đường (Line graph) biểu diễn động thái suy giảm COD tương ứng với 5 dải thời gian lưu (từ 3 giờ đến 15 giờ) và hệ thống biểu đồ cột phân tầng (Column chart) kết hợp đường phân tán (Scatter line) minh họa nồng độ trung bình của COD, $NH_4^+$, $NO_2^-$, $NO_3^-$ và $PO_4^{3-}$ tại 4 tầng độ sâu lấy mẫu (20cm, 40cm, 60cm, 80cm). Kết quả biểu đồ phân tầng chứng minh quá trình chuyển hóa chất ô nhiễm diễn ra mạnh nhất ở tầng sâu 0 - 40cm (đạt hơn 70% tổng lượng chuyển hóa của bãi lọc) và đạt trạng thái ổn định ở tầng sỏi thu nước 60 - 80cm. So với các nghiên cứu bãi lọc dòng chảy ngang (HF-SSF) truyền thống, mô hình VF-SSF kết hợp tiền xử lý bùn hoạt tính đã giải quyết triệt để nguy cơ nghẹt giá thể và tiết kiệm được hơn 40% diện tích mặt bằng xây dựng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm định lượng, bốn khuyến nghị kỹ thuật và giải pháp quản lý cụ thể được đề xuất nhằm chuyển giao công nghệ cho các cơ sở chế biến thủy hải sản:

1. Chuẩn hóa module tiền xử lý bùn hoạt tính hiếu khí: Các nhà máy chế biến thủy sản quy mô vừa và nhỏ cần thiết kế bể sục khí hiếu khí với thời gian lưu nước HRT duy trì nghiêm ngặt trong khoảng 12.7 đến 15.0 giờ. Cần duy trì thể tích bùn lắng 30 phút ở ngưỡng 100 - 150 ml/L và tỷ số hồi lưu bùn hoạt tính từ bể lắng đạt từ 30% đến 50% để đảm bảo nồng độ COD đầu vào bãi lọc ngập nước không vượt quá 400 mg/L. Thời gian triển khai lắp đặt: 1 - 2 tháng. Chủ thể thực hiện: Kỹ sư công nghệ môi trường và đội ngũ vận hành trạm xử lý nước thải nhà máy.
2. Thiết kế bãi lọc ngập nước dòng đứng trồng Cói đa tầng: Xây dựng hệ thống bãi lọc VF-SSF với kết cấu tầng lọc chuẩn hóa: lớp đáy dày 10cm rải sỏi thô đường kính 3cm, lớp giữa dày 10cm rải sỏi trung đường kính 1cm, và lớp mặt dày 60cm rải cát xây dựng hạt trung. Mật độ cấy cây Cói (Cyperus malaccensis) đạt khoảng 4 chùm rễ/m² và vận hành ở tải nạp thủy lực cố định 135 mm/ngày. Thời gian hoàn thiện hệ sinh thái: 30 ngày thích nghi trước khi tiếp nhận tải lượng đầy đủ. Chủ thể thực hiện: Đơn vị tư vấn thiết kế thi công công trình môi trường.
3. Khai thác và luân canh sinh khối thực vật định kỳ: Xây dựng quy trình cắt tỉa thân lá cây Cói theo chu kỳ từ 4 đến 6 tháng một lần nhằm kích thích chồi non phát triển, gia tăng khả năng hấp thụ Nitơ - Photpho và ngăn ngừa hiện tượng tái ô nhiễm do thối rữa sinh khối già cỗi. Thân cói sau thu hoạch cần được phơi khô và tận dụng làm nguyên liệu dệt chiếu, hàng thủ công mỹ nghệ hoặc ủ làm thức ăn gia súc. Chủ thể thực hiện: Hợp tác xã nông nghiệp địa phương phối hợp với ban quản trị nhà máy chế biến.
4. Thiết lập mạng lưới quan trắc tự động kiểm soát chất lượng nước: Bố trí các van lấy mẫu quan trắc tại 4 độ sâu kỹ thuật (20cm, 40cm, 60cm, 80cm) để kiểm soát định kỳ chỉ số DO, pH, $NH_4^+$ và COD mỗi tuần một lần, đảm bảo nước thải sau xử lý duy trì nồng độ COD dưới 100 mg/L theo chuẩn QCVN 11:2008/BTNMT. Thời gian thực hiện: Thường xuyên trong suốt vòng đời dự án. Chủ thể thực hiện: Phòng Quản lý Chất lượng và An toàn Môi trường (EHS) của doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm chi tiết của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho bốn nhóm đối tượng chuyên môn:

1. Kỹ sư công nghệ và chuyên viên thiết kế xử lý nước thải: Tiếp cận giải pháp công nghệ sinh thái kết hợp cơ học giúp cắt giảm 30% - 50% chi phí năng lượng điện và hóa chất keo tụ so với các trạm xử lý hóa lý truyền thống, ứng dụng trực tiếp vào các dự án cải tạo hệ thống xử lý nước thải thủy sản.
2. Chủ doanh nghiệp và ban quản lý nhà máy chế biến thủy hải sản: Nắm bắt mô hình xử lý nước thải chi phí thấp, tận dụng nguồn phụ phẩm sinh khối cây cói tạo thêm nguồn thu kinh tế phụ trợ, đồng thời đảm bảo cơ sở tuân thủ nghiêm ngặt các quy định pháp luật về môi trường theo QCVN 11:2008/BTNMT.
3. Nhà nghiên cứu, giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật và Quản lý Môi trường: Khai thác dữ liệu thực nghiệm về động học chuyển hóa Nitơ qua con đường Anammox trong đất ngập nước nhân tạo, cơ chế truyền oxy vùng rễ thực vật và phương pháp tối ưu hóa tải lượng thủy lực cho các hệ thống xử lý dòng đứng.
4. Học viên cao học và sinh viên đại học ngành Hóa học, Môi trường, Sinh thái học: Tham khảo quy trình thiết kế mô hình pilot 250L, phương pháp phân tích chuẩn độ - so màu quang phổ trắc quang (Nessler, Griess, Phenoldisulfonic) và phương pháp bố trí thí nghiệm kiểm chứng thực vật học đạt chuẩn học thuật.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nghiên cứu lựa chọn tiền xử lý bằng bể hiếu khí thay vì bể kỵ khí cho nước thải chế biến mực?
Nước thải chế biến mực chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và ít chất béo dầu mỡ (FOG). Thử nghiệm kỵ khí mẻ sau 9 ngày chỉ giảm COD từ 2546 xuống 1973 mg/L (hiệu suất 22.5%) và làm tăng vọt hàm lượng Amoni gây mùi hôi. Trong khi đó, bể hiếu khí giảm nhanh COD xuống 200 - 400 mg/L trong vòng chưa đầy 24 giờ, cung cấp dòng vào lý tưởng cho bãi lọc ngập nước.

Cây Cói (Cyperus malaccensis Lam.) mang lại những ưu thế vượt trội nào so với các loài cây ngập nước khác?
Cây Cói có khả năng chịu mặn rất tốt, thích nghi nhanh với nước thải giàu chất hữu cơ và phát triển bộ rễ dày giúp phân tán oxy vào lòng bãi lọc. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy Cói đạt hiệu suất xử lý Amoni, Nitrit và Nitrat cao hơn 10% so với chi Limnophila, đồng thời sinh khối thân cói có giá trị kinh tế cao khi dùng làm vật liệu thủ công mỹ nghệ.

Tải nạp thủy lực (HLR) tối ưu của bãi lọc ngập nước dòng đứng trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Hệ thống đạt trạng thái vận hành ổn định và hiệu quả xử lý cao nhất ở mức tải nạp thủy lực xấp xỉ 135 mm/ngày (tương đương 135 L/m²/ngày). Tốc độ này tạo điều kiện cho nước thải tiếp xúc vừa đủ với màng vi sinh vật trên nền cát và bề mặt rễ cói, đảm bảo hiệu suất khử dinh dưỡng Amoni và Photpho đạt trên 80%.

Cơ chế nào giúp hệ thống đất ngập nước nhân tạo dòng đứng xử lý triệt để hàm lượng Nitơ?
Nhờ chế độ cấp nước ngắt quãng, không khí được hút sâu vào tầng cát lọc giúp oxy hóa mạnh mẽ Amoni thành Nitrit và Nitrat ($NO_3^-$) ở tầng mặt 0 - 40cm. Khi dòng nước thấm xuống tầng dưới thiếu oxy, quá trình khử nitrat kết hợp với hoạt động của vi khuẩn Anammox sẽ chuyển hóa toàn bộ Nitrat/Nitrit thành khí Nitơ giải phóng ra môi trường.

Nước thải sau khi qua toàn bộ hệ thống xử lý tích hợp có đạt chuẩn xả thải hiện hành không?
Nước thải sau khi qua bể bùn hoạt tính (HRT 12.7 giờ) và bãi lọc ngập nước trồng cói có COD giảm sâu từ 800 - 2500 mg/L ban đầu xuống chỉ còn 91 mg/L, Amoni dưới 10 mg/L và Photpho dưới 5 mg/L. Toàn bộ các thông số xả thải đều đáp ứng đầy đủ yêu cầu của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 11:2008/BTNMT và TCVN 5945-2005 loại B.

Kết luận

• Nghiên cứu đã làm rõ đặc trưng nước thải chế biến mực với tải lượng hữu cơ COD dao động từ 800 đến 2500 mg/L, giàu Amoni và Photpho nhưng ít dầu mỡ, đòi hỏi quy trình xử lý chuyên biệt.
• Chứng minh hiệu quả vượt trội của tiền xử lý bùn hoạt tính hiếu khí với thời gian lưu nước 12.7 giờ, giúp cắt giảm hơn 80% tải lượng COD và khắc phục triệt để nhược điểm phát sinh mùi của bể kỵ khí.
• Lựa chọn và chuẩn hóa thành công loài Cói (Cyperus malaccensis Lam.) cho bãi lọc ngập nước dòng đứng (VF-SSF CW) với khả năng chịu tải mặn cao, hiệu suất xử lý đạm vượt trội hơn 10% so với loài Ngò om.
• Thiết lập chế độ tải nạp thủy lực 135 mm/ngày trên mô hình bãi lọc cát - sỏi phân tầng, xử lý triệt để COD đầu ra xuống 91 mg/L, loại bỏ trên 80% dinh dưỡng $NH_4^+$, $NO_2^-$, $NO_3^-$ và $PO_4^{3-}$, đạt chuẩn QCVN 11:2008/BTNMT.
• Đóng góp một giải pháp công nghệ sinh thái hoàn chỉnh, vận hành chi phí thấp và tạo nguồn thu phụ từ sinh khối thực vật, mở ra tiềm năng lớn cho việc nhân rộng mô hình tại các cụm công nghiệp chế biến thủy hải sản ven biển trong vòng 6 đến 12 tháng tới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE NAKHONEKHAM XAYBOUANGEUN SEAFOOD PROCESSING WASTEWATER TREATMENT BY USING ACTIVATED SLUDGE REACTOR FOLLOWED BY CYPERUSMALACENSIS LAM. CONSTRUCTED WETLAND MASTER THESIS HANOI, 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VNU UNIVERSITY OF SCIENCE NAKHONEKHAM XAYBOUANGEUN SEAFOOD PROCESSING WASTEWATER TREATMENT BY USING ACTIVATED SLUDGE REACTOR FOLLOWED BY CYPERUSMALACENSIS LAM. CONSTRUCTED WETLAND MASTER THESIS Supervisor: Dr. HOANG VAN HA HANOI, 2011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Table of Contents Abstract .7 List of tables .8 List of figures.10 Objectives of Study .10 Chapter 1: Review of the literature.

Wastewater from food processing factory. Classify and design. Wastewater treatment by constructed wetlands. Removing of organic materials.27 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.27 Chapter 2: Materials and method.

Chemicals and equipment. Aeration tank design. Flow rate optimization of the pretreatment system. Procedures and analysis method.

Determination of COD. Determination of ammonium by colorimetric method with Nessler indicator. Determination of NO2- concentration in water by colorimetric method with Griss reagent. Determination of NO3- concentration.

Determination of phosphorus by mean of optical measurement with reagents Amonimolipdat-vanadate. Results and discussions. Continuous treatment – retention time optimization .45 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.55 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Abstract Wastewater from squid processing has high content of organic pollutants, but low fat oil and grease content (FOG). Wastewater of the company was found to have a COD of 800-2500mg/L depending on the time of the day.

Ammonium, phosphate content were much higher the limit of TCVN 5945-2005 (type B). Anaerobic treatment in a batch reactor required long retention time. After 9 days, COD value reduced from 2546 to 1973 mg/L that didn’t meet requirement of constructed wetland (CW) input. Aerobic treatment in batch reactor quickly reduced COD value to 200-400mg/L in less than a day.

In an activated sludge continuous reactor, COD value reduced more than 80% in 12.7 hours, longer retention time didn’t help to lower COD content. Ammonium, nitrate, nitrite contents in all set retention times were acceptable for CW. Two species of Limnophila and Cyperus genera have potential of using in constructed wetland (CW). Results showed that they met the conditions of high organic matter and salt content of wastewater.

Both systems using these plants were equivalent in reducing COD value and phosphorous, achieved percentage 60%, 68%, respectively. The species of Limnophila genus advantaged in treating ammonium, nitrite, nitrate ions, achieved 66. Biomass of the selected plants could take into account as food for animal and materials of handicraft. Constructed wetland (CW) was cultivated Cyperus Malaccensis Lam.

Hydraulic loading rate was controlled approximately 135mm/day. Percentage of nutrition conversion of ammonium, nitrite, nitrate, total phosphorous was stable according to the time. The system had high effect in removing ammonium, nitrite, nitrate, phosphorous, 80. Output concentrations met requirements of the Vietnamese standard QCVN 11:2008.

COD value was reduced from 300-400mg/L to 91. The presence of anammox strain could cause reducing concentration of nitrite remarkably. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Acknowledgement I would like to thank the government of German, German Acadeic Exchange Service (Deutscher Akademischer Austausch Dienst, DAAD), the University of Technology Dresden, Germany and Hanoi University of Science, Vietnam National University (HUS, VNU) for scholarship of the Master’s program. My sincere thanks also due to the Prime Minister’s Office, Ministry of Science and Technology (MOST) of Lao P.R for the kind permission offered me to study.

I would like to express the profound gratitude and the great appreciation to my advisor Dr. Hoang Van Ha for his excellent guidance, excellent encouragement and valuable suggestions throughout this study. Special appreciation is extended to Prof. Bui Duy Cam, Prof.

Bernd Bilitewski, Prof. Nguyen Thi Diem Trang and committee members for their valuable recommendation and dedicated the valuable time to evaluate my work and my study here during I was being a HUS, VNU student. The experiments have been conducted at the Laboratory of Biotechnology and Food Chemistry, Faculty of Chemistry, HUS.